GUIA DE ESTUDIO UNIDAD I
TEORIA DE LOS SISTEMAS
ELABORADO POR: GEÓG. DENNIS LEONETT
Introducción.
La presente guía de estudio tiene como finalidad resumir los
diferentes elementos conceptuales básicos de los sistemas y fundamentalmente
aquellos aspectos que se deducen de la teoría general de los sistemas, y
aplican para las ciencias ambientales, en virtud de la visión sistémica del
ambiente. Esta fue elaborada a partir de una revisión bibliográfica rápida,
incorporando algunos criterios de análisis particulares, producto de la
interpretación personal de los mismos.
No se pretende con este instrumento sustituir ninguna
bibliografía específica, sino es tan sólo un ejercicio académico para facilitar
el estudio y comprensión de éstos referentes teóricos, por parte de los alumnos
de la cátedra de Sistemas Ambientales. Así como tampoco, no constituye un
documento especializado, surgido de ninguna investigación científica.
Objetivo General:
ü Resumir los aspectos conceptuales de
la teoría general de los sistemas, aplicados a las disciplinas ambientales.
Objetivos Específicos:
ü Comprender la definición de sistema,
sus elementos y estructura que los caracteriza.
ü Explicar mediante gráficos los tipos
de interacciones que existen entre los componentes o partes de un sistema,
empleando el modelo genérico de los sistemas.
ü Explicar cada uno de los elementos de
los sistemas.
ü Analizar los procesos de
entropía neguentropia que ocurren en los
sistemas ambientales.
1.- SISTEMAS
Definición: Revisando la literatura
especializada, se encuentran numerosas y variadas definiciones de sistema entre
las que destacan:
- Opnert, S.: “Reunión de objetos en un conjunto
determinado de relaciones entre los objetos y atributos” (1976, p.43). (Citado
por Acosta y Fernández, 1997)
- Bertoglio, O.: “Conjunto de partes coordinadas para
alcanzar ciertos objetivos” (1996, p.147). (Citado por Acosta y Fernández,
1997).
- Pozo, N.: “Conjunto organizado formando un todo, en
el que cada una de sus partes está conjugada a través de una ordenación lógica,
que encadena sus actos a un fin común” (1985, p.17) (Citado por Acosta y
Fernández, 1997).
- Sutton, B. y Harmon, P.: “Conjunto de partes o
eventos que puede considerarse como algo simple y complejo debido a la
interdependencia e interacción de las mismas” (1974, p.31) (Citado por Acosta y
Fernández, 1997).
- Clifton, C.: “Combinación ordenada de partes, que aunque trabajen de manera interdependiente, se
interrelacionan e interactúan y por medio del esfuerzo colectivo y dirigido
constituyen un estado racional, funcional y organizado que actúa con el fin de
alcanzar metas de desempeño previamente
definidas” (1987, p.23) (Citado por Acosta y Fernández, 1997).
- Puleo, A. “Conjunto de entidades
caracterizadas por ciertos atributos, que tienen relaciones entre sí y están
localizadas en un cierto ambiente, de acuerdo con un cierto objetivo". (p.
29).
(Citado por Rincón, 1998).
- Bertalanffy, L. (1940) ““Conjunto de unidades recíprocamente
relacionadas. De ahí que se deducen dos conceptos: propósito (u objetivo) y
globalidad (o totalidad).
- Acosta C. y Fernández O. “Conjunto de eventos,
factores, elementos o partes interrelacionadas, que forman un todo orgánico
funcional, en la búsqueda de un fin, de tal suerte que cualquier cambio en uno
de sus componentes y sus funciones influye en la totalidad, principio este
básico para ejercer un control del mismo” (1997, p.15).
1.2 Teoría General de
Sistema: La
idea de la teoría general de sistemas fue desarrollada por L. Von Bertalanffy
alrededor de 1930, posteriormente un grupo de personas unieron sus inquietudes
en lo que se llamó la Sociedad para la Investigación de Sistemas Generales,
establecidas en 1954 junto con Anatol Rapoport, Kenneth Boulding, Ralph Gerard
y otros.
Supuestos Básicos de la TGS son:
1.
Existe una tendencia
hacia la integración de las diversas disciplinas de las ciencias naturales y
sociales.
2.
La TGS, es la manera
más amplia de estudiar los campos no-físicos del conocimiento científico
especialmente en las ciencias sociales.
3.
La TGS, permite la
unidad de la ciencia, ya que desarrollo principios unificadores que atraviesan
verticalmente los universos de las diversas ciencias.
4.
La TGS afirma que
las propiedades de los sistemas no
pueden ser descritos en términos de sus elementos separados, su comprensión se
presenta cuando se estudian globalmente.
Premisas Básicas de la TGS
1.
Los sistemas existen
dentro de sistemas: cada sistema está contenido dentro de otro más grande.
2.
Los sistemas son
abiertos: como consecuencia de lo anterior. Cada sistema que se examine,
excepto el menor o mayor, recibe y descarga algo en los otros sistemas,
generalmente en los contiguos.
3.
Los sistemas
abiertos se caracterizan por un proceso de cambio infinito con su entorno, que
son los otros sistemas. Cuando el intercambio cesa, el sistema se desintegra,
esto es, pierde sus fuentes de energía.
4.
Las funciones de un
sistema depende de su estructura.
ü
Características de la Teoría General de Sistemas
Según Schoderbek y otros (1993) las características
que los teóricos han atribuido a la teoría general de los sistemas son las
siguientes:
- Interrelación e
interdependencia de objetos, atributos, acontecimientos y
otros aspectos similares. Toda teoría de los sistemas debe tener en cuenta
los elementos del sistema, la interrelación existente entre los mismos y
la interdependencia de los componentes del sistema. Los elementos no
relacionados e independientes no pueden constituir nunca un sistema.
- Totalidad. El enfoque de los
sistemas no es un enfoque analítico, en el cual el todo se descompone en
sus partes constituyentes para luego estudiar en forma aislada cada uno de
los elementos descompuestos: se trata más bien de un tipo gestáltico de
enfoque, que trata de encarar el todo con todas sus partes
interrelacionadas e interdependientes en interacción.
- Búsqueda de
objetivos. Todos los sistemas incluyen componentes que
interactúan, y la interacción hace que se alcance alguna meta, un estado
final o una posición de equilibrio.
- Insumos y productos. Todos los
sistemas dependen de algunos insumos para generar las actividades que
finalmente originaran el logro de una meta. Todos los sistemas originan
algunos productos que otros sistemas necesitan.
- Transformación. Todos los
sistemas son transformadores de entradas en salidas. Entre las entradas se
pueden incluir informaciones, actividades, una fuente de energía,
conferencias, lecturas, materias primas, etc. Lo que recibe el sistema es
modificado por éste de tal modo que la forma de la salida difiere de la
forma de entrada.
- Entropía. La entropía está
relacionada con la tendencia natural de los objetos a caer en un estado de
desorden. Todos los sistemas no vivos tienden hacia el desorden; si los
deja aislados, perderán con el tiempo todo movimiento y degenerarán,
convirtiéndose en una masa inerte.
- Regulación. Si los sistemas
son conjuntos de componentes interrelacionados e interdependientes en
interacción, los componentes que interactúan deben ser regulados
(manejados) de alguna manera para que los objetivos (las metas) del
sistema finalmente se realicen.
- Jerarquía. Generalmente
todos los sistemas son complejos, integrados por subsistemas más pequeños.
El término "jerarquía" implica la introducción de sistemas en
otros sistemas.
- Diferenciación. En los sistemas
complejos las unidades especializadas desempeñan funciones especializadas.
Esta diferenciación de las funciones por componentes es una característica
de todos los sistemas y permite al sistema focal adaptarse a su ambiente.
- Equi-finalidad.
Esta característica de los sistemas abiertos afirma que los resultados
finales se pueden lograr con diferentes condiciones iníciales y de maneras
diferentes. Contrasta con la relación de causa y efecto del sistema
cerrado, que indica que sólo existe un camino óptimo para lograr un
objetivo dado. Para las organizaciones complejas implica la existencia de
una diversidad de entradas que se pueden utilizar y la posibilidad de
transformar las mismas de diversas maneras. (Rincón. p. 42-43)
Dadas estas características se puede imaginar
con facilidad una empresa, un hospital, una universidad, una actividad
comercial o industrial, como un sistema, y aplicar los principios mencionados a
esa entidad. Por ejemplo las organizaciones, como es evidente, tienen muchos
componentes que interactúan: producción, comercialización, contabilidad,
investigación y desarrollo, todos los cuales dependen unos de otros.
El ambiente como sistema es exactamente lo mismo, es un todo
integrado e interconectado de elementos físicos, químicos, biológicos y
socioculturales que conforman una compleja red de acciones y reacciones
sistemáticamente organizadas y dinamizadas por el flujo energético, que se
regula o auto-regula constantemente. En consecuencia, toda organización humana
es un subsistema ambiental, ya que surge su entorno es un ámbito espacial
definido, surge con el propósito es satisfacer una necesidad humana, y emplea
los recursos naturales y la biodiversidad de forma directa o indirecta para
generar bienes y servicios que constituyen los productos o resultados finales,
pero también producen corrientes de desechos que al retornar al medio ocasionando,
alteraciones, daño e impactos, según sea el caso.
Grafico N° 1 Modelo genérico de los sistemas
Grafico N° 2 Diagrama del flujo de energía en un
sistema.
2. CARACTERÍSTICAS ESTRUCTURALES Y
FUNCIONALES DE LOS SISTEMAS
De
las definiciones anteriores también se puede deducir las características estructurales
y funcionales que poseen los sistemas cualquiera sea su naturaleza, las cuales
a continuación se señalan:
2.1. Elementos de los sistemas
a. Corrientes de entradas: Están conformadas por todos aquellos
elementos que dinamizan los sistemas y a partir de los cuales se inicia la
actividad sistémica como tal, provienen del entorno o ambiente en el cual están
inmerso los sistemas, son tan variados como la naturaleza misma de los sistemas.
Comúnmente se denominan energía, en tal sentido de acuerdo con León (2009) “la energía se manifiesta en tres estados
diferentes: como fuerza, o
capacidad de producir trabajo, como suele considerarla los físicos y que tanto
en ecología como en los estudios ambientales tiene amplio significado en el
caso de los ecosistemas; como materia,
o sea la energía que ocupa un lugar en el espacio y en el tiempo, capaz de
adoptar uno de los cuatro estados; líquido, sólido, gaseoso y plasmático en
intercambio permanente y como información
, y que muy audazmente me he atrevido a definir como sentido o finalidad
inscrita y/o transmisible que posee un elemento (fuerza o materia) capaz de
dirigir una acción física o sociocultural”(p.112).
La energía que entra a un sistema en forma de fuerza o materia se rige
por la Ley de Conservación de la Energía
que dice. “La cantidad de energía que permanece en un sistema es igual a la
suma de la energía importada menos la energía exportada” (Grafico N° 2). Se sustenta esta premisa en
la primera y segunda Ley de la Termodinámica.
Mientras que, la información sigue la Ley
de los Incrementos que dice “la cantidad de información que permanece en
los sistemas es igual a la suma de la información que existe más la que entra”,
es decir, la información no se pierde sino que es incorporada a la existente,
lo cual conduce a una agregación neta que conduce al sistema a la evolución, lo
cual según el CENAMB, citado por León (2009) , la información constituye “una retroalimentación negentrópica de un sistema” (p.112)
Otro aspecto que es importante acotar de las corrientes de entrada, es la
necesidad de la autonomía energética de los sistemas, ya que la supervivencia
de éstos depende de las entradas de energía y la dependencia externa a las
mismas conlleva a un riesgo. Por lo tanto, los sistemas deben cambiar hacia la
autosuficiencia energética, fundamentalmente los sociales. Al respecto,
Bertoglio, citado por Acosta y Fernández (1997), señala. “la información
constituye la disminución de la incertidumbre, que en el caso de los sistemas
artificiales, representa el conocimiento científico- tecnológico que los
conducen a una mayor eficiencia y en los sistemas naturales hacia una tendencia
evolutiva” (p.35).
b. Procesos de transformación o
conversión: Se
entiende como tal, la transformación de la energía importada por el sistema en
otro tipo de energía que se conoce o representa como producto, este será tan variado como objetivo o propósito
tenga el sistema. Cada sistema de acuerdo con sus características específicas
transformará la energía, dependiendo del
mecanismo que amerite para su producción especifica. Ejemplo:
.- Las plantas transforman la energía solar en energía química.
.- Los sistemas sociales transforman materia prima, trabajo humano,
información y capitales, en servicios para la población.
Los procesos pueden clasificarse como: físicos, químicos, biológicos,
fisicoquímicos, bioquímicos, biofísicos y sociales (demográficos, políticos,
económicos, gubernamentales y culturales).
c. Corrientes de salida: Es la exportación del producto o
resultado del sistema como tal. Las corrientes de salidas se pueden clasificar
como:
ü Corrientes positivas: son aquellas que se consideran útiles para la sociedad
porque representan los bienes y servicios producidos por los sistemas para la
satisfacción de una necesidad.
ü Corrientes negativas: son todas aquellas sustancias, materiales y desechos
que por su naturaleza son perjudiciales para el entorno o ambiente. Estas son
de particular importancia a los efectos de la Ingeniería del Ambiente y de los
Recursos Naturales porque constituyen objeto de estudio. Se clasifican como de
acuerdo al estado de la materia y al medio receptor como
-
Aire: Emisiones de gases, materiales
particulados, ruido, calor y radiación.
-
Agua: Efluentes (aguas servidas) y
vertidos líquidos.
-
Suelo: Desechos sólidos: peligrosos y no
peligrosos
Un sistema puede producir, tanto
salidas positivas como negativas, por ejemplo: el transporte público de una
ciudad, tiene una salida positiva, ya que da la prestación de un servicio a la
población, pero también genera óxidos de azufre, óxidos de nitrógeno, óxidos de
carbono, ruido, entre otros, lo cual produce un deterioro al ambiente. Las
salidas negativas por consiguientes se deben controlar.
Se considera que un sistema es viable, cuando las salidas
positivas son mayores que las salidas negativas, mientras que un sistema es inviable cuando las salidas negativas
son mayores que las positivas.
La reducción de las salidas
negativas, es una cuestión básica que plantea el desarrollo de las ciencias
ambientales y la tecnología misma, producto de los diversos problemas
ambientales de escala global. Cada vez es mayor el número de países que se
suman al uso de energías alternativas e implantan tecnologías limpias que no
son otra cosa que aquellos sistemas de producción que minimizan los desechos,
transformándolos en residuos que posteriormente incorporan en los procesos
productivos.
d. Retroalimentación: Es el mecanismo de control de los
sistemas. Tal como se afirmó en las definiciones todo sistema tiene una
finalidad. El proceso se inicia, una vez que el sistema dispone de la energía
suficiente proporcionada por las corrientes de entrada, lo que conducen a alcanzar esa finalidad. Las
corrientes de salida, representan los resultados de un sistema, por
consiguiente es factible comparar si este resultado se corresponde con el
objetivo propuesto, de no ser así, se debe implementar medidas correctivas para
alcanzar la finalidad propuesta. Esto es lo que Sutton y Harmon han denominado
capacidad de autorregulación en los sistemas ambientales como correctivos de la
acción humana sobre los mismos. La retroalimentación también se puede
clasificar como:
- retroalimentación positiva:
es la fuerza que tiende a alejar al sistema de su punto de equilibrio.
- retroalimentación negativa:
es la fuerza que tiende al logro del equilibrio del sistema.
Por ejemplo: En el caso de una problemática ambiental, cuando se
desarrolla un sistema de control de la fuente del problema, es porque se está
en presencia de una retroalimentación positiva
.
2.2 Interacción, interdependencia e
interrelación.
Entre los componentes de un sistema se dan en forman constante, múltiples
y variadas interrelaciones que actúan como fuerzas en diferentes sentidos, en
algunas oportunidades sumando sus esfuerzo para lograr el fin común, en forma
secuencial o como conjunto o contrarrestándose mutuamente. Lo antes expuesto
quiere decir, que el resultado final es el producto de las tendencias que estas
fuerzas manifiestan.
Esta característica sistemática es lo que algunos autores de la teoría
general de los sistemas denominan “SINERGIA”, conocida en el campo de las ciencias
ambientales como correlación.
Tipos de Interacciones
-
Conexiones en serie: Es la que el producto de un
subsistema sirve de entrada a otro subsistema, formando una cadena lineal.
-
Conexiones en paralelo o relaciones
complementarias: donde
varios subsistemas entran en un sistema, en el cual cada uno va a realizar un
proceso específico y luego los resultados se van a sumar para dar el resultado
final.
-
Relaciones opuestas o antagónicas: Son aquellas que van a dar una acción
reguladora
Ejemplo:
2.3 Jerarquización
Tal como ya se señaló el sistema está conformado por un
conjunto de partes o elementos, organizados bajo el principio de jerarquía de
acuerdo al grado de complejidad de sus componentes y del sistema mismo: De
acuerdo con los supuestos básicos de la teoría general de los sistemas se
contienen a sí mismo, es decir, un sistema está dentro de otro sistema en
consecuencia se puede hablar de: supra-sistemas, sistemas y subsistemas e
incluso algunos autores hablan de meta-sistemas.
De acuerdo con Gerez y Grijalva (1980), que la jerarquización
puede ser:
-Jerarquía
de Nivel, es aquella que atiende a una subdivisión basada en
consideraciones de espacio y autonomía. Ejemplo la división político
territorial: País/Estado/Municipio/Parroquias/Sectores
-
Jerarquía de Tiempo, está subdivisión obedece al grado de respuesta
que tiene en un tiempo determinado. Ejemplo Sociedad primitiva/sociedad
antigua/sociedad feudal/sociedad industrial/sociedad post-industrial/sociedad
actual
-
Jerarquía de Modo, es la subdivisión
que se origina a partir de la variedad de condiciones en que puede operar un
sistema. Ejemplo: plantaciones de pino/aserradero/carpintería/ fábrica de
muebles
2.4. Fronteras del sistema
En función de lo anterior se desprende que un sistema está contenido
dentro de uno mayor, por lo tanto, cada sistema tiene características
particulares que lo diferencian e individualizan de los otros y del entorno
mismo, siendo absolutamente necesario la
correcta delimitación para evitar
confusiones. En tal sentido Bertoglio
señala: “se entiende por frontera, aquella línea que separa el sistema de su
entorno, ya sea un supra-sistema o subsistema, define lo que le pertenece y lo
que queda fuera de él”. El análisis de las fronteras es sumamente importante en
el campo ambiental, fundamentalmente en lo que se refiere a los aspectos
ecológicos, ya que los denominados ecótono, constituyen ecosistemas altamente
sensibles. Ejemplo la zona protectora o franja adyacente de los morichales.
2.5 Entropía
Partamos del siguiente planteamiento, la Tierra es un sistema abierto que
para su funcionamiento requiere de energía solar, ésta llega como energía
radiante y a partir de la acción fotosintética de las plantas se transforma en
energía química, cinética, potencial y finalmente en calórica, al ocurrir esto se está en presencia de la
primera Ley de la Termodinámica, “la
energía no se crea, ni se destruye, solo se transforma”.
Pero la energía calórica que se produce como resultado final del flujo y
transformación de la energía solar a través de los miles y millones de
subsistemas del supra-sistema Tierra, es de onda larga y se irradia al espacio
interplanetario y de esa forma se pierde para el sistema Tierra, se está en
presencia de la segunda Ley de la Termodinámica “La energía a medida que pasa
de un nivel a otro, cambia de estado organizado a uno menos organizado” esto es
lo que se conoce como entropía.
Entropía:
es la tendencia de los sistemas a desgastarse, a desintegrarse, para el
relajamiento de los estándares y un aumento de la aleatoriedad. La entropía aumenta
con el correr del tiempo. También se le denomina proceso de envejecimiento,
desgaste y desorganización de los sistemas.
Si aumenta la información, disminuye la entropía, pues la información es
la base de la configuración y del orden. De aquí nace la negentropía, o sea, la
información como medio o instrumento de ordenación del sistema.
2.6 Negentropía o homeóstasis
Es un mecanismo generado en forma natural por los sistemas vivos o
planificados por el hombre para controlar la tendencia de entropía de los
sistemas, en consecuencia, la negentropia o entropía negativa, “es una fuerza
que tiende a poner en orden al caos, precisión al error, regularidad al azar,
complejidad regular a la simplicidad, heterogeneidad a la homogeneidad,
improbabilidad a la probabilidad” Bertoglio (1996).
El proceso de autorregulación y control, cuando es referido estrictamente
a sistemas naturales (ecosistemas y seres vivos) recibe el nombre de Homeóstasis, que no es otra cosa más que “el equilibrio dinámico
entre las partes del sistema. Los sistemas tienen una tendencia a adaptarse con
el fin de alcanzar un equilibrio interno frente a los cambios externos del
entorno”.
Pero es bueno recordar que la capacidad de autorregulación de los
sistemas naturales y sus subsistemas tienen un límite, conocido como capacidad de carga.
2.7 Finalidad, equilibrio y evolución
en los sistemas
Ya se ha hablado que los sistemas tienen como finalidad mantener su
equilibrio, entendido este último como el “estado del sistema que se
caracteriza por la organización, el orden, la regularidad, la precisión, la
complejidad y la variabilidad, que actúan en armonía y mantienen leyes y
principios que le dan coherencia”.
Significa lo anterior, que un sistema se dan una serie de acciones,
reacciones e interacciones, pero siguiendo leyes y principios que le dan orden
y regularidad, lo que se traduce en un grado de estabilidad, que es lo que se
asocia a funcionamiento normal, requerido o deseado.
Los teóricos de sistemas, afirman que, estado de equilibrio significa
estabilidad del sistema, lo que pareciera ser contradictorio con la idea de que
los sistemas naturales evolucionan, demostrado en las diversas ciencias de la
Tierra y las mismas ciencias sociales, las cuales indican de los cambios y
evolución experimentados por la sociedad humana, pero no es así, la evolución
de los sistemas naturales y sociales
genera puntos de partida y de equilibrio que nunca son idénticos, con
cada acción entrópica se genera una acción homeostática, por lo que se dice que
existe un equilibrio imperfecto.
Referencias Bibliográficas
Acosta, C. y
Fernández O (1997). Teoría de Sistemas
Región y Problemática Ambiental. (1era ed.) Maracaibo: Editorial
Universidad del Zulia.
León Q., J.B. (2009). El Ambiente Paradigma del Nuevo Milenio.
(1era ed.). Caracas: Editorial ALFA
Palacios L., J.J.
(2003) El Concepto de Región: La
Dimensión Espacial de los Procesos Sociales. Revista Interamericana
de Planificación. Volumen XXVII. N° 166.
Rincón J. (1998) Conceptos de sistema y teoría general de los
sistema. (Documento en línea). Consultado en http://gepsea.tripod.com/sistema.htm
