Parámetros tróficos productividad biomasa producción
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a) La PPB representa la materia orgánica total sintetizada por los organismos del nivel trófico de los productores enun ecosistema, por unidad de superficie o volumen y por unidad de tiempo. La PPN es la materia orgánica que queda en el nivel de los productores después de descontar la que seconsume en el proceso de la respiración celular. B) La producción primaria de un ecosistema depende del grado de fijación de la energía solar mediante el proceso fotosintético, de ahí que cualquier factor que afecte a dicho proceso actuará como factor limitante de la producción primaria. Estos factores son: la luz, el agua, la cantidad de nutrientes (nitrógeno, fósforo...), la temperatura y la concentración de CO2 y O2.
6. ¿Qué diferencia hay entre producción y productividad de un ecosistema?
La producción, bien sea bruta o neta, se refiere a la materia orgánica formada sin más, mientras que la productividad es la relación de la materia orgánica formada respecto a la materia orgánica formadora de la misma.
7. Concepto de tasa de renovación
Es la proporción de biomasa que se crea en una unidad de tiempo. Es equivalente a la productividad y, por tanto, inversa al tiempo de renovación, que es el tiempo que tarda un nivel trófico, o un ecosistema completo, en renovar su biomasa.
11. Suponga que la producción diaria bruta en el campo de Cartagena es de 4 g C(carbono)/m2; su biomasa total, de 2 kg C/m2, y su gasto diario de mantenimiento, de 2 g C/m2, mientras que en una zona arbolada del centro o norte de
1) Producción neta (Pn) = Producción bruta (Pb) - Respiración (R)
• En el Campo de Cartagena Pn = 4 g C/m2 - 2 g C/m2 = 2 g C/m2 • En la zona arbolada Pn = 6 g C/m2 - 5 g C/m2 = 1 g C/m2 Es mayor la producción neta en el Campo de Cartagena; concretamente el doble que en la zona arbolada.
2) Productividad (p) = Producción neta Biomasa . 100
La productividad en la zona arbolada es, por tanto, un 20% menor que en el Campo de Cartagena.Es más ventajoso obtener alimentos donde la producción neta y la productividad son mayores, ya queproporcionan más biomasa en el mismo tiempo. Además, el deterioro del medio será menor, porque su velocidad de regeneración es mayor.14. Calcule la PN de productores, consumidores primarios y consumidores secundarios de la figura (datos en cal/cm2/año).
Para calcularlo, se aplica la fórmula general: Producción neta (Pn) = Producción bruta (Pb) - Respiración(R) • Productores: Pn = 111 cal/cm2/año – 23 cal/cm2/año = 88 cal/cm2/año. • Consumidores primarios: Pn = 15 cal/cm2/año - 4,5 cal/cm2/año = 10,5 cal/cm2/año. • Consumidores secundarios: Pn = 3 cal/cm2/año – cal/cm2/año = 1,2 cal/cm2/año.15. Observe los datos de la tabla adjunta y contesta
a) Esta tabla contiene los datos de biomasa y producción de cuatro niveles tróficos de plancton marino. mientras que usamos ciclo cuando nos referimos a la materia que circula por él.
a) La productividad mide la eficiencia en la transmisión de energía a través de los distintos niveles tróficos de unecosistema. Se expresa como la fracción entre la producción neta y la biomasa, y se mide en % por unidad de tiempo. Productividad = (Producción neta / biomasa) . 100.Si se asume que la producción expresada en la tabla es la producción neta, la productividad de los cuatro niveles tróficos representados es:• Fitoplancton: (1.825.000/10.000) x 100 = 18.250 %.Año-1 • Zooplancton herbívoro: (110.000/18.000) x 100 = 611.1%.Año-1• Zooplancton carnívoro: (11.000/5.400) x 100 = 203,5 %.Año-1 • Peces: (900/1.800) x 100 = 50 %.Año-1 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. Se observa también que la productividad decrece a medida que se asciende en la pirámide trófica b) El tiempo de renovación aumenta a lo largo de la cadena trófica: en los primeros eslabones se encuentran organismos de crecimiento muy rápido y que tienen, por tanto, una elevada producción, y en el último eslabónrepresentado (los peces) se encuentran organismos de crecimiento más lento. Esto se debe a que un alga unicelular se reproduce (es decir, duplica su masa) cada dos días. Los peces en cambio se reproducen con más lentitud: son necesarios 700 días (casi dos años) para que una población de peces duplique su biomasa. C) Entre cada dos eslabones de una cadena trófica se produce una transformación energética: la energía química de un nivel es convertida en energía química del nivel siguiente. Esta transformación tiene una limitación termodinámica en su rendimiento, que varía entre el 6 y el 15 %. Se toma como valor medio de este rendimiento el 10 %. La “regla del 10 %” enuncia que la producción neta de un nivel trófico es por término medio el 10 % de la producción neta del nivel anterior. Si se comparase las producciones brutas en vez de las producciones netas, el resultado que se obtendría variaría apreciablemente, ya que la proporción de la producción que se utiliza en cada nivel para la respiración es muy diferente: el fitoplancton, las algas y los vegetales emplean para la respiración una porción pequeña de su producción bruta, mientras que los animales de metabolismo muy activo consumen una proporción mucho mayor, y tienen una proporción mucho menor de producción neta. D) ver pregunta 3a.
17. ¿Pueden las plantas crecer en biomasa (producción primaria neta) el total equivalente a la producción de nutrientes orgánicos sintetizados en la fotosíntesis (producción primaria bruta)? Razona la respuesta.
No, porque una parte de los nutrientes orgánicos sintetizados en la fotosíntesis (PPB) tiene que ser degradada por las plantas a través de la respiración celular (catabolismo) para obtener energía química en forma de ATP y utilizarla en sus funciones vitales.
20. Un ecosistema A tiene una biomasa vegetal de 5000 kg y, al cabo del año, alcanza un valor de 10000 kg; otro ecosistema B tiene una biomasa vegetal de 8000 kg y, al cabo del año, alcanza un valor de 15000 kg. ¿Cuál de los dos ecosistemas tiene mayor producción primaria? ¿Cuál de los dos tiene mayor productividad?
1) Producción primara • Producción primaria de A: 10.000 – 5.000= 5.000 kg/año • Producción primaria de B: 15.000 – 8.000= 7.000 kg/año Tiene mayor producción primaria el ecosistema B 2) Productividad • Productividad de A: (5.000kg/5.000kg) .100= 100% • Productividad de B: (7.000kg/8.000kg) .100= 87,5%. Tiene mayor productividad el ecosistema A 22. ¿Es posible que, en un mismo ecosistema, exista una pirámide de biomasa invertida? Coméntelo con un ejemplo.
Si, en el caso de que un nivel tenga una productividad muy alta, de forma que reponga rápidamente las pérdidas por depredación. Es el caso del plancton marino.
24. La tabla siguiente contiene los datos de biomasa y producción de cuatro niveles tróficos de plancton marino:
Biomasa (kg/km2) Producción (kg/ km2/año) Tiempo de renovación a) Calcule la productividad de cada uno de esos niveles tróficos.
a) Plancton vegetal: 18,25; Plancton fitófago: 6,1; Plancton carnívoro: 2,04; Peces: 5.B) gráfico adjunto:c) En en ecosistemas marinos como este, la intensidad luminosa y la disponibilidad de nutrientesen el medio. D) La biomasa de los productores es menor que la de los consumidores primarios porque su tiempo de renovaciónes 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”, queindica que esta es la relación más alta que puede haber en el tránsito de energía entre un nivel trófico y el siguiente.
27. La cantidad de biomasa formada por los organismos autótrofos de un ecosistema en una unidad de tiempo se llama:
d) Producción primaria bruta.
29. Calcula la producción neta y la productividad neta o tasa de renovación de las plantas y de los herbívoros a partir de los datos de la tabla siguiente:
Niveles tróficos Producción neta Productividad neta
Plantas 1.200 0,022
Herbívoros 40 0,008
35. Razone qué condición especial encuentras en los niveles tróficos de un ecosistema para que se pueda generar un depósito de biomasa capaz de convertirse en combustible fósil con el transcurso del tiempo a escala geológica.
La condición especial es que la mayor parte de la biomasa fabricada por los distintos niveles tróficos, y disponible para el ecosistema en su conjunto (en torno al 90% de la producción neta), no se utiliza sino que se acumula en el suelo (ecosistemas terrestres) o en los sedimentos del fondo (ecosistemas acuáticos). Estos restos orgánicos depositados año tras año pueden transformarse en combustible fósil (carbón, petróleo y gas natural) en condiciones adecuadas (ambiente reductor, pH ácido, presión moderada, temperatura apropiada, etc.) y mediante la acción bioquímica de bacterias anaerobias.
36. En un ecosistema se han calculado mediante un estudio experimental los parámetros tróficos reflejados en la
Siguiente tabla: a) ¿A partir de qué parámetros se calcula la producción neta?
a) La producción neta se calcula a partir de la producción bruta, a la cual hay que restar la materia consumida en lasactividades de los integrantes del nivel trófico, fundamentalmente en la respiración. La expresión matemática es: Producción neta = Producción bruta – Respiración • Productores: (1.500/70.000) x 100 = 2,14 % . Día -1 • Herbívoros: (50/7.000) x 100 = 0,71 % . Día -1 • Carnívoros I: (1/500) x 100 = 0,2 % . Día -1 • Carnívoros II: (0.02/50) x 100 = 0,04 % . Día -1Tiempo de renovación = Biomasa
Producción neta • Productores: (70.000/1.500) = 46,67 días• Herbívoros: (7.000/50) = 140 días• Carnívoros I: (500/1) = 500 días• Carnívoros II: (50/0,02) = 2500 díasc) La productividad desciende desde los productores hasta los carnívoros secundarios y el tiempo de renovación se alarga. Ambos resultados señalán lo mismo: el nivel trófico de los productores produce biomasa más deprisa que los consumidores. Esto se debe en parte a la presencia en los niveles tróficos inferiores de las pirámides tróficas de organismos r-estrategas que se reproducen rápidamente, y a la presencia de organismos K-estrategas, de reproducción más lenta y mayor longevidad, en los niveles altos de las pirámides tróficas. D) Las cadenas tróficas no pueden tener muchos eslabones, ya que la eficiencia en el aprovechamiento de la energía de un nivel trófico por el nivel siguiente en la pirámide no suele ser mayor del 10 %, y con frecuencia es mucho menor. Esta eficiencia se calcula dividiendo la producción neta de un nivel entre la del nivel anterior y multiplicando por cien. Por ejemplo, para los carnívoros II, la eficiencia es de: (Producción neta carnívoros II / Producción neta carnívoros I) . 100 = 0,02 / 1 . 100 = 2 % Del mismo modo se puede calcular la eficiencia entre los niveles de herbívoros y productores, obteniéndose un valor del 3,33 %. El resultado es que, como en cada paso de un nivel al siguiente la eficiencia es tan baja, no hay producción neta suficiente en el escalón inicial para mantener una cadena con muchos eslabones. La longitud de las cadenas tróficas está determinada por la productividad de los primeros eslabones y por la eficiencia entre los niveles tróficos.
39. En una investigación sobre distintos ecosistemas terrestres se han obtenido los siguientes datos:a) Calcule las producciones netas de ambos ecosistemas.
a) La producción neta es el resultado de restar de la producción bruta la respiración.Pn del bosque = 5-4,5 = 0,5 g de C/m2 díaPn de la pradera = 4-2,5 = 1,5 g de C/m2 díab) La producción primaria bruta es la cantidad total de materia fotosintetizada o cantidad de energía solar captadapor los autótrofos.C) Teniendo en cuenta que la productividad se define como el cociente entre la producción neta y la biomasa:Productividad del bosque = 0.5/14000 = 0,0036 %/díaProductividad de la pradera = 1.5/2900 = 0.05 %/díaA la vista de los resultados, el ecosistema más productivo es la pradera.