Tipos de sistemas

Un sistema es un conjunto de partes o de acontecimientos que son interdependientes e interaccionan, por lo que puede ser considerado como un todo sencillo. La teoría de sistemas es una forma de pensamiento acerca del mundo, un enfoque para desarrollar modelos de forma globalizadora.

Por ejemplo: un aeroplano se compone de diversas partes, como son el motor, los asientos, los controles y los componentes de la estructura del aparato. Pero cuando se observa un avión en vuelo se piensa en él como en un todo único y completo, es decir, un sistema de transporte. De igual modo, se puede considerar una charca como una serie de elementos (agua, sustancias disueltas, sustrato, algas, y otros organismos), o puede interrelacionarse todo ello y tomar la charca en conjunto como un ecosistema.

Una consecuencia importante de considerar la realidad como una serie de sistemas es la observación de las denominadas propiedades emergentes. Según estas, los componentes de un sistema están combinados para producir un conjunto funcional en el que surgen propiedades nuevas que no pueden ser previstas a partir del estudio de los distintos componentes por separado, o que están desacopladas de la unidad global.

En resumen, "el todo es más que la suma de las partes". Si ponemos todas las piezas de un avión juntas en un montón, probablemente no podremos observar tal aparato, ni mucho menos podrá volar. El conjunto de piezas debe constituir un sistema organizado. De igual forma, para entender y gestionar adecuadamente un bosque, no solo se debe ser un experto en árboles, sino que también hay que conocer las características específicas del bosque como unidad funcional en su conjunto.

Aunque existen diversas formas de clasificar los sistemas, aquí serán tratados dos tipos básicos, que son los más útiles para el estudio del medio ambiente. Se trata de los sistemas abiertos y de los sistemas cibernéticos.

Sistemas abiertos

Un sistema abierto recibe entradas del ambiente exterior y las modifica para producir salidas. Para continuar funcionando, los sistemas abiertos necesitan siempre nuevas entradas.

La forma más fácil de esquematizar un sistema de este tipo es mediante el modelo de caja negra.

Una caja negra toma algo del exterior (entrada) y mediante manipulaciones desconocidas lo modifica hasta lograr una cosa diferente, que emite (salida). Para muchos de nosotros, la televisión es una caja negra que tiene entradas de ondas electromagnéticas, que transforma (no sabemos cómo) en imágenes y sonidos. Se trata de un sistema abierto, porque si se cortan las entradas deja de funcionar.

Los ecosistemas también son sistemas abiertos en los que continuamente entran y salen cosas, aunque la apariencia general y las funciones básicas permanecen constantes durante largos períodos.

Si se estudia la caja negra', se puede ver cómo está organizada internamente y dilucidar qué ocurre con las entradas. Se denomina componentes o elementos del sistema a las partes o piezas que lo integran. Cuando un científico descubre las relaciones que hay entre los componentes de un sistema, los agrupa. Estos grupos relacionados se llaman subsistemas.

Sistemas cibernéticos

Un sistema cibernético se caracteriza porque presenta un cierto grado de autorregulación o de autocontrol, ya que la salida puede influir sobre Ta entrada mediante un mecanismo llamado retroalimentación. La idea básica de la retroalimentación consiste en que parte de la salida del sistema se utiliza para controlar parte de la entrada futura.

Los sistemas cibernéticos presentan, por lo general, un punto de partida o estado ideal, en el cual se apoya el sistema. Un mecanismo de retroalimentación negativa determina el reajuste continuo del punto de partida, de forma que si el sistema se separa de esa referencia, por exceso o por defecto, el mecanismo de retroalimentación lo devuelve al estado inicial.

Un ejemplo típico de sistema cibernético con retroalimentación negativa es el de un calentador con termostato.

Los sistemas cibernéticos también pueden contar con una retroalimentación positiva, que tiende a separarlos cada vez más del punto de partida.

Un ejemplo de retroalimentación positiva es el crecimiento exponencial de una población que no tenga limitaciones para reproducirse: al aumentar la población inicial, habrá mayor número de nacimientos, que, a su vez, incrementan la población, y así sucesivamente hasta el infinito (o hasta que los recursos vitales se agoten).

En muchos casos, un sistema cibernético tiene ciertos límites, dentro de los cuales se presenta la retroalimentación negativa. Pero cuando la separación del punto de partida se hace demasiado grande, aparece la retroalimentación positiva, y el sistema se aleja definitivamente del estado ideal.

Así ocurre, por ejemplo, con el sistema de regulación de temperatura del cuerpo humano. Normalmente, el cuerpo mantiene una temperatura de unos 36,5 °C, el estado ideal o punto de partida. Cuando se eleva un poco (o desciende un poco) la temperatura corporal, se desencadenan unos mecanismos homeostáticos que consiguen el retorno a los 36,5 °C. Pero si la temperatura es demasiado alta, el cuerpo resulta incapaz de perder calor a velocidad suficiente, y entonces aparece la retroalimentación positiva: los procesos metabólicos corporales se desarrollan más rápidamente, lo cual eleva aún más la temperatura, que a su vez acelera la actividad metabólica, y así sucesivamente hasta la muerte del organismo por hipertermia.

Sistemas biológicos

Todos los sistemas biológicos (células, sistemas orgánicos, organismos, poblaciones o ecosistemas) son, necesariamente, sistemas abiertos. Para mantenerse vivo, el sistema debe tomar energía y, en muchos casos, materia, del exterior. También debe liberar el calor que se genera en los procesos químicos, como la respiración. Sin embargo, cada nivel de un sistema biológico abierto contiene sistemas cibernéticos que operan en él y que le proporcionan características exclusivas. De esta manera, una célula es un sistema abierto, puesto que, de forma constante, obtiene alimentos del exterior y elimina desechos metabólicos. También contiene subsistemas cibernéticos, como la membrana celular, que controlan la entrada y la salida de sustancias. Si se rebasan los límites (por ejemplo, de desechos tóxicos en el interior), los mecanismos de la retroalimentación corrigen la situación. La célula puede vivir porque es un sistema abierto. Existe como tal por los subsistemas cibernéticos que mantienen intactas sus características.