Ejercicios: El flujo de energía

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

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

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.

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.

Clasifica estos organismos de un bosque seco tropical en productores, consumidores (indicando su nivel trófico) y descomponedores: roble, conejo, zorro, gallinazo, lombriz de tierra y hongo. Justifica cada clasificación.

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.

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.

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.

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 $10\ \%$.

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.

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.

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).

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.

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.

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.

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 potreros o pastizales no aptos para el cultivo) y qué otros factores, además del nivel trófico, determinan el impacto de un alimento.