CC BIOSFERA Tema 2.- Sistemes i daisyworld (2015)

Apunte Español
Universidad Universidad Autónoma de Barcelona (UAB)
Grado Biología - 3º curso
Asignatura ciències de la biosfera
Año del apunte 2015
Páginas 4
Fecha de subida 17/02/2015
Descargas 19
Subido por

Vista previa del texto

CIÈNCIES DE LA BIOSFERA arokargomez 3r Biologia UAB Tema 2.- Sistemes i “Daisyworld” Hipòtesi Gaia James Lovelock va neixer a l’any 1919. És un cientific molt independent i heterodoxe ja que es va desvincular de tot centre d’investigació. Va començar estudiant química i inventava coses. Entre aquestes coses va inventar un detector que consistia en un cromatògraf de gasos per separar diferents substàncies. Com que l’objectiu és detectar el que surt, va inventar el detector d’electrons.
Amb això es van començar a poder mesurar quantitats de subtancies que abans eren impossibles. Va tenir un impacte molt gran al mon mediabiental perque va mesurar els CFCs, que estaven estesos per tot el planeta (fins i tot a les zones que no estaven ocupades per l’home).
Després el van contractar per dissenyar algun aparell per saber si hi havia vida a Mart. La seva resposta va ser que no hi havia i que no faria cap invent. Això ho va dir en base a que l’atmosfera de la Terra i la de Mart son molt diferents. La nostra te molt nitrogen, molt oxigen i poc CO2, tot el contrari a l’atmosfera de Mart. Segons ell, aquestes característiques de la nostra atmosfera són degudes a la vida que hi ha, que permet que s’aguanti el desequilibri tan gran que hi ha entre l’atmosfera i el planeta.
Tot això cada vegada el posava més al mon mediambiental, i el va portar a formular la hipòtesi Gaia.
Deia que els organismes modifiquen les característiques del planeta per fer-se la vida més còmoda, és a dir que les condicions ambientals d’un planeta estan marcades per la vida que hi ha en aquest.
Això trencava amb la idea de que l’organisme s’adapta al medi.
Introducció a la teoria de sistemes Els sistemes estan formats per parts o components que estan interrelacionats i interactuen entre si.
Tant el sistema com els seus components estan caracteritzats per uns certs estats (per exemple la temperatura, concentracions de CO2, etc). Trobem exemples de sistemes a molts llocs: en la regulació de la temperatura corporal, en el cicle de l’aigua...
Retroalimentació positiva i negativa Imaginant un sistema amb dos components: una manta elèctrica i la temperatura del cos.
La relacio entre la manta elèctrica i la temperatura del cos és positiva: si el primer augmenta el segon també. Però la temperatura del cos també afecta a la temperatura de la manta ja que quan estas prou calent apagues la manta. Això últim s’indica com una relació negativa, ja que quan un augmenta l’altre disminueix.
En realitat en aquest sistema estan treballant les dues variables a la vegada. Per tant, en haver un efecte negatiu i un de positiu ens dona un sistema negatiu en general. La característica d’aquests sistemes negatius és que tendeixen a l’equilibri, seran estables.
Els sistemes positius son aquells on el nombre de variables inversament proporcionals son parells.
Aquests sistemes tendeixen al desequilibri.
CIÈNCIES DE LA BIOSFERA arokargomez 3r Biologia UAB Punts d'equilibri Un sistema que està en equilibri és aquell on no varien les condicions.
Però no existeix això purament dit, és a dir sempre hi ha variacions que fan que hi hagi modificacions. Un sistema d’equilibri estable és aquell en que es pot tornar a la situació original.
A banda d’això hi ha altres punts d’equilibri que són inestables: estats on pot haver un equilibri mentre no hi hagi cap variació, no són permanents ja que un cop en aquest punt pots tendir cap a un costat o cap a un altre. Són estables sempre i quan no es canvii res (impossible a nivell pràctic).
Pertorbacions Un exemple a la vida real d’aquest tipus de situacions es el canvi gradual de la temperatura de la Terra. Una pertorbació com per exemple l’explosió d’un volcà va refredar la temperatura de tot el planeta sencer. Aquests aerosols que es van quedar a la estratosfera van tapar la llum del Sol durant el temps que van trigar en caure al sòl per gravetat.
El "planeta de les margalides" En aquella època es va criticar la hipòtesi Gaia de Lovelock perque deien que els organismes no viuen amb el propòsit de modificar el planeta. Ell es va inventar un cas hipotètic, el planeta de les margarites, amb diferents colors que afectaven a l’albedo del planeta (quan hi ha moltes blanques el planeta reflecteix més llum que quan hi ha moltes zones fosques).
Si partim de la base que les margalides son blanques, com més margarides hi ha, més fred farà ja que es reflecteix més radiació (relació negativa). Les margalides no modifiquen la temperatura, sino que modifiquen l’albedo i aquest modifica la temperatura (relació positiva).
Les margalides tenen organismes normals que tenen unes condicions òptimes de creixement, així hi haurà un recobriment màxim de margalides amb unes temperatures determinades.
En el costat esquerre de la gràfica, quan augmenta la temperatura augmenta el recobriment de margalides, i al costat dret de la gràfica, quan disminueix la temperatura també disminueix el recobriment de margalides (relació positiva).
L’efecte de les margalides sobre les temperatures s’ha de sobreposar amb l’efecte de les temperatures sobre les margalides, i obtenim dos punts de tall, que serà on estaran els punts d’equilibri (no varien les condicions). Per trobar els punts d’quilibri en una situació real s’han de buscar les interseccions entre les funcions implicades.
CIÈNCIES DE LA BIOSFERA arokargomez 3r Biologia UAB El primer punt d’equilibri és estable? Es pot resoldre numèrica o gràficament. Si ens trobem en el punt P1 i per qualsevol cosa la temperatura baixa, hi haurà menys margalides perque la relació es positiva. Si baixes les margalides, baixa l’albedo i fa pujar la temperatura. Per tant, una disminució de la temperatura comporta un augment final de la temperatura, el sistema retorna (té feedback negatiu).
Si escalfem el planeta, augmenta la quantitat de margalides, el planeta és més reflectant i baixa la temperatura. De forma que el sistema torna al punt original, el sistema és estable.
El segon punt d’equilibri és estable? Si baixa la temperatura augmenta la quantitat de margalides, augmenta l’albedo i torna a baixar la temperatura. En aquesta situació ens allunyem cada cop més de l’equilibri (sistema positiu).
Si augmenta la temperatura hi haurà menys margalides, dismueix l’albedo i torna a augmentar la temperatura. Torna a ser un sistema positiu.
Al punt p1 el sistema té un bucle de retroalimentació negativa i és estable i al punt p2 no.
Per tant, la temperatura del planeta ve molt determinada per les margalides, tot i que elles no tinguin la intenció com criticaven els oposats a Lovelock. Posteriorment aquest model de planeta s’ha anat modificant afegint més variables i cada vegada s’arribava a la mateixa condició.
Si ara imaginem que el planeta de les margalides es troba al voltant d’una estrella com en el nostre cas, al cap de molt milions d’anys el planeta seria més lluminós i desplaçaria una mica la recta. En aquest punt encara es podria regular igual que en el planeta de les margalides? Continuariem tenint el punt p1 i el punt p2, que continuarien sent igual (a banda esquerra de l’òptim el feedback sera negatiu i a banda dreta sera positiu).
La situacio que es tindria es que la “vall” del gràfic no seria tan marcada ja que està més a prop de l’òptim. Si continués augmentant la temperatura d’aquesta estrella, tots dos acabarien sent inestables ja que s’hauria desplaçat l’òptim i els punts queden desplaçats respecte a aquest.
CIÈNCIES DE LA BIOSFERA arokargomez 3r Biologia UAB La lluminositat del sol augmenta per evolució natural. Si no hi hagués vida, la temperatura del planeta seguiria una funcio bastant lineal de la luminositat (com mes calenta esta l’estrella més calent està el planeta).
Arriba un punt en que la lluminositat del sol es tan gran que els punts es desplacen i deixa de ser estable.
Perque un planeta sigui habitable per humans ha d’haver aigua i una temperatura entre 0 i 100º. Hi ha telescopis que enfoquen una part de la galàxia i observa les estrelles que hi ha. De tant en tant alguna d’elles perd luminositat perque passa algun planeta per davant (dura x temps depenent del planeta, òrbita, etc). Amb això saben la mida del planeta i la distancia a la que es troba de la seva estrella i els van anomenant en funció a això.
...