El flujo de energía en los ecosistemas

Define producción primaria bruta y producción primaria neta, y explica qué parte de la energía fijada por los productores queda realmente disponible para los herbívoros y qué parte consumen las propias plantas.

Unas praderas fijan $12\,000\ \text{kJ/m}^2$ al año de producción primaria bruta, pero las plantas consumen el $60\ \%$ en su propia respiración. Calcula la producción primaria neta disponible para el resto del ecosistema y explica en qué se invierte la fracción respirada.

Un bosque esclerófilo (por ejemplo, un espinal o un bosque de peumos y quillayes) y una zona de mar abierto alejada de la costa tienen productividades primarias netas muy distintas. Explica qué es la productividad primaria neta y razona qué factores abióticos la limitan en cada uno de estos dos ecosistemas.

Define nivel trófico y construye una cadena trófica de cuatro eslabones propia de un bosque esclerófilo de Chile central, indicando a qué nivel pertenece cada eslabón y el tipo de alimentación de cada organismo.

Clasifica estos organismos de un espinal de Chile central en productores, consumidores (indicando su nivel trófico) y descomponedores: espino, conejo, zorro, jote, lombriz de tierra y hongo. Justifica cada clasificación.

Diferencia una cadena trófica de una red trófica, y razona por qué los ecosistemas con redes muy entrelazadas resisten mejor la desaparición de una especie que los que tienen cadenas simples y lineales.

En una pradera, los productores fijan $20\,000\ \text{kcal/m}^2$ al año y los herbívoros asimilan $2\,000\ \text{kcal/m}^2$ en el mismo periodo. Calcula el rendimiento ecológico de esa transferencia, expresado en porcentaje.

En un ecosistema los productores fijan $15\,000\ \text{kJ/m}^2$ al año, los herbívoros asimilan $1\,500\ \text{kJ/m}^2$ y los carnívoros $120\ \text{kJ/m}^2$ en el mismo periodo. Calcula el rendimiento ecológico de cada transferencia y comenta si se ajustan a la regla general.

Un ecosistema acuático presenta estas energías anuales por nivel: productores, $50\,000\ \text{kJ}$; herbívoros, $4\,800\ \text{kJ}$; carnívoros, $450\ \text{kJ}$. Calcula el rendimiento de cada transferencia y comenta si se ajustan a la regla del $10\ \%$.

De un ecosistema de estepa se conocen estos datos anuales: productores, $10\,000\ \text{kJ/m}^2$; herbívoros, $1\,200\ \text{kJ/m}^2$; carnívoros, $60\ \text{kJ/m}^2$. Calcula el rendimiento de cada transferencia y razona por qué la segunda es mucho menor, pensando en la digestibilidad de la dieta y en el gasto en actividad de los carnívoros.

De un lago se miden estos flujos anuales: productores, $8\,000\ \text{kJ/m}^2$; herbívoros, $900\ \text{kJ/m}^2$; carnívoros, $110\ \text{kJ/m}^2$; además, los descomponedores reciben $3\,000\ \text{kJ/m}^2$ de restos procedentes de todos los niveles. a) Calcula el rendimiento de las dos transferencias entre niveles. b) Explica qué papel cumplen los descomponedores en el balance energético del lago. c) Predice qué ocurriría con el ciclo de nutrientes y con los niveles tróficos si los descomponedores desaparecieran.

Explica, recurriendo al concepto de rendimiento ecológico, por qué las cadenas tróficas de los ecosistemas rara vez tienen más de cuatro o cinco niveles.

Observa la pirámide de energía del esquema:

1. a) Identifica qué nivel trófico ocupa cada piso (A, B, C y D).
2. b) Calcula el valor que falta en el nivel D ($?$) suponiendo que todas las transferencias tienen el mismo rendimiento que la primera.

Explica qué es la biomasa de un nivel trófico y por qué, en la mayoría de los ecosistemas terrestres, la biomasa total disminuye al subir de nivel en la cadena trófica.

Diferencia las pirámides ecológicas de energía, de biomasa y de números. Explica en qué situación la pirámide de biomasa puede aparecer invertida (pon un ejemplo marino) y por qué la pirámide de energía no se invierte nunca.

En un encinar, una sola encina puede alimentar a miles de orugas y estas a decenas de páridos. Dibuja con palabras la pirámide de números resultante, explica por qué aparece «invertida» en su base y razona si también lo estaría la pirámide de biomasa de ese mismo encinar.

Puedes hacerlo en papel y enviar una foto con tu respuesta.

Compara la pirámide de biomasa de un pastizal con la de una zona oceánica de fitoplancton: a) explica por qué la pirámide oceánica puede estar invertida en un instante dado mientras que la del pastizal no; b) razona qué propiedad del fitoplancton (su enorme velocidad de reproducción) lo permite; c) explica por qué la pirámide de energía de ese mismo océano, en cambio, es siempre normal.

Explica, usando los conceptos de energía útil y de calor disipado, por qué la energía atraviesa el ecosistema en un solo sentido (flujo abierto) mientras que la materia puede circular una y otra vez (ciclo cerrado).

Las colonias de aves marinas acumulan guano en las islas donde crían. Explica qué flujo de materia y de energía representa ese guano entre el ecosistema marino y el terrestre, y qué papel juegan las aves como «vectores» que conectan ambos sistemas.

La sobrepesca elimina a los grandes peces depredadores de una zona costera. Predice qué ocurrirá con los niveles tróficos inmediatamente inferiores y razona cómo esa «cascada trófica» puede acabar afectando incluso a las algas del fondo.

Suponiendo un rendimiento ecológico del $10\ \%$ en cada transferencia, calcula cuántos kilogramos de productores hacen falta para generar $1\ \text{kg}$ de biomasa de un depredador situado en el cuarto nivel trófico de una cadena. Comenta lo que el resultado implica para la conservación de los grandes depredadores.

Se introducen truchas en una laguna de alta montaña que carecía de peces y albergaba abundantes anfibios y grandes crustáceos planctónicos. a) Predice qué ocurrirá con las poblaciones de anfibios y de zooplancton. b) Razona cómo el cambio en el zooplancton puede repercutir en el fitoplancton y en la claridad del agua (cascada trófica). c) Argumenta qué debería hacerse desde la gestión ambiental y por qué estas introducciones deportivas fueron habituales durante décadas.

Un campo de cultivo fija $20\,000\ \text{kJ/m}^2$ al año. a) Suponiendo un rendimiento del $10\ \%$ por transferencia, calcula cuántos $\text{kJ}$ quedan en forma de carne de pollo tras una transferencia (del cultivo al pollo) y qué superficie hace falta para obtener $2\,000\ \text{kJ}$ de esa carne. b) Calcula la superficie necesaria para obtener esas mismas $2\,000\ \text{kJ}$ consumiendo directamente el vegetal. c) Comenta lo que la comparación implica para la alimentación de la población mundial.

La frase «come de niveles tróficos bajos» se usa como consejo ambiental. Analízala científicamente: qué fundamento tiene desde el flujo de energía, qué matices habría que añadir (pesca de especies de nivel bajo pero sobreexplotadas, ganado que pasta en praderas naturales no aptas para el cultivo) y qué otros factores, además del nivel trófico, determinan el impacto de un alimento.