El flujo de energía
Un campo de girasoles en Kansas capta energía solar durante todo el verano. Si pudieras medir cuánta de esa energía acaba convertida en carne de un halcón que caza en ese campo, te sorprendería lo poca que es: por cada 1,000 unidades de energía que entran en las plantas, al halcón solo le llega una (es una estimación aproximada). Entender por qué se pierde tanta energía en el camino es la clave para entender cómo funciona un ecosistema.
Productores y producción primaria
Dos parcelas idénticas de maíz captan la misma radiación solar, pero la que crece con noches cálidas puede acumular menos masa al final del verano porque sus células respiran a mayor velocidad. ¿Cómo medimos la diferencia entre toda la energía química que una planta sintetiza y la que realmente queda disponible como nuevo tejido vegetal?
Qué limita la productividad primaria neta
La productividad primaria neta (net primary productivity, NPP) es la PPN producida por unidad de superficie y de tiempo (por ejemplo, en $\text{kJ/m}^2$ por año). No es igual en todos los ecosistemas, porque la fotosíntesis depende de factores abióticos: luz, agua, temperatura y nutrientes. El que más escasea es el factor limitante.
En tierra firme suelen limitar el agua y la temperatura: un desierto del suroeste produce mucho menos que un bosque húmedo del sureste. En mar abierto, lejos de la costa, el agua no falta. Allí limitan los nutrientes (nitrógeno, fósforo y hierro), que se hunden con los organismos muertos, y la luz, que solo llega a los primeros metros de profundidad.
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…
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…
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 encinar 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…
Un encinar 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.
Niveles tróficos y rendimiento ecológico
Define nivel trófico y construye una cadena trófica de cuatro eslabones propia de un encinar mediterráneo, indicando a qué nivel pertenece cada eslabón y el tipo de…
Define nivel trófico y construye una cadena trófica de cuatro eslabones propia de un encinar mediterráneo, indicando a qué nivel pertenece cada eslabón y el tipo de alimentación de cada organismo.
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…
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…
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, $450\ \text{kJ}$.…
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, $60\ \text{kJ/m}^2$.…
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.
Cadenas, redes y descomponedores
En una pradera de pastos altos de Kansas, un saltamontes come hierba, una alondra occidental come saltamontes y un halcón de cola roja caza alondras. ¿Qué pasa con toda esa energía cuando estos organismos mueren?
Los descomponedores también respiran: la energía de los restos acaba como calor, y los nutrientes que liberan vuelven al suelo para los productores. Si desaparecieran, los restos se acumularían, los nutrientes quedarían atrapados y los productores, y con ellos todos los niveles, se debilitarían.
En una red, si una presa escasea, el depredador puede cambiar a otra. En una cadena lineal, no. Por eso las redes muy entrelazadas resisten mejor la pérdida de una especie.
Clasifica estos organismos de una dehesa en productores, consumidores (indicando su nivel trófico) y descomponedores: encina, conejo, zorro, buitre, lombriz de tierra y…
Clasifica estos organismos de una dehesa en productores, consumidores (indicando su nivel trófico) y descomponedores: encina, conejo, zorro, buitre, 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…
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.
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…
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.
La pirámide de energía
Explica, recurriendo al concepto de eficiencia ecológica, por qué las cadenas tróficas de los ecosistemas rara vez tienen más de cuatro o cinco niveles.
Explica, recurriendo al concepto de eficiencia ecológica, por qué las cadenas tróficas de los ecosistemas rara vez tienen más de cuatro o cinco niveles.
Observa la pirámide de energía del esquema: a) Identifica qué nivel trófico ocupa cada piso (A, B, C y D). b) Calcula el valor que falta en el nivel D ($?$) suponiendo…
Observa la pirámide de energía del esquema:
- a) Identifica qué nivel trófico ocupa cada piso (A, B, C y D).
- b) Calcula el valor que falta en el nivel D ($?$) suponiendo que todas las transferencias tienen el mismo rendimiento que la primera.
Pirámides de biomasa y de números
La biomasa es la masa de materia viva de un nivel trófico (por ejemplo, en $\text{g/m}^2$). En la mayoría de los ecosistemas terrestres disminuye al subir de nivel: cada nivel recibe solo cerca del $10\%$ de la energía del anterior, así que sostiene mucha menos materia viva.
En un muestreo de agua en alta mar se registran $4\ \text{g/m}^3$ de fitoplancton unicelular y $12\ \text{g/m}^3$ de zooplancton herbívoro que se nutre directamente de él. ¿Cómo puede una cantidad tan pequeña de productores sostener en cualquier momento a una masa tres veces mayor de consumidores sin extinguirse?
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.
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)…
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 robledal, un solo roble puede alimentar a miles de orugas y estas a decenas de páridos. Dibuja con palabras la pirámide de números resultante, explica por qué…
En un robledal, un solo roble 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 robledal.
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…
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.
Relaciones ecológicas y cascadas tróficas
En Yellowstone, los lobos desaparecieron en la primera mitad del siglo XX y regresaron en 1995. Los científicos han seguido cómo cambiaron los alces, las plantas de la orilla de los ríos y muchas otras especies. ¿Por qué quitar o añadir un depredador afecta a todo el ecosistema?
Las relaciones afectan a la estabilidad del ecosistema. Una cascada trófica ocurre cuando un cambio en un nivel se propaga hacia arriba o hacia abajo por la red alimentaria.
Una especie introducida puede actuar como un depredador nuevo. En muchos lagos de montaña de las Rocky Mountains y de la Sierra Nevada se soltaron peces para la pesca deportiva, sin saber que desplazarían a anfibios y zooplancton. Hoy la gestión ambiental busca proteger a las especies nativas y limitar o retirar estas introducciones.
Los organismos también conectan ecosistemas. Los salmones del Pacífico llevan nutrientes del océano a los bosques de los ríos. Las aves marinas llevan al suelo de sus islas la materia y la energía que obtienen del mar. Estos organismos actúan como vectores: transportan materia y energía de un ecosistema a otro.
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…
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.
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…
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.
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…
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.
Flujo abierto de energía frente a ciclo de materia
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…
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…
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…
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.
Vuelve al principio: El halcón solo recibe $1$ de cada $1{,}000$ unidades de energía captada por los girasoles porque se sitúa en el cuarto nivel trófico (girasol $\to$ insecto o roedor $\to$ ave pequeña $\to$ halcón): aplicando la regla del $10\%$ en cada transferencia sucesiva, $1{,}000 \times 0.10 \times 0.10 \times 0.10 = 1$ unidad.