Ejercicios: El flujo de energía

Defina nivel trófico y construya una cadena trófica de cuatro eslabones propia de un bosque tropical seco de Guanacaste, indicando a qué nivel pertenece cada eslabón y el tipo de alimentación de cada organismo.

Explique, 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. Calcule el rendimiento ecológico de esa transferencia, expresado en porcentaje.

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

Clasifique estos organismos de una dehesa en productores, consumidores (indicando su nivel trófico) y descomponedores: encina, conejo, zorro, buitre, lombriz de tierra y hongo. Justifique cada clasificación.

Explique 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. Calcule el rendimiento ecológico de cada transferencia y comente si se ajustan a la regla general.

Diferencie una cadena trófica de una red trófica, y razone 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, $450\ \text{kJ}$. Calcule el rendimiento de cada transferencia y comente si se ajustan a la regla del $10\ \%$.

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

Observe la pirámide de energía del esquema:

1. a) Identifique qué nivel trófico ocupa cada piso (A, B, C y D).
2. b) Calcule 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. Calcule la producción primaria neta disponible para el resto del ecosistema y explique en qué se invierte la fracción respirada.

En un robledal, un solo roble puede alimentar a miles de orugas y estas a decenas de pájaros insectívoros. Dibuje con palabras la pirámide de números resultante, explique por qué aparece «invertida» en su base y razone si también lo estaría la pirámide de biomasa de ese mismo robledal.

Puede hacerlo en papel y enviar una foto con su respuesta.

Explique, 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, $60\ \text{kJ/m}^2$. Calcule el rendimiento de cada transferencia y razone 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. Explique 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.

Un encinar y una zona de mar abierto alejada de la costa tienen productividades primarias netas muy distintas. Explique qué es la productividad primaria neta y razone qué factores abióticos la limitan en cada uno de estos dos ecosistemas.

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

Suponiendo un rendimiento ecológico del $10\ \%$ en cada transferencia, calcule 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. Comente 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) Calcule el rendimiento de las dos transferencias entre niveles. b) Explique qué papel cumplen los descomponedores en el balance energético del lago. c) Prediga qué ocurriría con el ciclo de nutrientes y con los niveles tróficos si los descomponedores desaparecieran.

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

Un campo de cultivo fija $20\,000\ \text{kJ/m}^2$ al año. a) Suponiendo un rendimiento del $10\ \%$ por transferencia, calcule 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) Calcule la superficie necesaria para obtener esas mismas $2\,000\ \text{kJ}$ consumiendo directamente el vegetal. c) Comente lo que la comparación implica para la alimentación de la población mundial.

La frase «coma de niveles tróficos bajos» se usa como consejo ambiental. Analícela 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 terrenos no aptos para el cultivo) y qué otros factores, además del nivel trófico, determinan el impacto de un alimento.