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Flujos de materia y energía en
los ecosistemas marinos
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Cuaderno del profesorado
La presente actividad se incluye en la obra denominada “El litoral de Las Palmas de Gran
Canaria: Un recurso educativo y medioambiental” que ha sido elaborada entre los años
2002 y 2006 en el Departamento de Biología, como un proyecto de investigación promovido por la Unidad Administrativa de Medio Ambiente del Ayuntamiento de Las Palmas de Gran Canaria y la Obra Social Fundación La Caixa mediante convenio con la
Universidad de Las Palmas de Gran Canaria, a través de la Fundación Canaria Universitaria de Las Palmas cofinanciado con fondos FEDER del Programa Operativo Local.
Dirección, responsable científico del proyecto:
Pedro Sosa Henríquez, Catedrático de Universidad del Departamento de Biología de la Universidad de Las Palmas de Gran Canaria.
Autores de los contenidos:
Pedro Sosa Henríquez
Alicia Escandell Bermúdez
Francisco Javier Batista Hernández
Ana Yoldi Murillo
Mónica Fanlo Dauphin
Lourdes Medina Pérez
Colaboradores:
Ignacio Reyes Díaz
Leopoldo O´Shanahan Roca
Rafael Caballero Cassasa
Alejandro Godoy Nuez
Antonio Martín Artiles
Dirección técnica:
Matías Ramos Trujillo, Jefe de la Unidad Administrativa de Medio Ambiente del Ayuntamiento de
Las Palmas de Gran Canaria.
Rita Gómez Balader, Técnico Superior de Gestión de la Unidad Administrativa de Medio Ambiente
del Ayuntamiento de Las Palmas de Gran Canaria.
Antonio Rodríguez Santana, Unidad Administrativa de Medio Ambiente del Ayuntamiento de
Las Palmas de Gran Canaria.
Edición:
Diseño y maquetación: Oceanográfica: divulgación, educación y ciencia S.L.
Fotografías e ilustraciones: Oceanográfica: divulgación, educación y ciencia S.L.
Impresión: Imprenta San José S.L.L.
© Contenido: Pedro Sosa Henríquez (et al.)
© Edición: Ayuntamiento de Las Palmas de Gran Canaria.
Depósito Legal: GC-579-2006
ISBN OC: 84-690-0473-5
ISBN Volumen: 84-690-3035-35
Impreso con papel y tintas ecológicos
Flujo de materia y energía
en los ecosistemas marinos
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Descripción
En esta actividad de aula, el estudiante elaborará cadenas tróficas con organismos
marinos y deberá entender la relación alimenticia de los mismos formando parte de
una red ecológica.
Objetivos
· Distinguir entre cadenas y redes tróficas.
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Flujos de materia y energía en los ecosistemas marinos
· Reconocer los distintos niveles tróficos de los ecosistemas litorales y marinos y
explicar las interacciones que se producen entre ellos.
· Estudiar los factores que pueden afectar a las cadenas alimenticias marinas.
· Conocer la importancia de todos los elementos que forman parte de una red
rófica marina
· Elaborar cadenas y redes tróficas marinas.
Conceptos-contenidos
Concepto de ecosistema. Nutrición autótrofa y heterótrofa. Niveles tróficos:
productores, consumidores y descomponedores. Cadenas y redes tróficas. Flujo
de materia y energía. Concepto de plancton, bentos y necton. Eutrofización.
Materiales e instrumental
Cuaderno de trabajo. Diccionario de la Lengua Española.
Áreas implicadas
Propuesta de trabajo
Realizar
primero
de
Tiempo
forma
individual
y,
Ciencias Naturales. posteriormente en gran grupo para debatir y
2 Horas
contrastar las respuestas.
Sugerencias
Es posible observar plancton en el laboratorio obteniendo muestras de estos
organismos mediante el arrastre a cierta profundidad (de 1m) de una manga o
red de plancton. Se han de conservar las muestras en alcohol al 70%.
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F LUJ O S D E M AT E R I A Y E N E RG Í A
E N L O S E CO S I ST E M AS M A R I NO S
El término “ecosistema” se ha convertido en una palabra
de dominio común. Sin embargo, no siempre se utiliza
correctamente, tal vez porque se desconoce su significado.
Cualquier ecosistema está constituido por una biocenosis
y un biotopo. La biocenosis la conforman los seres vivos
de ese ecosistema, y el entorno o ambiente que los rodea
recibe el nombre de biotopo. Al igual que una familia no es
sólo la suma de sus miembros, un ecosistema es algo más
que biocenosis y biotopo, ya que entre los componentes
de un ecosistema se establecen interacciones, intercambios
de materia y energía y relaciones de interdependencia que
integran un todo dinámico.
Si bien existen diferentes tipos de relaciones entre los seres
vivos que forman un ecosistema, nos centraremos en las de
mayor trascendencia a nivel energético, las relaciones de
alimentación.
En los ecosistemas las relaciones de alimentación o relaciones
tróficas dan lugar a la transferencia y transformación de la
energía de un organismo en otro, siguiendo una cadena a la
que se denomina cadena trófica.
La luz solar es la fuente primaria de energía para cualquier ecosistema.
Esta energía es utilizada por los organismos autótrofos para formar
componentes orgánicos a partir de los inorgánicos por el proceso de
fotosíntesis. En el mar estos organismos son los vegetales (las algas
y fanerógamas marinas) y las bacterias (cianobacterias). Todos ellos
constituyen el nivel trófico de los productores, organismos autótrofos,
es decir, son capaces de sintetizar la materia orgánica que necesitan.
El resto de los seres vivos de un ecosistema se alimenta directa o
indirectamente de estos productores y constituye el nivel trófico de los
consumidores. Se trata de organismos heterótrofos, es decir desde el
punto de vista alimenticio son dependientes de otros seres vivos.
En la base de una cadena trófica se sitúan los organismos productores,
seguidos de los herbívoros o consumidores primarios, que se
alimentan exclusivamente de vegetales. A continuación se encuentran
los carnívoros o consumidores secundarios, que se alimentan de los
herbívoros. A su vez, los consumidores terciarios o superdepredadores
se nutren de los carnívoros. Pero además de productores y
consumidores, existe un tercer nivel en las cadenas tróficas que es el
de los descomponedores. Se trata de organismos que se alimentan
de restos vegetales y animales, y llevan a cabo la mineralización de
los compuestos orgánicos. Los compuestos inorgánicos resultantes son
devueltos al mar para ser reutilizados por los productores, con lo que
se consigue cerrar el ciclo de la materia en los ecosistemas.
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¿Qué significa el término trofos?
Trofos: término de origen griego que significa “alimento”; puede
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aparecer como prefijo o como sufijo. Viene referido en este caso a
las relaciones alimentarias de los diferentes organismos.
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Indica un ejemplo de organismo autótrofo marino. ¿Por qué es
autótrofo? Por ejemplo, un alga (Ulva rigida), o una fanerógama
(Cymodocea nodosa). Es autótrofo porque obtienen energía química y materia orgánica mediante la realización de la fotosíntesis a
partir de materia inorgánica.
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¿Cuál es la fuente de energía y la materia prima de la que se nutren
los vegetales marinos? ¿En qué se transforma la materia prima?
La fuente de energía es la luz solar. Las materias primas: agua, CO2 y
sales minerales. La materia prima inorgánica se transforma en hidratos de carbono y O2.
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Indica tres ejemplos de organismos heterótrofos marinos. Sitúalos
en el nivel trófico que les corresponda.
Por ejemplo: los burgaos (Monodonta edulis), consumidores primarios; la estrella de mar (Marthasterias glacialis), consumidores secundarios; el rascacio (Scorpaena scrofa), consumidores secundarios.
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¿Cuál es la fuente de materia y de energía de la que se nutren
los heterótrofos marinos? ¿Qué tipo de nutrición presentan?
La fuente de materia y energía son las sustancias orgánicas sintetizadas
por otros organismos de los que se alimentan. Nutrición heterótrofa.
En el texto se decía que en las cadenas tróficas hay transferencia y
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transformación de la materia de un ser en otro. ¿Podrías comentar esta
frase para el caso concreto de una estrella de mar que se come a un
bivalvo, explicando la transformación de las proteínas, por ejemplo?
Las proteínas están constituidas por unidades elementales, los aminoácidos. Los organismos heterótrofos necesitan ingerir alimentos que
les proporcionen proteínas. Así, y mediante la digestión, se produce la
rotura o hidrólisis de las proteínas, para más tarde, atravesar la pared
intestinal en forma de aminoácidos y cadenas cortas de péptidos. De
esta forma se incorporan inicialmente al torrente sanguíneo y, desde
allí, son distribuidos hacia los tejidos que los necesitan para formar las
proteínas. En el caso específico de la estrella de mar, al comerse un bivalvo está adquiriendo los nutrientes necesarios para su crecimiento.
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Los descomponedores, ¿son organismos autótrofos o heterótrofos?
Razona tu respuesta.
Son heterótrofos. Un descomponedor es un organismo especializado
(habitualmente bacterias y hongos) que obtiene energía a partir de
los cuerpos muertos o productos de desecho de otros organismos.
Sus procesos metabólicos liberan nutrientes inorgánicos, que entonces quedan disponibles para ser vueltos a usar por las plantas y otros
organismos.
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Las relaciones tróficas de los ecosistemas marinos establecen
interacciones y dependencias entre los seres vivos de las diferentes
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comunidades. Todos los organismos marinos, en función de su
modo de vida, pertenecen a una u otra comunidad, siendo las más
importantes, el plancton, el bentos y el necton.
“El plancton”
Al conjunto de organismos acuáticos vegetales y animales,
en su mayoría de pequeño tamaño, incluso microscópicos,
que flotan a la deriva porque su movilidad no les permite
contrarrestar la fuerza del mar se les denomina plancton. El
fitoplancton es la fracción de plancton con capacidad para
realizar la fotosíntesis y está constituido fundamentalmente
por algas microscópicas. El zooplancton es la fracción animal
del plancton y está formado principalmente por protozoos,
crustáceos y multitud de larvas.
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¿En qué nivel trófico situarías al fitoplancton? ¿Por qué?
Son productores. Se sitúan en la base de la cadena trófica marina. Transforman la energía lumínica del sol y el dióxido de carbono en materia
orgánica y oxígeno, contribuyendo a retirar el CO2 de la atmósfera.
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¿En qué nivel trófico situarías al zooplancton? ¿Por qué?
Son consumidores primarios. Se considera que se alimenta
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de fitoplacton.
“El bentos”
Al conjunto de organismos vegetales y animales que viven en
estrecha relación con los fondos marinos se les denominan
organismos bentónicos o bentos. Si se trata de vegetales hablaremos
de fitobentos y cuando se trate de organismos animales nos
referiremos a ellos como zoobentos. En los ecosistemas litorales la
mayoría de los seres vivos son bentónicos.
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Pon tres ejemplos de organismos bentónicos que hayas visto durante
la salida. Señala si forman parte del fitobentos o del zoobentos.
Fitobentos: algas y sebas fundamentalmente.
Zoobentos: esponjas, sacabocaos, anémonas, holoturias, cabosos,…
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“El necton”
Al conjunto de organismos nadadores cuya movilidad y fuerza les
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permite desplazarse activamente contrarrestando los movimientos
del mar, se le denomina necton. Esta comunidad acuática está
integrada principalmente por peces.
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¿Se te ocurren componentes del necton que no sean peces?
Anótalos.
Crustáceos: cangrejos nadadores.
Moluscos : pulpo, calamar y nautilus.
Reptiles: tortugas marinas.
Mamíferos:
Cetáceos los Odontocetos (cetáceos con diente) como los delfines;
y los Misticetos (cetáceos con barbas) como las ballenas;
Pinnípedos (focas, morsas, lobos marinos).
“Las redes tróficas”
En el medio marino las cadenas tróficas no son independientes unas
de otras sino que se imbrican entre sí constituyendo un entramado
complejo al que se denomina red trófica.
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Lee atentamente el texto
Son las 10:30 de la mañana, mes de febrero, hay marea baja y la playa está tranquila. Paseando por los charcos que están frente al Muro
Marrero veo las rocas verdes, llenas de limo, decíamos de pequeños,
y también puedo ver a algunos niños, pocos ya que aún es temprano.
Los niños están con sus cubos intentando mariscar algo. Me acerco
y juego con ellos. Cerca del agua observo cangrejos, burgaos, algún
caboso e incluso puedo llegar a ver una hermosa esponja tubular
de color amarillo. Sin embargo, no encuentro lapas, pero sé que en
algunas ocasiones están visibles aunque en poca cantidad.
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Me sorprende levantar alguna roca y ver estrellas de mar y ofiuras. Sé
que en la zona de La Puntilla suelen ser muy abundantes pero aquí
no las había visto nunca. Es un día estupendo porque están los charcos rebosantes de vida. Hasta en un charco cercano veo un conejo
de mar, sale un chico con el traje de neopreno con un pulpo adherido
totalmente a su brazo y nos cuenta que cerca de la barra hay fulas,
lubinas y un banco de pejeverdes.
Ya empieza la marea a subir y llegan restos de sebas, aunque en realidad lo que hemos visto por los charcos son algas pardas, Dyctiota
y Padina. Se nota que es invierno; desde hace un par de meses una
garza anda rondando la zona... Ahí está posada en la playa; está
aprovechando la tranquilidad reinante. También a lo lejos se puede
ver algún chorlitejo, algo raro a estas horas y en este lugar.
Clasifica los organismos subrayados, atendiendo a su nutrición autótrofa o heterótrofa y a su nivel trófico.
Productores
(autótrofos)
Dyctiota
Padina
Limo
Sebas
Consumidores
(heterótrofos)
Primarios
Burgaos
Conejo de mar
Lapa
Secundarios
Terciarios
Esponja
Cangrejos
Estrella de mar
Ofiura
Pulpo
Pejeverde
Lubina
Fula
Caboso
Garza
Chorlitejo
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Dado que las posibilidades son variadas, se exponen a continuación los hábi-
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Ahora elabora diversas cadenas tróficas y represéntalas conectándolas entre ellas. El resultado será una red trófica.
tosintéticos. Ejemplos: “limo” (Chaethomorpha linum), seba (Cymo-
tos alimenticios de las diferentes especies y el nivel trófico al que pertenecen.
Productores: A este grupo pertenecen los organismos autótrofos fodocea nodosa), mujo picón (Cystoseira abies-marina), Padina pavonica,…
Consumidores primarios: En este grupo se encuentran los organismos
exclusivamente herbívoros como: lapas, conejo de mar, burgaos, salemas, erizos,…
Consumidores secundarios: En este nivel trófico se incluyen los animales de hábitos omnívoros como esponjas (filtradores), fula negra (aunque preferentemente se alimenta de microfauna asociada a las algas,
como pequeños invertebrados) o los cangrejos (carroñeros, aunque
también comen algas). Además, pertenecen a este grupo los carnívoros: cabosos, ofiuras y pejeverdes, que se alimentan preferentemente
de pequeños invertebrados y pulpos, estrellas y lubinas, que son depredadores más voraces e incorporan a su dieta invertebrados de mayor
tamaño y peces. También la garza, que es piscívora y el chorlitejo, que
se nutre de pequeños moluscos, poliquetos e insectos, pertenecen a
este grupo.
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Cambia los organismos de la siguiente viñeta para establecer una
red trófica que exista realmente en la playa de Las Canteras.
Pardela
Caballas
Microalgas
Atún
Animales del plancton
Delfín
Ballena azul
Tiburón
Cangrejo
Camarón
Restos de
materia orgánica
.................................................................................................
.................................................................................................
.................................................................................................
.................................................................................................
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¿Qué organismos se mantendrían porque son frecuentes en la
playa de Las Canteras? Busca sus nombres.
Los organismos que hemos nombrado en el ejercicio anterior son
frecuentes en la playa de Las Canteras, así que cualquier red trófica
elaborada con ellos es válida.
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¿Qué ocurriría si por algún accidente el agua se llenara de
hidrocarburos? Esto puede ocurrir por el vertido de petróleo o
derivados. ¿Qué seres vivos morirían primero? ¿Por qué?
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Los hidrocarburos, al ser de menor densidad que el agua, formarían
una capa inmiscible en la superficie del mar obstaculizando el paso
de la luz solar y los intercambios con la atmósfera, lo que impediría
que los organismos primarios realizasen la fotosíntesis, afectando así
a toda la cadena. La población afectada más directamente sería el
plancton que, a su vez, es la base de alimentación de muchas otras
especies. Se produciría una reducción drástica del contenido de oxígeno en el agua de mar, acumulación de sustancias tóxicas por parte
de los organismos: algas impregnadas, especies filtradoras, invertebrados, peces, muerte de organismos por recubrimiento y asfixia o
mediante contacto o ingestión.
Hay organismos que han generado mecanismos de protección contra
hidrocarburos, existen peces que pueden sobrevivir a concentraciones importantes, pero algunas larvas de peces se ven afectadas por
niveles muy bajos. Por ejemplo, para los moluscos bivalvos (mejillones, almejas,...) pequeñas concentraciones son suficientes para causarles la muerte.
Por lo general, a los peces les afecta en menor proporción cantidades
masivas de hidrocarburos, pero a las comunidades bentónicas (fauna que vive en el fondo marino y que posee menor movilidad) les
provocan grandes mortandades. Otro de los grupos más afectados
son las aves; éstas, al impregnarse con el petróleo, ven impedido el
vuelo, mueren de hipotermia o sufren ingestiones de fuel a través de
su alimento.
Cuando el petróleo se diluye hasta concentraciones no letales, sus
efectos se hacen notar en forma de enfermedades crónicas, pérdida
de fertilidad, deformaciones y alteraciones del comportamiento.
El petróleo está formado por miles de compuestos distintos, algunos
potenciales cancerígenos, irritantes y causantes de afecciones hepáticas, renales y nerviosas.
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Imagínate que durante un tiempo se vierte al mar contaminantes
desde los bares que hay en La Puntilla, por ejemplo porque se rompen
las conducciones de aguas fecales. ¿Puedes decir qué ocurrirá en el
ecosistema? El aumento de materia orgánica daría lugar a un incremento
de la población de bacterias descomponedoras, como Escherichia coli,
aumentando a su vez la materia inorgánica y provocando una explosión
de productores e influyendo en la cadena trófica. La elevada actividad
descomponedora provocará un descenso de los niveles de oxígeno y con
ello cambios en las poblaciones del ecosistema original. Hay además un
incremento en la concentración de nitrógeno, que produciría un crecimiento y extensión (bloom) de determinadas algas oportunistas que son
indicadoras de niveles altos de contaminación en el agua.
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¿Qué significa eutrofización? La eutrofización o enriquecimiento
en nutrientes de las aguas, debido sobre todo al aumento de fosfatos
y nitratos, produce un crecimiento excesivo de algas y otras plantas
acuáticas. Estas, al morir se depositan en el fondo, generando residuos
orgánicos al descomponerse que consumen gran parte del oxígeno
disuelto, pudiendo afectar a la vida acuática. Algunas de las algas que
se desarrollan anormalmente, emiten sustancias tóxicas que pueden
matar a los mariscos y peces, o hacer que estos no sean aptos para el
consumo humano. El crecimiento de algas puede afectar también al
uso recreativo del mar.
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Si un domingo, un equipo de voluntarios decide limpiar los charcos
de La Puntilla y quita todo lo que encuentre verde sobre las rocas,
¿ocurrirá algo? Explica tu respuesta y señálalo en la red trófica.
La eliminación de esta capa de algas supondría una agresión sobre
los productores. Esto traería consecuencias en los niveles tróficos que
dependen de ellos, o sea, en los consumidores primarios y secundarios. En el caso concreto de los charcos de Las Canteras, los ramoneadores (lapas, burgaos, litorinas, conejos o vaca de mar, etc.) serían
los más afectados, ya que estas algas son su principal alimento. La
consecuente reducción de las poblaciones de herbívoros mencionados, produciría un descenso de los consumidores secundarios como:
estrellas, ofiuras, cabosos, pulpos, peces, etc. En resumen, todos los
niveles tróficos se verían afectados.
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