1.4: Medio ambiente y ciencias ambientales
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Vista desde el espacio, la Tierra (Figura\(\PageIndex{1}\)) no ofrece pistas sobre la diversidad de formas de vida que allí residen. Se cree que las primeras formas de vida en la Tierra fueron microorganismos que existieron durante miles de millones de años en el océano antes de que aparecieran las plantas y los animales. Los mamíferos, aves y plantas tan familiares para nosotros son todos relativamente recientes, originándose hace 130 a 200 millones de años. Los humanos han habitado este planeta solo por los últimos 2.5 millones de años, y solo en los últimos 200 mil años los humanos han comenzado a parecerse a nosotros hoy. En la actualidad hay alrededor de 7.35 mil millones de personas (https://www.census.gov/popclock/).
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La palabra ambiente describe el entorno vivo y no vivo relevante para los organismos. Incorpora factores y procesos físicos, químicos y biológicos que determinan el crecimiento y supervivencia de organismos, poblaciones y comunidades. Todos estos componentes encajan dentro del concepto de ecosistema como una forma de organizar todos los factores y procesos que conforman el entorno. El ecosistema incluye organismos y su entorno dentro de un área específica. Revise la sección anterior para obtener información en profundidad sobre los ecosistemas de la Tierra. Hoy en día, las actividades humanas influyen en todos los ecosistemas de la Tierra.
La ciencia ambiental estudia todos los aspectos del medio ambiente de manera interdisciplinaria. Esto quiere decir que requiere del conocimiento de otras materias como biología, química, física, estadística, microbiología, bioquímica, geología, economía, derecho, sociología, etc. Es un campo de estudio relativamente nuevo que ha evolucionado a partir del uso integrado de muchas disciplinas. La ingeniería ambiental es una de las disciplinas de ingeniería de más rápido crecimiento y más complejas. Los ingenieros ambientales resuelven problemas y diseñan sistemas utilizando el conocimiento de conceptos ambientales y ecología, brindando así soluciones a diversos problemas ambientales. El ambientalismo, en contraste, es un movimiento social a través del cual los ciudadanos se involucran en el activismo para promover la protección de los hitos ambientales y los recursos naturales. Este no es un campo de la ciencia, sino que incorpora algunos aspectos del conocimiento ambiental para avanzar en los esfuerzos de conservación y sustentabilidad.
El Proceso de la Ciencia
La ciencia ambiental es una ciencia, pero ¿qué es exactamente la ciencia? La ciencia (del latín scientia, que significa “conocimiento”) puede definirse como todos los campos de estudio que intentan comprender la naturaleza del universo y todas sus partes. El método científico es un método de investigación con pasos definidos que incluyen experimentos y observación cuidadosa. Uno de los aspectos más importantes de este método es la prueba de hipótesis mediante experimentos repetibles. Una hipótesis es una explicación sugerida para un evento, que puede ser probado. Una teoría es una explicación probada y confirmada para observaciones o fenómenos que se apoya en muchas experiencias y observaciones repetidas.
El método científico
El proceso científico suele comenzar con una observación (a menudo un problema por resolver) que lleva a una pregunta. El método científico consiste en una serie de pasos bien definidos. Si una hipótesis no está sustentada por datos experimentales, se puede proponer una nueva hipótesis. Pensemos en un problema sencillo que comience con una observación y apliquemos el método científico para resolver el problema. Un lunes por la mañana, un estudiante llega a clase y rápidamente descubre que el aula es demasiado cálida. Esa es una observación que también describe un problema: el aula es demasiado cálida. Entonces el alumno hace una pregunta: “¿Por qué el aula es tan cálida?”
Proponer una hipótesis
Recordemos que una hipótesis es una explicación sugerida que puede ser probada. Para resolver un problema, se pueden proponer varias hipótesis. Por ejemplo, una hipótesis podría ser: “El aula es cálida porque nadie encendió el aire acondicionado”. Pero podría haber otras respuestas a la pregunta y, por lo tanto, se pueden proponer otras hipótesis. Una segunda hipótesis podría ser: “El aula está caliente porque hay una falla eléctrica, y así el aire acondicionado no funciona”. Una vez seleccionada una hipótesis, el alumno puede hacer una predicción. Una predicción es similar a una hipótesis pero normalmente tiene el formato “Si. entonces.”. Por ejemplo, la predicción para la primera hipótesis podría ser: “Si el alumno enciende el aire acondicionado, entonces el aula ya no estará demasiado caliente”.
Probando una Hipótesis
Una hipótesis válida debe ser comprobable. También debe ser falsificable, es decir, que puede ser desmentido por resultados experimentales. Es importante destacar que la ciencia no pretende “probar” nada porque los entendimientos científicos siempre están sujetos a modificaciones con mayor información. Este paso —la apertura a desmentir las ideas— es lo que distingue a las ciencias de las no ciencias. La presencia de lo sobrenatural, por ejemplo, no es comprobable ni falsificable.
Para probar una hipótesis, un investigador realizará uno o más experimentos diseñados para eliminar, o desmentir, las hipótesis. Cada experimento tendrá una o más variables y uno o más controles. Una variable es cualquier parte del experimento que puede variar o cambiar durante el experimento. La variable independiente es la variable que se manipula a lo largo del transcurso del experimento. La variable dependiente, o variable de respuesta es la variable por la cual medimos el cambio en respuesta a la variable independiente. Idealmente, todos los cambios que medimos en la variable dependiente se deben a las manipulaciones que hicimos a la variable independiente. En la mayoría de los experimentos, mantendremos un grupo que no ha tenido ningún cambio experimental en él. Este es el grupo de control. Contiene todas las características del grupo experimental excepto que no se le da ninguna manipulación. Por lo tanto, si los resultados del grupo experimental difieren del grupo control, la diferencia debe deberse a la manipulación hipotética, más que a algún factor externo. Busque las variables y controles en los ejemplos que siguen.
Para probar la hipótesis “El aula es cálida porque nadie encendió el aire acondicionado”, el alumno se enteraría si el aire acondicionado está encendido. Si el aire acondicionado está encendido pero no funciona, debería haber otra razón, y esta hipótesis debe ser rechazada. Para probar la segunda hipótesis, el alumno podría comprobar si las luces en el aula son funcionales. Si es así, no hay corte de energía y esta hipótesis debe ser rechazada. Cada hipótesis debe ser probada mediante la realización de experimentos apropiados. Tenga en cuenta que rechazar una hipótesis no determina si las otras hipótesis pueden ser aceptadas o no; simplemente elimina una hipótesis que no es válida (Figura\(\PageIndex{2}\)). Utilizando el método científico, se rechazan las hipótesis que son inconsistentes con los datos experimentales.
El método científico puede parecer demasiado rígido y estructurado. Es importante tener en cuenta que, aunque los científicos suelen seguir esta secuencia, existe flexibilidad. A veces un experimento lleva a conclusiones que favorecen un cambio de enfoque; a menudo, un experimento trae al rompecabezas preguntas científicas completamente nuevas. Muchas veces, la ciencia no opera de manera lineal; en cambio, los científicos continuamente hacen inferencias y hacen generalizaciones, encontrando patrones a medida que avanza su investigación. El razonamiento científico es más complejo de lo que sugiere el método científico por sí solo. Observe, también, que el método científico se puede aplicar para resolver problemas que no son necesariamente de naturaleza científica.
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