I.E.S. “Flavio Irnitano” – El Saucejo (Sevilla) Departamento de Ciencias Naturales ASIGNATURA: CIENCIAS DE LA TIERRA Y MEDIOAMBIENTALES

Curso 2.013 – 2.014 NIVEL: 2º Bachillerato

4. LA PRODUCCIÓN BIOLÓGICA. Concepto de biomasa. Producción primaria y secundaria. Productividad. Tiempo de renovación. Conceptos básicos: producción primaria bruta, respiración, producción primaria neta, productividad, tasa de renovación. 1. ¿Qué diferencias existen entre producción primaria y producción secundaria? ¿Y entre producción bruta y producción neta? 2. ¿Qué diferencia existe entre la producción primaria bruta y la producción primaria neta? 3. Para comprender mejor las relaciones alimentarias entre los organismos de un ecosistema es necesario conocer algunos parámetros tróficos como la biomasa, producción, productividad y el tiempo de renovación. En relación con la producción responda: a) ¿Qué representan la producción primaria bruta y la producción primaria neta en un ecosistema? b) ¿De qué factores depende la producción primaria en un ecosistema? 4. Con relación a la dinámica de la biosfera responda a las siguientes cuestiones: a) Explique el flujo de energía a través del ecosistema. ¿En qué se diferencia del flujo de la materia? b) ¿De qué factores depende la producción primaria en un ecosistema? 5. ¿Qué es la productividad de un ecosistema? ¿Cómo se calcula? 6. ¿Qué diferencia hay entre producción y productividad de un ecosistema? 7. Concepto de tasa de renovación. 8. Indique la diferencia entre biomasa y producción. 9. a) ¿Por qué contiene energía la biomasa? b) Indique la procedencia de la energía contenida en la biomasa. 10. ¿Equivale la cosecha en pie a la producción bruta? 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 la provincia de Murcia la producción bruta es de 6 g C/m2; su biomasa total, de 12 kg C/m2, y su gasto respiratorio, de 5 g C/m2. a) Calcule y compare las producciones netas. b) ¿Cuál de los dos ecosistemas tendrá una productividad mayor? ¿De cuál de los dos se pueden obtener alimentos con el menor deterioro posible? Razone su respuesta. 12. En la Huerta de Murcia la producción diaria bruta es de 6 g C/m2 y su biomasa total de 2 kg C/m2, mientras que su gasto respiratorio es de 3 g C/m2. Por otro lado, en una zona boscosa de la sierra de Ricote la producción bruta es de 8,5 g C/m2, el gasto respiratorio de 8 g C/m2 y la biomasa de 18 kg C/m2. Calcule y compare sus producciones netas y razone cuál de los dos ecosistemas tendrá mayor productividad. 13. El ecosistema de un lago tiene la siguiente distribución cuantitativa en sus niveles tróficos con respecto a la biomasa, la producción bruta y la producción neta: 2

Biomasa (g/m ) PB (kcal/m2/año) PN (kcal/m2/año)

Actividades

Productores 900 15 000 11800

C-1 25 2025 1350

C-2 10 210 115

Descomponedores 5 13 7

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14. Calcule la PN de productores, consumidores primarios y consumidores secundarios de la figura (datos en cal/cm2/año).

a) Calcule las pérdidas por respiración en cada nivel trófico. ¿En cuál de ellos es mayor? ¿Por qué? b) Razone cuál es el destino de la energía de los productores que no ha sido incorporada por los consumidores primarios (C-1). c) Calcule la eficacia ecológica entre productores, C-1 y C-2. 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. Calcule la productividad de cada uno de ellos; ¿qué conclusión se deduce del comportamiento de este parámetro trófico? b) ¿Qué ocurre con el tiempo de renovación a lo largo de la cadena trófica? ¿Cómo explica la diferencia en la producción entre el primer nivel y el último? c) En las cadenas tróficas el número de eslabones es limitado. ¿Por qué? d) Explique brevemente por qué hablamos de flujo para describir la circulación de energía de un ecosistema, mientras que usamos ciclo cuando nos referimos a la materia que circula por él. 16. 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: BIOMASA (kg/km2)

PRODUCCIÓN (kg/km2žaño)

TIEMPO DE RENOVACIÓN

8000

1800000

2 días

Plancton herbívoro

16000

100000

58 dias

Plancton carnívoro

4000

8000

183 días

Peces

1800

900

730 días

Plancton vegetal

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.

Actividades

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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. 18. A partir de los datos que se suministran, responde a las cuestiones: a) Calcule el porcentaje de luz solar recibida que se fija mediante la fotosíntesis. b) Calcule el porcentaje de energia fijada en la fotosíntesis Recibido de la luz solar que la planta puede utilizar para sus estructuras. Captada por la fotosíntesis c) Calcule el porcentaje de luz solar recibida que finalmente Perdida en la respiración la planta puede utilizar para sus estructuras. 19. Calcule la cantidad de energía que se pierde en forma de calor durante la respiración celular aerobia de las células. Datos: • Energía fijada en 1 mol de glucosa: 686 kcal. • Moles de ATP obtenidos por cada mol de glucosa degradada en la respiración celular: 38 ATP. • Energía fijada en 1 mol de ATP: 7,3 kcal. Cantidad de energía (en kJ/m2/año) 4.000.000 50.000 39.000

Concepto

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? 21. Lea este texto del geógrafo I G. Simmons y responda a las cuestiones. “En un bosque caducifolio, la insolación (espectro visible) aporta 56000 cal/cm2/año. La tasa de producción orgánica de las plantas (producción primaria neta, PPN) es de 510 cal/cm2/año. De la energía incipiente original, en este caso solo el 0,91 % aparece como materia vegetal.” a) ¿Qué es la producción primaria? b) ¿Qué diferencia existe entre la producción primaria bruta y la producción primaria neta? c) ¿Qué cabe deducir sobre la eficacia de la producción primaria? Indique algunos factores que expliquen este hecho. 22. ¿Es posible que, en un mismo ecosistema, exista una pirámide de biomasa invertida? Coméntelo con un ejemplo. 23. Defina el concepto de biomasa e indique en qué unidades se expresa. 24. La tabla siguiente contiene los datos de biomasa y producción de cuatro niveles tróficos de plancton marino: Plancton vegetal Plancton fitófago Plancton carnívoro Peces

Biomasa (kg/km2) 10.000 18.000 5.400 1.800

Producción (kg/ km2/año) 1.825.000 110.000 11.000 9.000

Tiempo de renovación 2 días 60 días 180 días 700 días

a) Calcule la productividad de cada uno de esos niveles tróficos. b) Construya una pirámide de biomasa. c) ¿Cuáles son los principales factores que limitan la producción primaria por parte de los organismos autótrofos? d) ¿Cómo se explica que la biomasa de los productores sea inferior a la de los consumidores primarios? 25.¿Es posible que la producción secundaria sea mayor que la primaria en un ecosistema? Razone la respuesta. 26. A la vista de la siguiente tabla conteste a las siguientes preguntas. Plantas Herbívoros Carnívoros I Carnívoros II

Biomasa (mg C/m2) 90.000 9.000 600 72

Producción (mg C/m2ždía) 1.800 60 2 0,045

a) Compare los valores de biomasa y producción en los diferentes niveles tróficos y estima alguna conclusión. Actividades

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b) ¿Qué ocurre con la productividad y el tiempo de renovación a lo largo de la cadena? c) Calcule la productividad total del ecosistema. ¿Es alta o baja? ¿A qué es debido? d) Construya la pirámide de biomasa. 27. La cantidad de biomasa formada por los organismos autótrofos de un ecosistema en una unidad de tiempo se llama: a) Productividad. b) Producción neta. c) Producción bruta. d) Producción primaria bruta. 28. ¿Cuáles son los factores limitantes de la producción primaria? 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 Plantas Herbívoros

Producción bruta (mg C/m2 día) 2 500 120

Gasto respiratorio (mg C/m2 día) 1 300 80

Biomasa (mg C/m2) 55 000 5 000

30. En un ecosistema, los vegetales producen 10.000 g/año/cm2 de biomasa, pero pierden 700 g/año/cm2 en la actividad vital y 300 g/año/cm2 en desechos. Calcula la productividad bruta y la productividad neta 31. Suponiendo que un niño se alimentara exclusivamente de productos derivados de la vaca, se sabe que para que este niño alcance 48 kg de peso, se necesitan 8 toneladas de alfalfa (20 millones de plantas) y 1.000 kg de vaca (4 vacas y media). Representa los datos en una pirámide de biomasa. ¿Por qué la base de la pirámide ha de ser tan grande?. 32. La siguiente tabla muestra los valores medios de biomasa y de producción primaria neta anual de los principales ecosistemas acuáticos y ecosistemas terrestres, así como la extensión que ocupan.

Ecosistema Bosque templado Pradera Pelágico Estuario

Biomasa (kg/m2) 30 2

Producción Primaria neta (g/m2 x año) 1250 600

0,003 2

125 1500

Tasa de Renovación

Tiempo de Renovación

a) Calcula la productividad primaria (tasa de renovación) del bosque templado y del ecosistema pelágico. Indica como lo haces y que unidades se emplean. Explica el significado de la productividad primaria. b) La productividad en el océano abierto (ecosistema pelágico) es muy baja, mientras que en estuarios es muy alta. Explica razonadamente las causas que determinan esta diferencia de producción. c) Calcula el tiempo de renovación del bosque templado y de la pradera. Indica las unidades que se utilizan para medir este parámetro y explica su significado. 33. ¿Por qué la producción neta de un determinado nivel trófico en un ecosistema es siempre mayor que la producción neta del siguiente? ¿Qué importancia tienen los microorganismos descomponedores en el ecosistema? Razone su respuesta. 34. Los nutrientes orgánicos asimilados por un determinado nivel trófico constituyen su producción bruta. a) ¿Para qué dos fines metabólicos son utilizados estos nutrientes? b) ¿Cuál de los dos destinos metabólicos anteriores queda fijado como producción neta? c).Define los términos biomasa, producción bruta y producción neta. 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.

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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? b) Calcule los valores de la productividad y de tiempo de renovación de cada nivel trófico c) ¿Qué ocurre con los valores de la productividad y el tiempo de renovación a lo largo de la cadena trófica? d) ¿Por qué el número de eslabones o niveles tróficos es tan limitado? 37. La biomasa de un bosque asiático se midió dos años consecutivos, el primer año la media de la biomasa era de 150000 kg/m2, y la del segundo de 200 000 kg/m2 . Calcule la productividad del bosque. 38. "En un bosque caducifolio, la insolación (espectro visible), aporta 56.000 cal/cm2 año. La tasa de producción orgánica de las plantas (Productividad Primaria Neta, P.P.N.) es de 510 cal/cm2 año. De la energía incipiente original, en este caso sólo el 0,91% aparece como materia vegetal". I.G. Simmons. a) ¿Qué es la Productividad Primaria? b) ¿Qué diferencia existe entre la Productividad Primaria Bruta y la Productividad Primaria Neta? c) A la vista de los datos que se exponen en el texto, ¿qué se deduce sobre la eficacia de la Productividad Primaria? Indique algunos factores que explican este hecho. 39. En una investigación sobre distintos ecosistemas terrestres se han obtenido los siguientes datos: Bosque: Biomasa autótrofos = 14 kg de C/m2 Producción primaria bruta = 5 g de C/m2 día Respiración total = 4,5 g de C/m2 día

Pradera: Biomasa autótrofos =2,9 kg de C/m2 Producción primaria bruta = 4 g de C/m2 día Respiración total =2,5 g de C/m2 día

a) Calcule las producciones netas de ambos ecosistemas. b) Defina el término "producción primaria bruta" de un ecosistema. c) Indique qué ecosistema presenta mayor productividad.

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