Ejercicio 1Sección 8. Ecología
AUTOEVALUACIÓN - Capítulo 54. Ecosistemas
Cuestionario:
- Distinga entre los siguientes términos: comunidad/ecosistema; biótico/abiótico; atmósfera/troposfera/estratosfera; cadena trófica/red trófica; productividad bruta/productividad neta; productor/consumidor /detritívoro/descomponedor; amonificación/nitrificación /asimilación/desnitrificación.
- Describa lo que ocurre con la energía lumínica que incide en un ecosistema de un bosque templado. ¿Qué ocurre cuando incide en un campo de maíz? ¿Y en un estanque? ¿Y sobre un campo en el cual está pastando el ganado?
- Describa lo que ocurre con un nutriente mineral en cada uno de los ambientes de la pregunta 2.
- Considere a cada uno de los organismos enumerados más abajo y haga una lista de los efectos de cada uno de ellos en su ecosistema. Considere cómo recibe el organismo su energía y sus nutrientes, dónde van sus egresos (desechos metabólicos, progenie, esqueletos) y sus efectos en otros organismos. a) Lombriz de tierra b) Bacteria heterótrofa del suelo c) Roble o gramínea d) Ciervo o saltamontes e) León o lobo.
- Explique los diferentes tipos de información que suministra una pirámide de números, una pirámide de biomasa y una pirámide de flujo energético. ¿Para qué propósito particular podría ser cada tipo más apropiado que los otros?
- Entre las mayores eficiencias de transferencia energética que se conocen está la que ocurre cuando los reptiles consumen presas de sangre caliente, como aves o pequeños mamíferos. Explique, en términos de las características de la presa y del predador, ¿por qué se esperaría una transferencia de energía con una eficiencia elevada en este paso particular de una cadena trófica?
- Aunque un carnívoro que se encuentra en la cúspide de una cadena trófica esté libre de predación visible, es durante su vida una fuente de energía para muchas otras especies, que representan a cuatro reinos. Explique esta afirmación
- ¿Cuáles son las implicancias de las prácticas humanas de fertilización de la tierra y cosecha de los cultivos para el reciclado de minerales? ¿Cómo difieren estas implicancias en el caso de los nutrientes cuyo reservorio inorgánico principal es la atmósfera y no el suelo?
Respuestas:
1.Distinga entre los siguientes términos: comunidad/ecosistema; biótico/abiótico; atmósfera/troposfera/estratosfera; cadena trófica/red trófica; productividad bruta/productividad neta; productor/consumidor /detritívoro/descomponedor; amonificación/nitrificación /asimilación/desnitrificación.
Una comunidad consiste en todos los organismos que habitan un determinado ambiente común y que interactúan entre sí. Un ecosistema consiste en todos los organismos de una comunidad más los factores abióticos asociados con los que ellos interactúan.
Los factores bióticos son las influencias ambientales que resultan de las actividades de los organismos vivientes. Los factores abióticos son las influencias ambientales que no son dependientes de los organismos vivos y son de naturaleza física. Por ejemplo, la temperatura, la lluvia y los minerales.
La atmósfera es una banda con cuatro capas de gases que rodea a la Tierra, y a través de la cual la luz solar debe pasar de tal manera de llegar a la superficie del planeta. La troposfera es la capa de la atmósfera más cercana al suelo. Se extiende aproximadamente por 10 km y contiene alrededor del 75% de todas las moléculas de la atmósfera. La estratosfera es la capa de la atmósfera inmediatamente por encima de la troposfera. Se extiende hasta una altitud de 50 km y contiene un estrato de ozono en su límite más externo. Este estrato de ozono absorbe la energía de la luz ultravioleta, y la energía calórica resultante eleva la temperatura del límite exterior de la estratosfera.
Una cadena trófica es una secuencia lineal de organismos relacionados unos con los otros como presa y predador. Muchas cadenas tróficas conectadas constituyen una red trófica.
La productividad bruta es una medida de la tasa en el cual la energía es asimilada por los organismos en un particular nivel trófico, comunidad, o ecosistema. La productividad neta es una medida de la tasa a la cual la energía es almacenada por los organismos. Puede ser expresada como la cantidad de energía (medida en calorías) que está almacenada en compuestos químicos, o como el incremento en biomasa (medido en gramos o toneladas) en un período particular de tiempo. La productividad neta es la diferencia entre la productividad bruta y la energía usada por los organismos en la respiración.
Un productor es un organismo fotosintético (una planta o un alga) que usa la energía de la luz para hacer carbohidratos y otros compuestos orgánicos. Un consumidor es un organismo que come a otros organismos. Los herbívoros, que son los consumidores primarios, comen plantas o algas. Los carnívoros, animales que comen otros animales, son los consumidores secundarios o consumidores de niveles más altos. Un detritívoro es un organismo que vive de los restos de una comunidad (organismos muertos y productos de desecho). Los animales detritívoros pueden ser considerados como consumidores que prefieren alimentarse de presas muertas en lugar de presas vivas. Los hongos y las bacterias también son consumidores, pero son capaces de usar fuentes de energía química que no pueden ser explotadas por los animales detritívoros. Un descomponedor (generalmente bacterias y hongos) rompe las sustancias orgánicas (tales como productos nitrogenados de desecho) y libera nutrientes inorgánicos en formas que pueden ser tomados nuevamente por las plantas.
El ciclo del nitrógeno consiste en 3 etapas: a) la amonificación, el proceso por el cual las bacterias y los hongos rompen los compuestos orgánicos de los tejidos en descomposición, liberando amoníaco (NH3) o amonio (NH4+) al suelo. b) nitrificación, la oxidación del amoníaco o del amonio a NO2- o NO3- por bacterias del suelo; y c) asimilación, el proceso por el cual los nitratos son absorbidos por las raíces de las plantas y transformados una vez más en amonio (NH4+) para su uso en la producción de proteínas y otros compuestos orgánicos nitrogenados. En la desnitrificación, un proceso que ocurre en suelos pobremente drenados, ciertos tipos de bacterias rompen los nitratos y usan el oxígeno para su propia respiración. Por esta razón liberan nitrógeno elemental a la atmósfera nuevamente.
2.Describa lo que ocurre con la energía lumínica que incide en un ecosistema de un bosque templado. ¿Qué ocurre cuando incide en un campo de maíz? ¿Y en un estanque? ¿Y sobre un campo en el cual está pastando el ganado?
De la energía que llega a la superficie de la Tierra, una parte es disipada en la evaporación de agua, pero la mayor parte es absorbida por la tierra y reirradiada como calor. Sólo entre el 1 y el 3% de la luz (calculado en base anual) se utiliza en la fotosíntesis. Esto se aplica a todos los ecosistemas. Por ejemplo, en el campo pastoreado por el ganado vacuno, aproximadamente un 10% del 1-3% (o sea, del 0,1 al 0,3% de la energía de la luz) se almacena en los tejidos de los pastos y es transferido al ganado.
3.Describa lo que ocurre con un nutriente mineral en cada uno de los ambientes de la pregunta 2.
Los nutrientes minerales ciclan a través de cada uno de los ecosistemas. Los nutrientes son absorbidos por los productores, pasados a los consumidores, y eventualmente, pasados a los descomponedores, que retornan los nutrientes minerales al suelo o al agua en formas tales que pueden ser usados por los productores.
4.Considere a cada uno de los organismos enumerados más abajo y haga una lista de los efectos de cada uno de ellos en su ecosistema. Considere cómo recibe el organismo su energía y sus nutrientes, dónde van sus egresos (desechos metabólicos, progenie, esqueletos) y sus efectos en otros organismos. a) Lombriz de tierra b) Bacteria heterótrofa del suelo c) Roble o gramínea d) Ciervo o saltamontes e) León o lobo.
a. Lombrices. La lombriz es un detritívoro y obtiene sus nutrientes y energía de la degradación de la materia orgánica del suelo que pasa a través de su tracto digestivo. Sus productos de desecho y sus carcazas muertas son procesados por los hongos del suelo y por las bacterias, liberando nutrientes minerales que pueden ser usados por las plantas. La lombriz y/o sus crías pueden también servir de alimento a consumidores como los pájaros.
b. Bacterias heterotróficas del suelo. Reciben su energía y los nutrientes de la materia orgánica que está en descomposición en el suelo, como restos de vegetales muertos, carcazas de animales, y productos de desecho de los animales (incluyendo aquellos de los invertebrados detritívoros como las lombrices). Sus productos de desecho metabólicos son el dióxido de carbono y agua, que son liberados al suelo, y nutrientes inorgánicos que son absorbidos por los productores y luego reciclados. Las bacterias pueden servir como alimento para consumidores secundarios como los protozoos. Sus cuerpos muertos pueden ser procesados por hongos o por otras bacterias del suelo.
c. Árbol de roble o gramínea. Estos son autótrofos fotosintéticos que captan la luz del Sol y producen sus propios compuestos orgánicos. Reciben nutrientes inorgánicos del aire, agua, y suelo, y liberan desechos metabólicos (primariamente oxígeno) al aire. Las plantas y sus descendencias forman la base de las pirámides ecológicas terrestres, y son, al fin y al cabo, los productores de los cuales todos los animales terrestres dependen. Sus cuerpos muertos contribuyen de manera importante a la porción de humus del suelo, y proveen nutrientes y energía para numerosos detritívoros.
d. Ciervo o langosta. Estos son consumidores primarios que dependen directamente de los productores para satisfacer sus necesidades de nutrientes y energía. Ellos y sus crías son consumidos por los consumidores secundarios, y los nutrientes y la energía almacenada en sus tejidos son pasados al nivel trófico superior. Si un ciervo o una langosta sobreviviera lo suficiente como para morir por causas naturales, sus carcazas proveerían nutrientes y energía para los detritívoros. Los desechos metabólicos se transforman en parte del suelo y quedan disponibles para ser reciclados por las bacterias y hongos.
e. León o lobo. Estos son carnívoros de los niveles más altos, y dependen de otros carnívoros o de herbívoros para satisfacer sus requerimientos nutricionales y energéticos. Si no son predados por otros carnívoros, eventualmente proveen nutrientes y energía a los detritívoros. Los desechos metabólicos son reciclados por bacterias y hongos.
5.Explique los diferentes tipos de información que suministra una pirámide de números, una pirámide de biomasa y una pirámide de flujo energético. ¿Para qué propósito particular podría ser cada tipo más apropiado que los otros?
Una pirámide de números muestra el número de organismos individuales en cada nivel trófico. Es de suma utilidad en comparaciones de las cuales uno quiere obtener información sobre los tamaños relativos de las poblaciones.
Una pirámide de biomasa muestra el peso total de los organismos en cada nivel o el número total de calorías en cada nivel. Es de suma utilidad cuando uno desea obtener información acerca de la vía por la cual se distribuye la energía química almacenada en un ecosistema.
Una pirámide de flujo energético muestra la productividad (es decir, la tasa a la cual la energía es almacenada) de cada nivel del ecosistema. Es de mucha utilidad para entender cómo la energía se mueve dentro de un ecosistema, y cómo se pierde de él.
6.Entre las mayores eficiencias de transferencia energética que se conocen está la que ocurre cuando los reptiles consumen presas de sangre caliente, como aves o pequeños mamíferos. Explique, en términos de las características de la presa y del predador, ¿por qué se esperaría una transferencia de energía con una eficiencia elevada en este paso particular de una cadena trófica?
Las presas de sangre caliente, tales como los pájaros o los pequeños mamíferos, son fuentes de energía altamente concentrada, generalmente caracterizadas por reservas de grasa que le sirven al animal para aislarlo, y como combustible para hacer funcionar su metabolismo energéticamente costoso (deben mantener la temperatura de su cuerpo). Un reptil predador gasta significativamente menos energía en metabolismo que lo que gasta un predador mamífero o un ave predador. Como un ectotermo, gasta poca energía manteniendo su temperatura corporal, y también destina menos energía a la locomoción. En consecuencia, una proporción alta de su energía ingerida puede ser destinada a la producción de nueva biomasa de reptil, ya sea a través del crecimiento o de la reproducción. Otra consecuencia es que el reptil no necesita comer tan a menudo o tanta cantidad como un predador de sangre caliente del mismo tamaño.
7. Aunque un carnívoro que se encuentra en la cúspide de una cadena trófica esté libre de predación visible, es durante su vida una fuente de energía para muchas otras especies, que representan a cuatro reinos. Explique esta afirmación
Durante su vida, un carnívoro superior provee energía a las bacterias, protistas, hongos, y otros animales de dos maneras. Primero, sus productos de desecho (heces y orina) son explotados por una variedad de detritívoros, incluyendo no sólo a los descomponedores sino también a una cantidad de lombrices e insectos (por ejemplo, escarabajos estercoleros). Segundo, un carnívoro superior es, como todos los animales, huésped de una enorme diversidad de parásitos, todos los cuales son vínculos en otras cadenas y redes alimentarias.
8.¿Cuáles son las implicancias de las prácticas humanas de fertilización de la tierra y cosecha de los cultivos para el reciclado de minerales? ¿Cómo difieren estas implicancias en el caso de los nutrientes cuyo reservorio inorgánico principal es la atmósfera y no el suelo?
Las implicancias de prácticas humanas, tales como la fertilización y la cosecha de cultivos, para los ciclos minerales es considerable. A pesar de que la adición de fertilizantes al suelo mejora la producción de cultivos, puede aumentar los niveles de ciertas sustancias inorgánicas hasta el punto de toxicidad para algunos organismos del suelo. Además, el escurrimiento superficial de aguas con altas concentraciones de fertilizantes desde las tierras de cultivo puede producir explosiones de algas en las aguas que reciben tales escurrimientos. Posteriormente los animales acuáticos (especialmente peces) cesan de moverse y mueren. La cosecha de cultivos esencialmente rompe el ciclo de los minerales, requiriendo repetidas aplicaciones de fertilizante. La materia orgánica no es devuelta al suelo y, por lo tanto, la consistencia del suelo cambia, y se vuelve más susceptible a la erosión o a la compactación. Y, en general, también se torna menos habitable para las plantas. Además, los detritívoros y los descomponedores quedan privados de sus fuentes alimenticias esenciales, y sus poblaciones decrecen en tamaño, lo cual baja aún más la calidad del suelo. Todavía sabemos muy poco acerca del impacto de estas prácticas antrópicas sobre los ciclos para los cuales el mayor reservorio es la atmósfera, a comparación de aquellos ciclos para los cuales es el suelo. En el corto plazo, uno podría esperar que los efectos sean menos severos, simplemente porque el reservorio es inmenso y se extiende a todo el planeta. Sin embargo, si nuestras prácticas determinan cambios en la composición química de la atmósfera que afecten, por ejemplo, su temperatura o la cantidad de luz solar que llega a la superficie de la Tierra, los efectos podrían ser severos.
