El flujo de energía

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.

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.

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.

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. Identifica qué nivel trófico ocupa cada piso y calcula el valor que falta suponiendo que todas las transferencias tienen el mismo rendimiento que la primera.

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.

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).

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.

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 dos transferencias 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.