Exercicis: El flux d'energia

Defineix nivell tròfic i construeix una cadena tròfica de quatre baules pròpia d'un alzinars mediterrani, indicant a quin nivell pertany cada baula i el tipus d'alimentació de cada organisme.

Explica, recorrent al concepte de rendiment ecològic, per què les cadenes tròfiques dels ecosistemes rarament tenen més de quatre o cinc nivells.

En un prat, els productors fixen $20\,000\ \text{kcal/m}^2$ a l'any i els herbívors assimilen $2\,000\ \text{kcal/m}^2$ en el mateix període. Calcula el rendiment ecològic d'aquesta transferència, expressat en percentatge.

Defineix producció primària bruta i producció primària neta, i explica quina part de l'energia fixada pels productors queda realment disponible per als herbívors i quina part consumeixen les mateixes plantes.

Classifica aquests organismes d'una devesa en productors, consumidors (indicant el seu nivell tròfic) i descomponedors: alzina, conill, guineu, voltor, cuc de terra i bolet. Justifica cada classificació.

Explica què és la biomassa d'un nivell tròfic i per què, en la majoria dels ecosistemes terrestres, la biomassa total disminueix en pujar de nivell a la cadena tròfica.

En un ecosistema els productors fixen $15\,000\ \text{kJ/m}^2$ a l'any, els herbívors assimilen $1\,500\ \text{kJ/m}^2$ i els carnívors $120\ \text{kJ/m}^2$ en el mateix període. Calcula el rendiment ecològic de cada transferència i comenta si s'ajusten a la regla general.

Diferencia una cadena tròfica d'una xarxa tròfica, i raona per què els ecosistemes amb xarxes molt entrellaçades resisteixen millor la desaparició d'una espècie que els que tenen cadenes simples i lineals.

Un ecosistema aquàtic presenta aquestes energies anuals per nivell: productors, $50\,000\ \text{kJ}$; herbívors, $4\,800\ \text{kJ}$; carnívors, $450\ \text{kJ}$. Calcula el rendiment de cada transferència i comenta si s'ajusten a la regla del $10\ \%$.

Diferencia les piràmides ecològiques d'energia, de biomassa i de nombres. Explica en quina situació la piràmide de biomassa pot aparèixer invertida (posa un exemple marí) i per què la piràmide d'energia no s'inverteix mai.

Observa la piràmide d'energia de l'esquema:

1. a) Identifica quin nivell tròfic ocupa cada pis (A, B, C i D).
2. b) Calcula el valor que falta al nivell D ($?$) suposant que totes les transferències tenen el mateix rendiment que la primera.

Uns prats fixen $12\,000\ \text{kJ/m}^2$ a l'any de producció primària bruta, però les plantes en consumeixen el $60\ \%$ en la seva pròpia respiració. Calcula la producció primària neta disponible per a la resta de l'ecosistema i explica en què s'inverteix la fracció respirada.

En un alzinar, una sola alzina pot alimentar milers d'erugues i aquestes desenes de pàrids. Dibuixa amb paraules la piràmide de nombres resultant, explica per què apareix «invertida» a la base i raona si també ho estaria la piràmide de biomassa d'aquest mateix alzinar.

Pots fer-ho en paper i enviar una foto amb la teva resposta.

Explica, utilitzant els conceptes d'energia útil i de calor dissipada, per què l'energia travessa l'ecosistema en un sol sentit (flux obert) mentre que la matèria pot circular una vegada i una altra (cicle tancat).

D'un ecosistema d'estepa es coneixen aquestes dades anuals: productors, $10\,000\ \text{kJ/m}^2$; herbívors, $1\,200\ \text{kJ/m}^2$; carnívors, $60\ \text{kJ/m}^2$. Calcula el rendiment de cada transferència i raona per què la segona és molt menor, pensant en la digestibilitat de la dieta i en la despesa en activitat dels carnívors.

Les colònies d'ocells marins acumulen guano a les illes on crien. Explica quin flux de matèria i d'energia representa aquest guano entre l'ecosistema marí i el terrestre, i quin paper juguen els ocells com a «vectors» que connecten tots dos sistemes.

Un alzinar i una zona de mar obert allunyada de la costa tenen productivitats primàries netes molt diferents. Explica què és la productivitat primària neta i raona quins factors abiòtics la limiten en cadascun d'aquests dos ecosistemes.

La sobrepesca elimina els grans peixos depredadors d'una zona costanera. Prediu què passarà amb els nivells tròfics immediatament inferiors i raona com aquesta «cascada tròfica» pot acabar afectant fins i tot les algues del fons.

Suposant un rendiment ecològic del $10\ \%$ en cada transferència, calcula quants quilograms de productors fan falta per generar $1\ \text{kg}$ de biomassa d'un depredador situat al quart nivell tròfic d'una cadena. Comenta el que el resultat implica per a la conservació dels grans depredadors.

D'un llac es mesuren aquests fluxos anuals: productors, $8\,000\ \text{kJ/m}^2$; herbívors, $900\ \text{kJ/m}^2$; carnívors, $110\ \text{kJ/m}^2$; a més, els descomponedors reben $3\,000\ \text{kJ/m}^2$ de restes procedents de tots els nivells. a) Calcula el rendiment de les dues transferències entre nivells. b) Explica quin paper compleixen els descomponedors en el balanç energètic del llac. c) Prediu què passaria amb el cicle de nutrients i amb els nivells tròfics si els descomponedors desapareguessin.

Compara la piràmide de biomassa d'una pastura amb la d'una zona oceànica de fitoplàncton: a) explica per què la piràmide oceànica pot estar invertida en un instant determinat mentre que la de la pastura no; b) raona quina propietat del fitoplàncton (la seva enorme velocitat de reproducció) ho permet; c) explica per què la piràmide d'energia d'aquest mateix oceà, en canvi, és sempre normal.

S'introdueixen truites en una llacuna d'alta muntanya que no tenia peixos i albergava abundants amfibis i grans crustacis planctònics. a) Prediu què passarà amb les poblacions d'amfibis i de zooplàncton. b) Raona com el canvi en el zooplàncton pot repercutir en el fitoplàncton i en la claredat de l'aigua (cascada tròfica). c) Argumenta què s'hauria de fer des de la gestió ambiental i per què aquestes introduccions esportives van ser habituals durant dècades.

Un camp de conreu fixa $20\,000\ \text{kJ/m}^2$ a l'any. a) Suposant un rendiment del $10\ \%$ per transferència, calcula quants $\text{kJ}$ queden en forma de carn de pollastre després d'una transferència (del conreu al pollastre) i quina superfície fa falta per obtenir $2\,000\ \text{kJ}$ d'aquesta carn. b) Calcula la superfície necessària per obtenir aquestes mateixes $2\,000\ \text{kJ}$ consumint directament el vegetal. c) Comenta el que la comparació implica per a l'alimentació de la població mundial.

La frase «menja de nivells tròfics baixos» s'utilitza com a consell ambiental. Analitza-la científicament: quin fonament té des del flux d'energia, quins matisos caldria afegir (pesca d'espècies de nivell baix però sobreexplotades, bestiar que pastura en deveses no aptes per al conreu) i quins altres factors, a més del nivell tròfic, determinen l'impacte d'un aliment.