Ejercicios: El flujo de energía

Definí nivel trófico y construí una cadena trófica de cuatro eslabones propia de un bosque del Chaco paraguayo, indicando a qué nivel pertenece cada eslabón y el tipo de alimentación de cada organismo.

Explicá, 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. Calculá el rendimiento ecológico de esa transferencia, expresado en porcentaje.

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

Clasificá estos organismos de un ecosistema del Chaco paraguayo en productores, consumidores (indicando su nivel trófico) y descomponedores: algarrobo, conejo, zorro, buitre, lombriz de tierra y hongo. Justificá cada clasificación.

Explicá 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. Calculá el rendimiento ecológico de cada transferencia y comentá si se ajustan a la regla general.

Diferenciá una cadena trófica de una red trófica, y razoná 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, $450\ \text{kJ}$. Calculá el rendimiento de cada transferencia y comentá si se ajustan a la regla del $10\ \%$.

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

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. Calculá la producción primaria neta disponible para el resto del ecosistema y explicá en qué se invierte la fracción respirada.

En un algarrobal, un solo algarrobo puede alimentar a miles de orugas y estas a decenas de pájaros insectívoros. Dibujá con palabras la pirámide de números resultante, explicá por qué aparece «invertida» en su base y razoná si también lo estaría la pirámide de biomasa de ese mismo algarrobal.

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

Explicá, 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, $60\ \text{kJ/m}^2$. Calculá el rendimiento de cada transferencia y razoná por qué la segunda es mucho menor, pensando en la digestibilidad de la dieta y en el gasto en actividad de los carnívoros.

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

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

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

Se introducen truchas en una laguna de alta montaña que carecía de peces y albergaba abundantes anfibios y grandes crustáceos planctónicos. a) Predecí qué ocurrirá con las poblaciones de anfibios y de zooplancton. b) Razoná cómo el cambio en el zooplancton puede repercutir en el fitoplancton y en la claridad del agua (cascada trófica). c) Argumentá 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, calculá 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) Calculá la superficie necesaria para obtener esas mismas $2\,000\ \text{kJ}$ consumiendo directamente el vegetal. c) Comentá lo que la comparación implica para la alimentación de la población mundial.

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