2.3.5: Retroalimentación

Los resultados generados por el funcionamiento de un componente del sistema o bien fomentan el cambio en el sistema (retroalimentaciones positivas) o desalientan el cambio (retroalimentaciones negativas). Las retroalimentaciones negativas actúan para regular el sistema para mantenerlo en un estado de equilibrio. La figura\(\PageIndex{1}\) es un ejemplo de cómo una retroalimentación positiva puede alentar a un sistema a cambiar en relación con el inicio de la glaciación. Aunque se han propuesto muchas teorías sobre qué causó los largos períodos de glaciación a lo largo de la historia de la Tierra, un cambio en la cantidad de radiación solar absorbida por la superficie es común a muchas de ellas. Una idea es que la órbita de la tierra alrededor del sol cambió provocando una disminución en la cantidad de radiación solar que llega a la tierra. Esto se logró mediante un cambio en la distancia tierra-sol o un cambio en la inclinación del eje de la tierra. Cualquiera que sea la razón, una disminución en la radiación solar que alcanza y es absorbida por la superficie habría provocado que la temperatura del aire disminuyera. Con temperaturas más frías, probablemente se produjeron nevadas mayores y menos nieve se derritió en el transcurso de un año. La acumulación de nieve y el posterior cambio a hielo permitieron que los glaciares se formaran y crecieran. A medida que la tierra se cubre con una superficie de color claro su reflectividad aumenta. Con mayor reflectividad, se absorbe menos radiación solar. A medida que se absorbe menos radiación, se desarrollan temperaturas más frías, la duración de la nieve aumenta, los glaciares crecen y una mayor parte de la tierra está cubierta por la superficie altamente reflectante de los glaciares. El circuito indicado por las flechas en la Figura\(\PageIndex{1}\) es la retroalimentación positiva.

Figura\(\PageIndex{1}\): Retroalimentación positiva: Glaciación

Una retroalimentación negativa desalienta el cambio del sistema. Un ejemplo de retroalimentación negativa se utiliza para apoyar la noción de regulación biosférica de la atmósfera llamada "Hipótesis de Gaia" Algunos sienten que las condiciones relativamente estables en la Tierra (composición del gas atmosférico, temperatura, etc) se deben a la influencia regulatoria de la biosfera sobre el ambiente. Si alguna perturbación provoca que las condiciones ambientales cambien, las actividades de la biosfera las vuelven a equilibrar. Para ilustrar este proceso desarrollaron un modelo sencillo llamado “Daisy World”. Lo que sabemos es que la salida del sol ha aumentado desde el momento en que se formó nuestra galaxia. Como resultado, más radiación solar ha estado llegando a la tierra a través del tiempo. Sin embargo, durante largos periodos de tiempo geológico la temperatura del aire no ha cambiado tanto. Los científicos argumentan que esto se ha logrado a través de diversos mecanismos reguladores biosféricos que alteran la composición gaseosa de la atmósfera y la naturaleza de la superficie terrestre. Su modelo Daisy World muestra cómo la distribución de las plantas puede modificar el balance de radiación de la Tierra para regular las temperaturas. Su modelo comienza con un mundo que está cubierto con 50% margaritas de color oscuro y 50% claro. A medida que aumenta la salida de energía del Sol, más energía es absorbida por la tierra lo que a su vez aumenta la temperatura del aire. Las margaritas más oscuras absorben más sol que las margaritas de color claro por su color. Si la producción de energía solar continúa aumentando, se vuelve demasiado para que las margaritas oscuras aguanten provocando que comiencen a morir. El con la falta de competencia y su capacidad para reflejar más luz y soportar temperaturas más altas, las margaritas de color claro florecen. A medida que Daisy World se cubre con un mayor porcentaje de margaritas de color claro, la reflectividad de la superficie aumenta. Esto da como resultado una disminución en la absorción de sol y una reducción de la temperatura. Así, el cambio en la composición de las plantas en Daisy World amortigua el efecto del aumento de la producción solar. Si hace demasiado frío, las margaritas oscuras comienzan a florecer, aumentando la absorción de la radiación solar y elevando las temperaturas, haciendo que el ciclo comience de nuevo. La retroalimentación negativa que se configura en última instancia hace que el sistema alcance un equilibrio.

Figura\(\PageIndex{2}\): Comentarios negativos: Modelo Daisy World

Todos los sistemas cuentan con puntos de apalancamiento, puntos de vulnerabilidad donde un estrés impuesto produce el máximo cambio. Por ejemplo, la intervención humana en el ciclo hidrológico se logra mejor en la etapa de flujo de río (construcción de presas y embalses) en comparación con la etapa de precipitación (siembra de nubes). Un disparador (incendio, invasión de especies, escorrentía de fertilizantes) desencadena un cambio ambiental. Una vez que se inicia un cambio, el sistema responde ajustando los intercambios de energía y masa. Si se libera el estrés, se produce un periodo de recuperación a su estado anterior. En caso de que el sistema esté estresado más allá de su umbral, buscará un nuevo estado de equilibrio.

Figura\(\PageIndex{3}\): Cambios en el sistema debido a un estrés impuesto. (Después de Drew, 1983)

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