Exercicis: Residus i biodiversitat

Defineix què és un xenobiòtic i posa'n dos exemples, explicant per què els organismes descomponedors tenen dificultat per a degradar aquestes substàncies.

Diferencia bioacumulació i biomagnificació recolzant-te en una cadena tròfica marina de tres nivells que tu triïs.

Enumera la jerarquia de gestió de residus (reduir, reutilitzar, reciclar, valoritzar i eliminar) ordenada de més a menys recomanable, i posa un exemple quotidià de cada nivell.

Explica la diferència entre un abocador controlat i un abocador incontrolat, i assenyala dos riscos ambientals del segon (lixiviats, gasos, incendis, proliferació de vectors).

Explica què és l'economia circular i en què es diferencia del model lineal «extreure, fabricar, usar i llençar», posant un exemple de producte redissenyat segons criteris circulars.

Què és el compostatge? Indica quins residus admet i quins no, explica quin procés biològic té lloc a la pila (descomposició aeròbica) i quin producte s'obté i per a què serveix.

Defineix biodiversitat i explica els seus tres nivells —diversitat genètica, d'espècies i d'ecosistemes— posant un exemple de cadascun.

Explica què és una espècie exòtica i en quines condicions passa a considerar-se invasora, citant un exemple d'espècie exòtica no invasora a Espanya i un altre d'invasora.

L'esquema mostra la concentració d'un pesticida persistent en una cadena tròfica d'una badia. Calcula el factor de biomagnificació entre l'aigua i els ocells pescadors (assenyalat amb «?»), i explica per què els depredadors finals són sempre els més afectats.

Explica què són els microplàstics, quins són els seus dos orígens principals i per què resulta tan difícil retirar-los de l'oceà. Proposa dues mesures eficaces per a reduir la seva arribada al mar.

Relaciona la pèrdua de biodiversitat amb la pèrdua de serveis ecosistèmics utilitzant dos exemples concrets (per exemple pol·linitzadors, aiguamolls o esculls), i indica quin tipus de servei es degrada en cada cas.

Les autoritats recomanen limitar el consum de tonyina, peix espasa i emperador, especialment a embarassades i infants, pel seu contingut en mercuri. Explica, fent servir els conceptes de persistència, bioacumulació i biomagnificació, per què el mercuri es concentra precisament en els grans peixos depredadors i no en les sardines.

Explica què és la valorització energètica de residus (incineració amb recuperació d'energia) i analitza els seus avantatges (menys abocament, electricitat) i els seus inconvenients (emissions, cendres, desincentivació del reciclatge) enfront de la prevenció i el reciclatge.

Les anomenades «illes de plàstic» es formen al centre dels grans girs oceànics. Explica com els corrents concentren allà els residus flotants, per què el plàstic no desapareix sinó que es fragmenta en microplàstics i quines dificultats té la seva neteja a gran escala.

El ritme actual d'extinció d'espècies s'estima desenes o centenars de vegades superior al ritme de fons del registre fòssil. Explica què és el ritme de fons d'extinció, cita les grans causes de la crisi actual (destrucció d'hàbitat, sobreexplotació, espècies invasores, contaminació, clima) i raona per què es parla d'una possible sisena extinció massiva.

Explica què és l'ecodisseny i descriu dos exemples de productes redissenyats per a generar menys residus (aparells reparables i amb recanvis, envasos d'un sol material, productes recarregables), indicant quin principi de la jerarquia de residus apliquen.

Un abocador clausurat fa 15 anys sobre calcàries càrstiques fracturades no té geomembrana basal. A 800 m vessant avall se situa una deu que proveeix un poble i alimenta un aiguamoll protegit. L'anàlisi de l'aigua de la deu mostra: conductivitat elèctrica de 2400 µS/cm (valor basal natural: 450 µS/cm), amoni a 12 mg/L (límit legal: 0,5 mg/L), traces de benzè i descens de l'oxigen dissolt a 1,8 mg/L a l'aiguamoll.

1. a) Justifica hidrogeològicament per què la litologia del substrat accelera l'impacte i prediu quines conseqüències tindrà aquest còctel químic a la xarxa tròfica de l'aiguamoll.
2. b) Un regidor proposa «bombejar aigua neta a l'abocador per diluir la contaminació subterrània». Rebat tècnicament la seva proposta demostrant quins riscos hidrogeològics desencadenaria.
3. c) Dissenya un pla d'actuació urgent en tres fases (contenció hidràulica immediata, segellament/captació de lixiviats i bioremediació), justificant l'ordre cronològic de cada mesura per evitar el col·lapse de l'ecosistema.

En un embassament hidroelèctric es detecta una densitat larvària de musclo zebra (Dreissena polymorpha) de 45 000 individus/m². Paral·lelament, la concentració de fitoplàncton ha caigut un 80 %, la transparència del disc de Secchi ha augmentat d'1,2 m a 5,8 m i s'observa una proliferació massiva de macròfits submergits i cianobacteris bentònics tòxics.

1. a) Interpreta la cascada ecològica: per què un augment dràstic en la claredat de l'aigua no és símptoma de millora ambiental sinó de desequilibri greu? Relaciona-ho amb les estratègies reproductives (r/K) i tròfiques del bivalve enfront de les nàiades autòctones.
2. b) Una empresa proposa introduir carpes negres asiàtiques (Mylopharyngodon piceus), depredador natural del musclo a la seva conca d'origen, com a mètode de biocontrol. Avalua críticament aquesta proposta preveient les seves conseqüències segons els principis de l'ecologia d'invasions.
3. c) Dissenya una estratègia combinada de control per a una infraestructura de captació que minimitzi l'impacte químic (evitant la cloració massiva contínua) en el tram fluvial inferior.

Després d'un abocament de gasoil en un sòl sorrenc periurbà, s'assaegen tres parcel·les de bioremediació in situ durant 90 dies, monitorant la concentració d'hidrocarburs totals (TPH) a partir d'un valor inicial de 15 000 mg/kg:

• Parcel·la A (atenuació natural, sense intervenció): TPH final = 13 800 mg/kg; població bacteriana degradadora = 10⁴ UFC/g.

• Parcel·la B (bioestimulació amb addició de N i P en relació C:N:P 100:10:1 i conreu periòdic per airejar): TPH final = 1200 mg/kg; població degradadora = 10⁸ UFC/g.

• Parcel·la C (bioaugmentació amb un inocul comercial de bacteris degradadors al·lòctons, sense correcció de nutrients ni conreu): TPH final = 11 500 mg/kg; els bacteris introduïts cauen a nivells indetectables al cap de 20 dies.

1. a) Interpreta els resultats comparant B i C: justifica quin factor limitava la biodegradació en el sòl original i identifica per què va fracassar la bioaugmentació.
2. b) Prediu raonadament què hauria passat a la Parcel·la B si el sòl s'hagués negat per pluges torrencials continuades, indicant quines rutes metabòliques microbianes es veurien afectades.
3. c) Si els hidrocarburs haguessin migrat a la zona saturada (un aqüífer anòxic profund), justifica per què els mètodes fisicoquímics (com l'extracció multifàsica o barreres reactives permeables) competirien amb avantatge enfront de la bioestimulació aeròbia estàndard.

Un barranc rep abocaments d'adoberies amb crom hexavalent [Cr(VI)]. Les anàlisis ecotoxicològiques revelen:

• Aigua superficial: Cr total = 0,08 mg/L (pràcticament tot en forma de Cr(VI)).

• Sediment superficial (primers 10 cm): Cr total = 1450 mg/kg.

• Macroinvertebrats bentònics (larves d'efímera): Cr = 320 mg/kg en pes sec.

• Peixos bentònics (barbs, múscul): Cr = 45 mg/kg; peixos nectònics carnívors (truites, múscul): Cr = 18 mg/kg.

1. a) Interpreta el patró de distribució: justifica per què la concentració al sediment supera en quatre ordres de magnitud la de l'aigua. Analitza les dades de barbs i truites: estem davant d'un procés de bioacumulació o de biomagnificació tròfica? Contrasta aquest comportament amb el de contaminants organoclorats com el DDT.
2. b) Un informe tècnic suggereix «aplicar fitoremediació plantant salzes directament al llit del barranc». Discuteix la viabilitat i els riscos de transferir el contaminant a les xarxes tròfiques terrestres mitjançant la fullaraca.
3. c) Proposa una seqüència tècnica de remediació que combini un tractament químic reductor previ (Cr(VI) a Cr(III)) amb una fitoestabilització posterior, justificant el canvi de solubilitat i biodisponibilitat entre les dues formes iòniques.

Una cadena de restauració ràpida substitueix els seus envasos de polipropilè (PP) per recipients de cartó plastificat amb àcid polilàctic (PLA) i bosses de paper kraft, anunciant en la seva publicitat: «100% ecològic i residu zero!». Disposes de les següents dades d'Anàlisi de Cicle de Vida (ACV) per cada 1000 unitats:

• Bossa de polietilè (reciclada): petjada de carboni = 11 kg CO₂ eq; consum hídric = 50 L; 1 sol ús.

• Bossa de paper kraft verge: petjada de carboni = 26 kg CO₂ eq; consum hídric = 1200 L; 1 sol ús.

• Recipient de PLA: petjada de carboni = 50 kg CO₂ eq (0,05 kg CO₂ eq per unitat); només es biodegrada en compostatge industrial a >58 °C i 90% d'humitat relativa; al contenidor d'orgànica urbana (digestió anaeròbia a 37 °C) se separa com a residu impropi i acaba en abocador.

• Carmanyola reutilitzable de PP: petjada de carboni de fabricació = 1000 kg CO₂ eq (1 kg CO₂ eq per unitat).

1. a) Rebat, basant-te en les dades d'ACV, el reclam publicitari de l'empresa: justifica per què substituir polímers sintètics per derivats de cel·lulosa no implica de manera automàtica una millora ambiental global.
2. b) Prediu l'impacte ambiental que causarà el PLA si els usuaris, confosos pel prefix «bio», el llencen al contenidor groc de plàstics convencionals durant el procés de reciclatge mecànic per extrusió.
3. c) Dissenya una alternativa per a l'establiment basada estrictament en la cúspide de la jerarquia europea de residus (prevenció i reutilització) i calcula quants usos mínims hauria de tenir una carmanyola reutilitzable per compensar la seva major petjada de fabricació respecte al recipient de PLA d'un sol ús al qual substitueix.

Un assaig ecotoxicològic avalua l'impacte de l'insecticida neonicotinoide imidacloprid en colònies d'abelles recol·lectores (Apis mellifera):

• Concentració letal mitjana (CL50 a 48 h al laboratori): 40 ng/abella.

• Concentració mitjana detectada en pol·len i nèctar de conreus tractats: 4 ng/g.

• En assajos de camp amb dosis d'1,5 ng/g: la taxa de retorn al rusc després de vols d'1 km disminueix un 62 % i la freqüència de la «dansa en vuit» decau un 75 %.

• Al cap de 6 mesos, els ruscos de l'entorn agrícola tractat pateixen una pèrdua del 40 % de la seva massa de cria i un augment dràstic del paràsit oportunista Nosema ceranae.

1. a) Interpreta aquestes dades: demostra per què utilitzar la CL50 com a únic indicador de seguretat ambiental emmascara el col·lapse poblacional per efectes subletals i com es relaciona això amb la immunodepressió de la colònia.
2. b) Analitza el conflicte d'interessos: un agricultor sosté que substituir aquest tractament preventiu de llavors per polvoritzacions aèries convencionals d'ampli espectre encareix la producció i mata insectes per contacte directe. Quines conseqüències a mitjà termini té cada model sobre la resistència de les plagues i la pèrdua de pol·linitzadors silvestres?
3. c) Dissenya un programa de Gestió Integrada de Plagues (GIP) per a aquesta comarca agrícola que prescindeixi del tractament químic preventiu, incorporant llindars de dany econòmic i mesures d'infraestructura ecològica (bardisses i bandes florals reservori).

Un municipi de 50 000 habitants genera 1,2 kg de residus per habitant i dia (composició: 42 % bioresidu, 18 % paper-cartó, 14 % envasos lleugers, 6 % vidre, 20 % fracció resta). La normativa europea fixa per al 2035 un objectiu de reciclatge municipal mínim del 65 % en pes i un límit del 10 % per a abocador. Es debaten tres opcions:

• Opció 1: Enviar tota la fracció barrejada a un abocador comarcal (cost: 45 €/t més cànon creixent per tona no tractada; generació neta de lixiviats i CH₄ fugitiu).

• Opció 2: Construir una planta de valorització energètica (incineradora) que cremi el residu barrejat i generi electricitat (requereix una inversió de 60 milions d'euros i un flux contractual garantit d'almenys 20 000 t anuals durant 25 anys per a ser amortitzada; genera un 20 % d'escòries i un 3 % de cendres tòxiques).

• Opció 3: Implantar recollida selectiva porta a porta (5 fraccions) amb biometanització/compostatge de la matèria orgànica i abocador únicament per a rebutjos no valoritzables.

1. a) Analitza l'Opció 2 a la llum dels objectius europeus: explica el concepte de «bloqueig tecnològic o lock-in effect» i justifica per què aquesta planta entraria en contradicció amb les fites de reducció i reciclatge per al 2035.
2. b) Calcula la quantitat de bioresidu que genera el municipi a l'any (en tones) i demostra quantitativament si l'Opció 3 permetria complir la fita europea del 65 % assumint una taxa de captura ciutadana del 80 % en les fraccions reciclables.
3. c) Justifica quina de les tres opcions presenta el millor balanç en termes de petjada de carboni i retorn a l'economia circular considerant les emissions de gasos d'efecte d'hivernacle (metà d'abocador vs. CO₂ biogènic/fòssil).

Després de quatre anys de la recolonització natural del llop ibèric (Canis lupus) en una comarca de muntanya cantàbrica, un equip científic recull les següents dades quantitatives:

• La densitat de cérvols i cabirols s'ha reduït un 22 %, però el temps de permanència dels ungulats en riberes i clarianes obertes ha caigut un 70 % (efecte de «paisatge de la por»).

• La regeneració de salzes, bedolls i teixos als marges fluvials ha augmentat un 55 %, reduint la terbolesa estival del riu en un 40 % i duplicant la diversitat de macroinvertebrats aquàtics.

• Els danys de senglars a cultius de blat de moro periurbans han disminuït un 35 % per canvis en les seves rutes de farratjament nocturn.

• Paral·lelament, els atacs registrats a explotacions de bestiar oví en règim extensiu sense guarda han augmentat de 2 a 31 anuals.

1. a) Explica el concepte de cascada tròfica top-down a partir d'aquestes dades, discriminant l'efecte directe per depredació de l'efecte indirecte conductual sobre la morfologia fluvial i la biodiversitat.
2. b) Rebat tant la postura dels qui defensen l'«erradicació total del depredador per salvar el medi rural» com la dels qui promouen una «protecció estricta sense gestió ni compensació», utilitzant arguments d'ecologia d'ecosistemes i socioeconomia rural.
3. c) Dissenya una proposta de coexistència basada en el comportament del depredador (ús de mastins educats amb el ramat d'ovelles, tancats nocturns electrificats i sincronització de parts) i justifica biològicament per què la caça no selectiva o el verí solen desestructurar els grups familiars del llop i incrementar, paradoxalment, els atacs al bestiar domèstic.

Repte del tema. Auditoria de sostenibilitat domèstica i acció climàtica.

Converteix la teva llar en un observatori ambiental i dissenya un pla de transició ecològica seguint aquestes fases:

1. Recursos i residus: Pesa durant 24 hores els residus generats a casa teva ($m$ en kg), separant-los per fraccions (orgànic, envasos, paper, resta). Accedeix al web de Red Eléctrica de España (REE) i anota el percentatge de renovables del dia (per exemple, $54,3\,\%$).

2. Clima i biodiversitat: Consulta a l'AEMET la sèrie de temperatures de la teva província de l'últim mes i detecta si hi ha anomalia tèrmica positiva. Investiga i descriu breument com aquest patró climàtic i el model de consum actual amenacen una espècie o ecosistema característic de la teva comunitat.

3. Pla de mitigació: Elabora un informe d'una pàgina que inclogui la taula de dades obtingudes i proposa tres mesures viables i argumentades per reduir la petjada de $\text{CO}_2$, optimitzar recursos i afavorir la biodiversitat local des del teu entorn quotidià.

Es valorarà:

• Rigor en la presa de dades empíriques i en l'ús de fonts oficials (REE i AEMET).

• Connexió argumentada entre model de consum, canvi climàtic i pèrdua de biodiversitat.

• Viabilitat, fonamentació científica i impacte de les propostes de desenvolupament sostenible.

• Claredat de redacció, estructuració i síntesi de l'informe presentat.