Guía Basada en la metodología POGIL, sobre la unidad 4 (Materia y energía en el ecosistema), lección 3 (¿cómo fluyen la materia y la energía en el ecosistema?) del ramo de biología, para primero medio de la educación chilena. Se han incluido animaciones tanto en español como en inglés (están traducidas al final de la guía)

1. Pirámides ecológicas
¿Cómo fluye la energía a través de un ecosistema?
http://www.mhhe.com/biosci/esp/2001_gbio/folder_structure/ec/m3/s2/ecm3s
2_6.htm* Vea la traducción de la animación al final de la guía.
¿Por qué?
Cada organismo en un ecosistema puede comer o ser comido. Cuando las vacas comen hierba, obtienen parte de la
energía que la hierba absorbió de la energía lumínica proveniente del sol. Si las vacas realizaran fotosíntesis,
¿podrían ellas tener acceso a más energía de lo que reciben como herbívoros? ¿Qué organismos en un ecosistema
requieren más energía para sostener la vida?
Modelo 1 – Pirámide de la Energía http://www.harcourtschool.com/activity/science_up_close/314/deploy/interface.html
24 kcal
470 kcal
Arrendajos Azules
(omnívoro)
Halcón
(carnívoro)
Los valores en la pirámide están en
metros cuadrados por año.
4.000 kcal Orugas (herbívoro)
25.500 kcal
Roble (Hojas) (productor)
Energía lumínica que llega a la tierra= 3,190,000 kcal
1. Una unidad usada para medir la energía es la Kilocaloría.
a. ¿Cuál es la fuente de toda la energía en la pirámide del Modelo 1?
b. ¿Cuánta energía proporciona esta fuente de energía a un metro cuadrado de la Tierra, por año?
(Asegúrate que tu respuesta incluya unidades.)
2. Rotula los niveles tróficos de la Pirámide en el Modelo 1 con los siguientes conceptos: Productores
primarios, Consumidores primarios, Consumidores secundarios y Consumidores terciarios.
3. Las flechas en el Modelo 1 representan la energía disponible para el próximo nivel de la Pirámide.
a. ¿Qué porcentaje de la fuente de energía de la pregunta 1.a es absorbida por las hojas de los robles
en el Modelo 1?
b. ¿Por cuáles procesos las hojas de los robles aprovechan esta energía?
Pirámides ecológicas 1

2. 4. Describe cómo los consumidores del nivel uno de la Pirámide obtienen energía de los organismos en el nivel
previo de la Pirámide.
5. Refiérete al Modelo 1.
a. ¿Cuánta energía por año obtienen las Orugas del Modelo 1 al comer las hojas en un metro2
del roble?
b. ¿Qué porcentaje de la energía, que fue originalmente absorbida por las hojas de los robles, es
transferida a las Orugas?
c. ¿Qué porcentaje de la energía absorbida por las hojas no es transferida a las Orugas?
d. Con tu pareja, enumera al menos tres posibles usos y/o productos de la Energía absorbida por las
hojas de roble que no contribuyen a la producción de biomasa.
6. Calcula el porcentaje de la energía que es transferida desde un nivel de la Pirámide a otro, para todos los
niveles en el modelo 1.
a. Hojas de roble a las Orugas (ver pregunta 5b).
b. Orugas a los Arrendajos Azules.
c. Arrendajos Azules al Halcón.
7. Calcula el porcentaje promedio de la energía que es transferida desde un nivel a otro usando tus respuestas
de la pregunta 6. Nota que este porcentaje promedio transferido es similar para muchos diferentes tipos de
Pirámides de la energía en la naturaleza.
8. Con tu pareja, escribe una oración que describa el patrón de la energía transferida entre los
consumidores en una Pirámide de la energía.
2 Prof. GAToledo, Depto. de Cs. SFC, 2015

3. 9. ¿Qué porcentaje de la energía original de las Orugas está disponible para el Halcón?
10¿Qué porcentaje de la energía original de las hojas del roble está disponible para el Halcón?
11. Explica por qué la Pirámide de la energía, en cualquier ecosistema, típicamente está limitado a sólo 4 ó 5
niveles tróficos.
12. Propón una explicación del por qué las poblaciones de los carnívoros Top, tales como los Halcones, siempre
son más pequeñas que las poblaciones de los herbívoros, tales como las Orugas.
¡Lee esto!
Cada nivel en la pirámide en el Modelo 1 es un nivel trófico. La palabra "trófico" se refiere a alimentación o nutrición.
El Modelo 1 muestra el ejemplo de un solo organismo de una especie incluido en cada nivel, pero cada nivel en un
ecosistema incluye a muchas especies.
13. Enumera al menos otras tres especies que pueden ser encontradas en el nivel trófico de los robles.
http://www.biologicas.umich.mx/index.php/biologicas/article/viewFile/149/pdf
14. Enumera al menos otras tres especies que pueden ser encontradas en el nivel trófico de los
Arrendajos Azules.
Pirámides ecológicas 3

4. Modelo 2 – Pirámide de los Números http://wikisaber.es/Contenidos/LObjects/09_food_chain_pyramid/index.html
http://www.bbc.co.uk/bitesize/ks3/science/organisms_behaviour_health/food_chains/revision/6/
Pirámide A
1 Halcón
20 Arrendajos Azules
1000 Orugas
2 Robles
Pirámide B
1 Halcón
20 Arrendajos Azules
1000 Orugas
100,000 hojas de Robles
15. Compara las dos Pirámides del Modelo 2. Enumera al menos dos similitudes y dos diferencias.
16. ¿Cómo cambia el Nº de organismos a medida que te mueves hacia los niveles superiores de la pirámide A
comparada con la Pirámide B?
17. Los niveles "productores" de las dos Pirámides del Modelo 2 ¿se refieren a los mismos organismos o
diferentes organismos? Explica.
18. ¿Cuál de las dos Pirámides del Modelo 2 da una descripción más precisa de lo que ocurre en este
ecosistema? Usa oraciones completas para explicar tu razonamiento.
4 Prof. GAToledo, Depto. de Cs. SFC, 2015

5. Modelo 3 – Pirámide de la Biomasa http://wikisaber.es/Contenidos/LObjects/10_pyramids_of_biomass/index.html
Pirámide X
Halcón (80 g/m2)
Arrendajos Azules
(400 g/m
2
)
Orugas (800 g/m2
)
Robles (11,000 g/m2
)
Pirámide Y
Garza (20 g/m2
)
Perca (100 g/m2
)
Zooplancton (210 g/m2
)
Fitoplancton (40 g/m2
)
19. La Biomasa se mide como la cantidad de gramos de masa seca en un área determinada. ¿Cuál es la
biomasa de robles en la Pirámide X del Modelo 3?
20. ¿Cuál es la biomasa de Fitoplancton en la Pirámide Y del Modelo 3?
21. Refiérete al Modelo 3.
a. Identifica la tendencia de la biomasa a medida que te mueves hacia los niveles superiores
en la Pirámide X.
b. ¿Es la tendencia de la biomasa en Pirámide X la misma que se ilustra en la Pirámide Y? Explica tu
respuesta.
¡Lee esto!
El Fitoplancton son organismos microscópicos que son rápidamente consumidos por animales microscópicos
(zooplancton). Debido a que son comidos tan rápidamente, la tasa de reproducción del Fitoplancton es muy alta,
permitiéndole su supervivencia.
22. Explica por qué la Pirámide Y del ecosistema marino puede existir con una biomasa más pequeña en el
nivel trófico productor, comparado con la biomasa del nivel trófico consumidor primario.
23. Usa ejemplos de los Modelos previos para explicar las ventajas de usar una Pirámide de la energía o de la
biomasa en vez de una pirámide de los números para explicar las relaciones entre diferentes niveles tróficos.
Pirámides ecológicas 5

6. Preguntas de Extensión
24. ¿Qué tipo de organismos están omitidos en todos las pirámides tróficas en los Modelos 1–3?
25. Explica por qué una dieta vegetariana es considerada una dieta con mayor eficiencia energética para los
humanos que una basada en carne de vacuno, pollo o cerdo.
http://www.mhhe.com/biosci/esp/2001_gbio/folder_structure/ec/m3/s2/ecm3s2_1.htm
Con pocas excepciones, todos los ecosistemas dependen de la energía solar como fuente principal de energía. La
productividad primaria es el resultado de la energía capturada por los productores. Parte de esta energía se
degrada cuando los productores, tales como plantas, utilizan la energía para la respiración. Sólo una parte de la
energía captada por los productores se transfiere a los consumidores. Los consumidores también degradan
energía debido a la respiración. Ten en cuenta que el flujo de energía a través de un ecosistema es unidireccional;
no se recicla. Toda la energía incorporada por los productores es finalmente degradada en forma de calor a
través de la respiración. Los autótrofos deben continuar capturando la energía del sol para que subsistan los
ecosistemas.
http://www.mhhe.com/biosci/esp/2001_gbio/folder_structure/ec/m3/s2/ecm3s2_4.htm
Estos diagramas pueden ser engañosos, en la que destacan las especies de herbívoros y carnívoros. En este
ecosistema forestal, sólo el 1% de la biomasa de los productores es consumida por los herbívoros. El 99%
termina como material muerto y entra en la cadena alimenticia detritívora donde es degradada por una gran
cantidad de especies detritívoras y descomponedores.
http://www.mhhe.com/biosci/esp/2001_gbio/folder_structure/ec/m3/s2/ecm3s2_6.htm
Casi toda la energía utilizada por los seres vivos viene en última instancia del sol. La energía entra en los sistemas
vivos como resultado de la fotosíntesis realizada por las plantas y por algunas bacterias y protistas. Se captura
menos del 4% de la luz solar incidente. Más de la mitad de la energía captada por las plantas se utiliza en la
respiración, para el mantenimiento. La energía utilizada en la respiración se degrada como calor y, por lo tanto,
no queda disponible para otros organismos. La otra mitad se convierte en tejidos vegetales. Hay 2 tipos de
organismos que tienen acceso directo a la energía en los tejidos vegetales, los herbívoros, que se alimentan de
las plantas mientras están vivas, y los descomponedores, que se alimentan de la planta después que ha muerto.
En la mayoría de los ecosistemas, la mayor parte de la energía va a los descomponedores. En un prado, por
ejemplo, sólo el 10% de la energía de toda la presente en las plantas es tomada por los animales que pastan,
tales como el búfalo. Los herbívoros utilizan casi toda su ingesta de energía en la respiración, para el
mantenimiento del cuerpo; el resto va a la biomasa de herbívoro. Mucha de la energía de la biomasa de
herbívoros es tomada por los carnívoros, tales como los lobos, mientras que algo va a los descomponedores. Casi
toda la energía incorporada por los carnívoros se destina al mantenimiento. Los descomponedores, que reciben
la mayor parte de la energía de las plantas, usan más de la mitad de ella en el mantenimiento. El resto puede
permanecer bloqueada en la materia orgánica del suelo o tomada por los organismos que se alimentan de los
descomponedores. En última instancia, toda la energía originalmente capturada por las plantas se transforma y
se degrada como calor; la energía no se recicla.
http://www.mhhe.com/biosci/esp/2001_gbio/folder_structure/ec/m3/s2/ecm3s2_7.htm
Otra forma de examinar el flujo de energía a través de un ecosistema es la construcción de una pirámide de la
energía. Una pirámide de la energía representa la cantidad de energía contenida en cada nivel trófico desde los
inferiores, los productores, a los superiores, los carnívoros TOP. La cantidad de energía en cada nivel está
representada por un volumen y los volúmenes se apilan desde el nivel trófico inferior (productores) al superior.
Como regla general, sólo el 10% de la energía en un nivel es transferida al siguiente nivel superior. El resto se
degrada en forma de calor a través de la respiración.
http://www.mhhe.com/biosci/esp/2001_gbio/folder_structure/ec/m3/s2/ecm3s2_8.htm
Debido a la regla del 10% de la transferencia de energía, la cantidad de biomasa y de número de individuos que
puede ser soportados en un nivel trófico disminuye a medida que uno se mueve a niveles tróficos superiores. Por
lo tanto, existe típicamente una mayor biomasa y número de herbívoros que de carnívoros. Cuando consideramos
la alimentación de la población humana, significa que 10 veces más personas pueden ser soportadas por una
cantidad dada de cereales si estos son comidos directamente por los humanos, en vez de alimentar a vacas con
esos vegetales, para luego ser consumidas por los seres humanos.
6
Prof. GAToledo, Depto. de Cs. SFC, 2015