Tema 4 del libro: Circulación de materia y energía en la biosfera Junio 1996: Explicar la regla del 10% y comentar las razones en las

que se fundamenta.La energía que pasa de un eslabón (nivel trófico) a otro es aproximadamente el 10% de la energía acumulada en el paso previo. El flujo unidireccional de energía entre los distintos elementos de la cadena trófica va disminuyendo conforme avanzamos en la misma, por medio de los fenómenos de respiración y emitiéndola en forma de calor. Como resultado de este descenso progresivo de energía acumulada, el número de elementos que compongan esta cadena trófica debe ser bastante reducido (3-5).

Junio 1997: Las relaciones tróficas representan el mecanismo de transferencia energética de unos organismos a otros. Explicar estas relaciones mediante las llamadas cadenas tróficas.

La posición que ocupan los organismos en relación a esta transferencia de energía, permite clasificarlos en tres tipos de niveles tróficos: productores, consumidores y descomponedores. Una vez se ubican los organismos en sus distintos niveles, se pueden construir las llamadas cadenas tróficas, que son representaciones lineales de las relaciones tróficas mediante flechas que indican el sentido del recorrido de la materia y la energía, en la cual, cada individuo se alimenta del que le precede. Productor (Plantas) Consumidor 1º (Herbívoro) Consumidor 2º (Carnívoro)

Junio 1998: Definir los siguientes conceptos: ecosistema, producción primaria, factor limitante y sucesión ecológica.

Ecosistema: sistema natural integrado por unos componentes bióticos o vivos (biocenosis) que interactúan con unos componentes abióticos o físico-químicos (biotopo: temperatura, iluminación, salinidad, humedad…) que condicionan la presencia y desarrollo de los primeros.Producción primaria: representa la energía fijada por los organismos autótrofos y transformada en la elaboración de materia orgánica.Factor limitante: Es un factor físico (luz, temperatura o humedad) o químico (fósforo, nitrógeno,...) que puede limitar el crecimiento de un organismo cuando se encuentra presente en la naturaleza en una concentración inferior a la mínima necesaria.Sucesión ecológica: Junio 1998: Realizar un esquema que muestre la transferencia de

energía entre los niveles tróficos de un ecosistema.

Septiembre 1998: Realizar un esquema explicando el ciclo del nitrógeno en la naturaleza, mostrando el papel que en dicho ciclo juegan los organismos productores, consumidores y descomponedores.

Productores: Absorción o asimilación de nitrógeno por las plantas, en forma de nitrato (NO3-) reduciéndose primero a nitrito (NO2-; por la nitrato reductasa-etapa limitante ligada a fotosíntesis-), y posteriormente a amonio (NH4+; por la nitrito reductasa).

Consumidores: Tránsito de energía y materia (consumidores primarios o herbívoros)

Descomponedores: Identificados como bacterias nitrificantes que oxidan el amonio hasta nitrato. Las especies más representativas son Nitrosomonas (oxida el amonio a nitrito) y Nitrobacter (oxida el nitrito a nitrato).

Septiembre 1998: Explicar cómo circula la energía en los ecosistemas y qué consecuencias tiene eso sobre los diferentes niveles tróficos.

Septiembre 1998: ¿Cuáles son los factores limitantes de la producción primaria? Citar algunas actividades humanas encaminadas a reducir dichos factores.

Temperatura y HumedadFalta de nutrientes y necesidad de energías externasLuz y disposición de unidades fotosintéticasActividades humanas:a.- Reducir las emisiones de CO2, que inciden en un aumento del efecto invernadero, y consecuentemente, un aumento excesivo de la temperatura terrestre.b.- Reducir la emisión de fertilizantes, detergentes y abonos ricos en nitratos y fosfatos, para evitar la limitación de estos nutrientes. Junio 1999: ¿En un ecosistema la producción neta de un nivel trófico

determinado puede ser superior a la producción neta del nivel trófico anterior? Razonar la respuesta.

No puede darse el caso si atendemos a la regla del 10%, es decir, de un nivel trófico a otro se transfiere el 10 % de la energía o producción neta contenida en él. Si apilamos la energía acumulada en los diferentes niveles tróficos en pisos (rectángulos que poseen la misma altura y una longitud proporcional al parámetro estudiado) obtendremos una representación conocida como pirámide trófica o ecológica de energía, que tiene la particularidad de no poder adoptar una forma invertida.

Junio 2000: Enumerar y explicar los factores limitantes de la producción primaria.

a.- Temperatura: La actividad fotosintética está regulada por enzimas (rubisco), que aumentan la velocidad de las reacciones al aumentar la temperatura, pero si se aumenta en exceso la temperatura ambiental, las enzimas se desnaturalizan y disminuye la producción primaria. Igualmente, las bajas temperaturas ralentizan el metabolismo fotosintético. b.- Humedad: Las condiciones de humedad y de eficiencia en el uso del agua son especialmente importantes en los ecosistemas continentales, convirtiéndose en limitante en las zonas de climas áridos, donde sólo prosperan aquellas plantas adaptadas a estas condiciones: plantas C4- CAM: fijan CO2 durante la noche, y cierran estomas durante el día para evitar pérdida excesiva de agua-. b.- Falta de nutrientes y necesidad de energías externas: El fósforo en primer lugar y después el nitrógeno son los dos principales factores limitantes de la producción primaria, ya que son necesarios para la biosíntesis de moléculas orgánicas que proporcionan una alta eficiencia fotosintética. Al mismo tiempo, necesitamos de energías externas que favorezcan el reciclado de los nutrientes desde los descomponedores hasta regresar de nuevo a los productores (pej. Fenómenos de afloramiento en ecosistemas acuáticos).c.- Luz y disposición de unidades fotosintéticas: Al aumentar la intensidad lumínica, aumenta la producción primaria; pero a un determinado nivel se satura ya que el centro de reacción actúa como un cuello de botella, de manera que responde más eficientemente a pequeñas intensidades de luz (amanecer o atardecer). Junio 2000: El ecosistema de un lago tiene la siguiente distribución

cuantitativa en sus niveles tróficos con respecto a la biomasa, producción neta y producción bruta:

productores herbívoros consumidores1º descomponedores

B 900 25 10 5PB 15000 2025 210 13

PN 5400 1250 115 7

Calcular las pérdidas por respiración en cada nivel tróficoCalcular la productividad neta en cada nivel trófico

productores herbívoros consumidores1º descomponedores

Resp. 9600 775 95 6

Product. 6 50 11,5 1,4

Junio 2001: Enumerar y explicar los factores limitantes de la productividad primaria de los ecosistemas.

Junio 2001: Describir los siguientes conceptos:Biomasa: Cantidad de peso seco de materia orgánica viva (fitomasa y zoomasa) o muerta (necromasa) por unidad de superficie o volumen de cualquier nivel trófico o ecosistema. Representa las distintas formas que tiene la biosfera de almacenar la energía solar captada y transferida (biomasa, necromasa y las reservas de combustibles fósiles). Producción Neta: Es la energía acumulada en cada nivel trófico tras eliminar las pérdidas durante el proceso de la respiración (PN= PB – R) en un intervalo de tiempo.Producción Bruta: Energía fijada o asimilada en cada nivel trófico en un intervalo de tiempo. Productividad: Representa un determinado porcentaje de biomasa nueva producida respecto a la biomasa inicial en un intervalo de tiempo, por tanto, se dice que es la velocidad con la que se renueva la biomasa, y por eso también se llama: tasa de renovación (Productividad = PN / B) En general, las especies de mayor biomasa son menos productivas, ya que presentan mayor tasa de respiración o pérdidas. También se sabe que los individuos más maduros son menos productivos que los más jóvenes, y una población con una densidad alta es menos productiva que otra con menos densidad por la escasez de recursos. Eficiencia: Expresa el rendimiento de un nivel trófico o ecosistema, y se estima mediante la relación entre la energía que sale del sistema con respecto a la energía que entra. Tiempo de renovación: Expresa el tiempo que tarda un nivel trófico un nivel trófico o ecosistema. Se calcula como la inversa de la productividad.

Junio 2003: Definir el concepto de cadena trófica. Poner un esquema explicativo de una cadena trófica. Indicar el flujo de materia y energía que se produce a través de una cadena trófica.

Junio 2003: Describir una posible red trófica en un bosque templado cantábrico o en un prado de siega cantábrico.

Septiembre 2003: Definir los siguientes conceptos: Biomasa, Producción neta, Producción bruta, Productividad y Eficiencia.

Septiembre 2003: El ecosistema de un lago tienen la siguiente distribución cuantitativa en sus niveles tróficos con respecto a la biomasa, producción neta y producción bruta (=Junio 2000).

Septiembre 2005: Describir el concepto de cadena trófica y ecosistema. Describir los parámetros tróficos que se consideran en la evaluación de la rentabilidad de un ecosistema.

Junio 2006: Las relaciones tróficas representan mecanismos de transferencia de energía de unos organismos a otros. Describir qué son organismos productores, consumidores y descomponedores. Se valorará la utilización de dibujos, esquemas o gráficos en la respuesta.

Productores: Constituyen el primer nivel trófico porque son los organismos autótrofos, es decir, elaboran materia orgánica a partir de materia inorgánica y una fuente de energía (luz-fotosintéticos- o sustancias químicas-quimiosintéticos-). Además de esta importante función, colaboran en el mantenimiento de los ciclos de materia, constituyendo sumideros de CO2 y emisores de O2. Consumidores: Segundo nivel trófico porque se alimentan de la materia orgánica elaborada por los productores, para obtener ATP (energía) mediante la respiración celular y así llevar a cabo sus funciones vitales. Dentro de los consumidores podemos hablar de:

a.- Consumidores primarios o herbívorosb.- Consumidores secundarios o carnívorosc.- Consumidores terciarios o finalesd.- Omnívoros (se alimentan tanto de productores como de consumidores)e.- Carroñeros o necrófagos (se alimentan de de cadáveres o materia orgánica muerta)f.- Detritívoros (consumen fragmentos de materia orgánica o detritus, facilitando la acción posterior de los descomponedores).Descomponedores: Responsables del reciclado de la materia orgánica a inorgánica para su reutilización por los productores (=biodegradación). 2 tipos:a.- Transformadores (heterótrofos saprófitos)b.- Mineralizadores (autótrofos quimiosintéticos que regeneran materia inorgánica totalmente oxidada y reutilizable en forma de sales minerales).

Junio 2007: A la luz de la siguiente figura que muestra un ejemplo simplificado de una red trófica de un bosque de robles, explicar qué niveles se pueden encontrar y cómo se produce el flujo de energía dentro del ecosistema y entre cada nivel. Localiza la flecha de color blanco y comentar si es correcto su sentido.

En el ecosistema formado por el bosque se pueden encontrar los siguientes niveles tróficos:Productores: En el esquema están representados por los robles, arbustos y hojarasca.Consumidores primarios o herbívoros: Representados en la figura por las lombrices, fitófagos o mariposas y los ratones.Consumidores secundarios o carnívoros: Representados por los coleópteros carnívoros, arañas, musarañas, herrerillo y roedores.Hojarasca - Lombrices - Musarañas -- HerrerillosEl sentido de las flechas en una cadena trófica indica la dirección en la que se incorpora la materia orgánica. Según está colocada la flecha blanca, indicaría que la mariposa se alimenta de los herrerillos. En la realidad, el sentido de la flecha debe invertirse para indicar que el herrerillo (ave carnívora) se alimenta del fitófago o mariposa (herbívoro).

Septiembre 2007: productores y consumidores Junio 2008: parámetros tróficos Septiembre 2008: cadena trófica, ecosistema y parámetros tróficos Septiembre 2008: parámetros tróficos Septiembre 2008: cadena trófica y esquema de flujo de materia y

energía

Septiembre 2010: productores, consumidores y descomponedores Septiembre 2010: En la gráfica adjunta se muestra la productividad

primaria neta (PPN) de algunos biomas.Responder las siguientes cuestiones:a.- factores que influyen en la productividadb.- esquema de las transferencias y transformaciones de energía según fluye a través de un ecosistemac.- comentar la distribución geográfica de los biomas indicados en la gráfica

Partimos de un cinturón arbóreo localizado alrededor de la zona ecuatorial (donde existe una mayor incidencia de intensidad lumínica-factor limitante-) denominado selva tropical. Si avanzamos en latitud (menor captación de luz), encontramos el bosque esclerófilo o chaparral (encinas, alcornoques,…) que ocupa el área mediterránea; a continuación, situamos el bosque caducifolio (robles y hayas) seguido del bosque de coníferas o taiga, y ya, aproximadamente, por encima del círculo polar ártico y en las cumbres montañosas se extiende la tundra (musgos y líquenes).

d.- ¿Cómo podrían evolucionar los biomas indicados ante un cambio climático? Disminuyendo la productividad primaria vía fotosíntesis en los distintos biomas, ya que un aumento excesivo de la temperatura puede resultar perjudicial (desnaturalización) para la actividad enzimática de la misma.

Junio 2011: A partir de la tabla adjunta, construye una pirámide de biomasa. ¿Cómo es esa pirámide de biomasa y a qué es debido?

Da lugar a una pirámide de biomasa invertida, donde uno de los niveles tróficos (plancton herbívoro) es de mayor tamaño que el nivel trófico precedente (fitoplancton). Es típico de ecosistemas marinos, cuando la diferencia de tasa de renovación entre dos niveles tróficos sucesivos es muy grande, no se produce esta reducción de la biomasa de un eslabón al siguiente. Así sucede en algunos sistemas planctónicos en los que la masa de fitoplancton se puede duplicar en 24 horas y 1 kg de fitoplancton puede alimentar a más de 1 Kg de zooplancton.

Septiembre 2011: cadena trófica. Dibujo de una cadena trófica. Flujo de energía y materia a través de cadena trófica.

Septiembre 2012: factores limitantes de la producción primaria. Septiembre 2014: Realice un esquema de una cadena trófica en

medio marino. En términos generales, ¿qué organismos es de esperar contengan mayores proporciones de metales pesado?

Fitoplancton

Plancton herbívoro

PlanctonCarnívoro

Peces