Problemas Practicos TEMA 72 PDF

Preview

Summary

Problemas resueltos de ecologia...

Description

PRACTICUM BIOLOGÍA Y GEOLOGÍA. TEMA 72

PROBLEMAS PROPUESTOS SOBRE ASPECTOS RELACIONADOS CON EL TEMA 72 SOLUCIONARIO

1) Con los datos que figuran en la tabla adjunta, contesta a las 4 preguntas que se formulan a continuación:

Árboles elevados dominantes Árb. pequeños/arbustos/epifitas Vegetación herbácea Descomponedores del suelo

P. BRUTA 4,35 9,95 12,34

RESPIRACIÓN 1,29 5,17 2,54

P. NETA 3.06 4.78 9.80

5,45

a) Calcula la producción primaria Biomasa = 11.322 g C/m2 (g C/m2 ⋅ día) neta. b) ¿Cuál es el gasto realizado por respiración en el primer nivel trófico? c) Deduce el grado de madurez que presenta el ecosistema a partir de los datos disponibles. d) Explica por qué hablamos de flujo para describir la circulación de energía de un ecosistema, mientras que usamos el término ciclo cuando nos referimos a la materia que circula por el ecosistema. SOLUCION a) Considerando que la producción primaria neta (PPN) es igual a la producción primaria bruta

(PPB) menos la respiración (R) de los organismos autótrofos, el cálculo pedido es el siguiente: PPN = PPB – R = (4,35 + 9,95 + 12,34) – (1,29 + 5,17 + 2,54) = 26.64 – 9.00 = 17,64 g

b) El gasto realizado por respiración en el primer nivel trófico (productores) es la suma de lo que gastan los árboles, los arbustos y el resto de la vegetación por ese concepto. En este caso es de . c) Con los datos disponibles, una posible forma de evaluar el grado de madurez del ecosistema propuesto es calculando la tasa de renovación de la biomasa presente en él. Este parámetro se llama productividad neta y tiene valores comprendidos entre 0 y 1 (0%-100%). Un valor de productividad neta cercano a 1 indica que la biomasa del ecosistema se renueva de forma muy rápida. Por ejemplo, en los cultivos, casi toda la biomasa producida desaparece con la recolección y vuelve a aparecer con la nueva cosecha. Dicho de otro modo, toda la energía que llega a ellos se emplea en la producción de nueva biomasa. En el otro extremo están los valores de productividad neta cercanos a 0 y característicos de ecosistemas como los bosques, que tienen una gran cantidad de biomasa que se mantiene constante. Toda la energía que llega aquí se emplea en el auto-mantenimiento de la biomasa, por lo que la renovación es muy lenta. En general, a un alto grado de organización y estabilidad (por tanto de madurez) en un ecosistema van unidas una más lenta velocidad de renovación de sus elementos, una disminución del flujo de energía que lo atraviesa y un aumento de la biodiversidad. En el ejemplo que nos ocupa, el cálculo de la productividad neta se haría mediante la siguiente relación, dado que todos los parámetros necesarios están expresados en las mismas unidades: p = PPN / B Donde p es la productividad neta, PPN es la producción primaria neta (calculada en el apartado anterior) y B es la cantidad de biomasa presente en el ecosistema. Así: p = 17,64 / 11.322 = 0.0016. El valor de p obtenido es muy pequeño y se puede decir que cercano a 0. Por tanto, correspondería a un ecosistema con un grado de madurez elevado, correspondiente a un bosque o selva lluviosa tropical con una cantidad de biomasa muy grande que se mantiene prácticamente constante.

d) La circulación de energía en un ecosistema es unidireccional: pasa de un nivel trófico al siguiente y se degrada en forma de calor a su paso, de modo que no se recupera. Por ello constituye un flujo abierto. En cambio, la materia circula en los ecosistemas formando un ciclo cerrado. Esto significa que determinados nutrientes, tras ser asimilados por unos organismos, pasan a formar parte de otros para, finalmente, volver al medio en forma inorgánica.

1

PRACTICUM BIOLOGÍA Y GEOLOGÍA. TEMA 72 2) Los estudios realizados en un lago han demostrado que por cada 1000 calorías de energía luminosa utilizadas por las algas, se reconstituyen unas 150 calorías en forma de animales acuáticos pequeños. De esas 150 calorías, 30 se convierten en eperlano ( Osmerus sp. pequeño salmónido). La trucha se come al eperlano, proceso que transfiere 6 calorías, y cuando nosotros nos comemos una trucha obtenemos 1.2 calorías de las 1000 iniciales. a) ¿Cuál es la eficiencia energética entre niveles tróficos? La eficiencia energética entre niveles tróficos se define como el cociente entre sus producciones, es decir la eficiencia energética de un nivel n es la proporción de energía que es capaz de poner a disposición del nivel trófico siguiente de la que puso a su disposición el nivel trófico anterior. P(n) Eficiencia = ----------------P(n -1) EFICIENCIA Así la de las algas es del La de los animales acuáticos es del La del eperlano es del La de la trucha es del Y la humana es del

CANTIDAD % 150/1000 = 15% 30/150 = 20% 6/30 = 20% 6/20 = 20% 1.2/6 = 20%

b) ¿En qué consisten las pérdidas de energía? ¿Qué consecuencias tienen? Las pérdidas de energía en general son aquellas que hacen que la eficiencia no sea 1, pueden ser de índole diversa pero las más importantes son las debidas a: partes no consumidas, no asimilados y respiración (catabolismo). Cada una de ellas con los matices propios del tipo de organismo al que se refiera. c) ¿Qué ventajas obtendríamos sin en vez de comer trucha comiésemos eperlano? Que acortaríamos la cadena trófica eliminando un eslabón (trucha), aumentando la energía disponible en el alimento, o dicho de otra forma la cantidad de alimento producido a partir de la misma energía inicial, 5 veces hasta 30 cal. en lugar de 6.

2

PRACTICUM BIOLOGÍA Y GEOLOGÍA. TEMA 72 3) Observa detenidamente el dibujo y contesta a las preguntas.

a) En este diagrama de flujo energético, ¿cuántos eslabones tróficos has descubierto? Cítalos. b) Pon nombre a las salidas A, B y C. c) Las salidas en forma de energía no utilizada (1) y no asimilada (2) van a un determinado compartimento de organismos (D) que forma parte de la red. ¿Sabrías establecer un nombre concreto para estos organismos? O, por el contrario, ¿crees que esta energía no va a parar a ningún lado? Razónalo. d) Cuando se trata de la estabilidad de un ecosistema, ¿es mejor una red trófica sencilla o una complicada? Razona la respuesta. a) Tres: productores, herbívoros y carnívoros. b) A: producción primaria neta; B: producción neta de herbívoros; C: producción neta de carnívoros. c) Va a parar a los descomponedores. d) Un ecosistema tiene más estabilidad cuanto más compleja es la red trófica. Las perturbaciones que se produzcan en alguna población podrán ser compensadas mediante unas relaciones tróficas más diversas.

3

PRACTICUM BIOLOGÍA Y GEOLOGÍA. TEMA 72 4)

Materia y energía. La imagen muestra esquemáticamente los elementos de una cadena alimentaria. Todos los valores están calculados para una superficie de un metro cuadrado y medidos en kcal/m2/año.

Los valores se refieren a los siguientes parámetros: E (energía solar incidente); PPB (energía fijada en forma de materia orgánica por todos los productores); PPN (energía almacenada por todos los productores); PSB (energía consumida por el herbívoro); PSN (energía almacenada por el herbívoro); HO (energía liberada por el herbívoro a través de las heces y la orina); R1 (energía liberada por el herbívoro a través de la respiración); A (energía utilizada por los consumidores primarios invertebrados) y C (energía de los vegetales pisoteados y abandonados a los descomponedores).

NU

E

Rº

PPB

R1

C

PPN

PSB

A

PSN

HO

E = (NU+ PPB); PPB = (Rº + PPN); PPN = (C + A + PSB); PSB = (R1 + HO + PSN)

Cuestiones 1. ¿Qué porcentaje de la energía solar incidente ha sido utilizado para producir la materia vegetal existente? (PPN)/E. a) 0,2%

b) 0,6%;

c) 2,5%;

d) 3,1%

4

PRACTICUM BIOLOGÍA Y GEOLOGÍA. TEMA 72

2. ¿Qué porcentaje de materia vegetal producida ha consumido el herbívoro? PSB/PPN a) 10,1%

b) 16,8%

c) 29,2%

d) 36,9%

3. ¿Qué porcentaje de la materia vegetal consumida ha utilizado el herbívoro para fabricar la suya propia? PSN/PSB a) 4,1%

b) 7,9%

c) 12,3%

d) 20,0%

4. ¿Qué porcentaje de materia vegetal producida utiliza el herbívoro para elaborar su propia materia? PSN/PPN a) 1,2%

b) 3,5%

c) 7,9%

d) 10,9%

5. ¿Cuál de estas igualdades representa la energía solar no utilizada (NU)? a) NU = E + PPN

b) NU = E - (PSN + HU)

c) NU = E – PSB

d) NU = E – PPB

6. ¿Qué ecuación expresa la energía gastada por los productores en la respiración (R)? a) R= PPN - R

1

b) R= PPB - PPN 1

c) R= PPB - (PPN + R )

d) R= E – PPN

7. ¿Qué expresión representa la producción neta del herbívoro (PSN)? a) PSN= E - (PPB + HO). 1

c) PSN= PPN - (HO + R )

1

b) PSN= PPB - (PSB + R ) 1

d) PSN= PSB - (R + HO)

8. ¿Cuál de estas igualdades indica la energía puesta a disposición de los descomponedores (D)? a) D= C + A – HO

b) D= A= PPN

c) D= C + HO d) D= PPN + PSN + A

5

PRACTICUM BIOLOGÍA Y GEOLOGÍA. TEMA 72 5) La tabla siguiente contiene los datos de biomasa y de producción de cuatro niveles tróficos marinos. A partir de ella, responda razonadamente a las siguientes cuestiones:

a) Dibuje de manera sencilla la pirámide de biomasa correspondiente a este ecosistema. b) ¿Cómo se explica que la biomasa de los productores sea inferior a la de los consumidores primarios? c) Calcule la productividad de cada nivel trófico. Soluciones: a)

b) La biomasa de los productores es menor que la de los consumidores primarios porque su tiempo de renovación es mucho menor y, por tanto, su producción es mayor. Esto significa que el fitoplancton se reproduce muy rápidamente, por lo que puede mantener una biomasa de zooplancton grande. Si se representa una pirámide de producción, se verá que se respeta la «regla del diez por ciento», que indica que esta es la relación más alta que puede haber en el tránsito de energía entre un nivel trófico y el siguiente. c) La productividad mide la eficiencia en la transmisión de energía a través de los distintos niveles tróficos de un ecosistema. Se expresa como la fracción entre la producción neta y la biomasa, y se mide en % por unidad de tiempo. Productividad 5 (Producción neta/biomasa) 3 100. Si asumimos que la producción expresada en la tabla es la producción neta, la productividad de los cuatro niveles tróficos representados es: Fitoplancton Zooplancton herbívoro Zooplancton carnívoro Peces

1 800 000/8 000 3 100 5 22 500 % año 21 100 000/16 000 3 100 5 625 % año 21 4 000/8 000 3 100 5 50 % año 21 900/1 800 3 100 5 50 % año 21

Puede apreciarse que la productividad guarda una relación inversa con el tiempo de renovación (tiempo que tarda en duplicarse la biomasa): cuanto más corto es este tiempo, mayor es la productividad.

6

PRACTICUM BIOLOGÍA Y GEOLOGÍA. TEMA 72 6) (OPOSICION: Andalucía 2000) En una zona de un ecosistema la radiación solar es de 200.000 kcal/m2 y año, de la que no se utiliza el 98%. En la respiración de los vegetales se pierde el 25%. a) Mediante un esquema pormenorizado represente el flujo de energía en la cadena trófica.

b) Calcule la producción bruta y neta de cada uno de los eslabones considerando que las pérdidas por respiración en herbívoros y carnívoros son del 30% en cada caso, y la energía no utilizada es el 90% en cada uno de estos niveles. NIVEL TROFICO Productores Consumidores 1º Consumidores 2º

P. Bruta Kcal/m2 año 4000 300 21

P.Neta Kcal/m2 año 3000 210 14.7

c) Determina la eficacia fotosintética de la zona.

La eficacia fotosintética en el problema será por tanto el cociente entre la Energía asimilada (PPB) y la incidente (I). 4.000 cal. Eficacia fotosintética es = ---------------------- x 100 = 2% 200.000 cal.

7

PRACTICUM BIOLOGÍA Y GEOLOGÍA. TEMA 72

7) Un acuicultor de Carchuna (Granada) quiere conocer los Kilogramos de lubinas y doradas que puede criar de forma natural (sin añadir alimento) en una zona cercana a la costa de 5 kilómetros cuadrados de superficie. La cadena trófica de la zona es la siguiente: Fitoplancton ——

Zooplancton ——

Lubina o Dorada

La radiación solar incidente es de 15.000 cal./ m2 y la utilización del 4%. Usando la regla del 10% y sabiendo que 1g de materia = 4,5 Kcal. Calcula: a) La producción neta del fitoplancton al día y al año (R =25%) b) La producción neta del zooplancton al día y al año (R = 30%) c) La biomasa de lubinas y doradas al año(R = 30%).

8

PRACTICUM BIOLOGÍA Y GEOLOGÍA. TEMA 72

9...