Ejercicio resuelto de Ecología · Biología · Cataluña · 2023

Desde el año 2000 se tiene constancia de la presencia de algunos lobos en Cataluña, que provienen de la expansión natural de la población italiana de lobos. Desde la cordillera de los Apeninos, los lobos italianos llegaron a los Alpes franceses y, desde allí, unos cuantos llegaron a los Pirineos.
Lea el texto siguiente, relativo a la importancia de los lobos en los ecosistemas norteamericanos:


Fuente: https://mediambient.gencat.cat/ca/05_ambits_dactuacio/patrimoni_natural/fauna-autoctona-protegida/gestio-especies-protegides-amenacades/mamifers/llop/.

Hay que admitir que puede parecer un poco exagerado hacer de la figura del lobo un emblema contra el cambio climático. El planteamiento es muy sencillo y evidente. Los lobos se alimentan de otros animales; de hecho, principalmente de grandes herbívoros. Los ciervos y corzos, que constituyen el 75 % de sus presas, tienen una dieta totalmente vegetariana. Esto quiere decir que, al digerir la vegetación que ingieren, estos mamíferos procesan y descomponen gran parte de la materia consumida en CO₂ y agua. La desaparición de grandes depredadores como los lobos causa cambios significativos en los ecosistemas. El número de depredadores de tamaño más pequeño, como zorros o coyotes, aumenta. Este hecho no es nada sorprendente, ya que en condiciones normales serían presas de los lobos y, ocasionalmente, se alimentan de lo mismo que ellos.
Adaptación hecha a partir de un fragmento del libro de Peter WOHLLEBEN. El intenso respirar de los árboles, 2022, p. 135-138

1. Responda a las cuestiones siguientes: [1 punto]
a) Construya una red trófica que refleje la información del texto anterior.
b) ¿Cuál es el nivel trófico que no se encuentra representado en esta red? ¿Cuál es su función en el ecosistema?

2. Conteste las preguntas de la tabla siguiente: [1 punto]

¿Qué vías metabólicas permiten a los ciervos y corzos del texto anterior descomponer completamente la glucosa de la materia vegetal que consumen en CO₂ y agua? ¿En qué proceso se genera el CO₂? ¿En qué proceso se genera el agua? ¿Qué balance energético global se obtiene en este proceso a partir de la glucosa?

3. La desaparición de los lobos hace aumentar la incidencia de enfermedades en sus presas. El hecho de que no haya lobos permite un contacto más frecuente entre los grandes herbívoros y que se propaguen más rápidamente los organismos patógenos. En los ciervos, una de estas enfermedades es causada por el virus de Schmallenberg. Este virus se detectó en Europa por primera vez en 2011 y afecta principalmente a animales rumiantes. Indique qué respuesta inmunitaria se producirá en un ciervo que entra en contacto por primera vez con el virus de Schmallenberg y explique todo el proceso inmunitario hasta que el ciervo queda inmunizado. [1 punto]

$\textbf{1. Responda a las cuestiones siguientes: (1 punto)}$

$\textbf{a) Construya una red trófica que refleje la información del texto anterior.}$

El texto da cuatro eslabones. La vegetación es el productor; los ciervos y los corzos son herbívoros y, por tanto, consumidores primarios; los lobos se alimentan de esos grandes herbívoros, que constituyen el $75\,\%$ de sus presas; y los zorros y los coyotes se alimentan ocasionalmente de lo mismo que los lobos y son a su vez presa suya. Las flechas se dibujan en el sentido en que circulan la materia y la energía, es decir, de la presa hacia el depredador.



Como los lobos comen tanto herbívoros como zorros y coyotes, ocupan a la vez el nivel de consumidor secundario y el de consumidor terciario. Esa doble posición es lo que hace de la representación una red trófica y no una simple cadena.

$\textbf{b) ¿Cuál es el nivel trófico que no se encuentra representado en esta red? ¿Cuál es su función en el ecosistema?}$

Falta el nivel de los descomponedores, junto con el de los detritívoros: hongos y bacterias del suelo, y también invertebrados como lombrices o insectos carroñeros.

Su función es cerrar los ciclos de la materia. Se alimentan de la materia orgánica muerta de todos los demás niveles, restos vegetales, cadáveres y excrementos, y la degradan hasta materia inorgánica: dióxido de carbono, agua, amoníaco, nitratos, fosfatos y otras sales minerales. Esos compuestos vuelven al suelo y a la atmósfera, donde los productores los toman de nuevo para fabricar materia orgánica.

Sin ellos la materia quedaría inmovilizada en los restos y el ecosistema se agotaría, porque la materia no es inagotable y ha de reciclarse. La energía, en cambio, no se recicla: entra como luz solar, se va disipando como calor en cada paso y ha de renovarse continuamente.

$\textbf{2. Conteste las preguntas de la tabla siguiente: (1 punto)}$

Cuestión	Respuesta ¿Qué vías metabólicas permiten a los ciervos y corzos del texto anterior descomponer completamente la glucosa de la materia vegetal que consumen en $\text{CO}_2$ y agua?	El conjunto de la respiración celular aerobia, que consta de cuatro etapas sucesivas: la glucólisis, en el hialoplasma; la descarboxilación oxidativa del piruvato y el ciclo de Krebs, en la matriz mitocondrial; y la cadena de transporte electrónico con la fosforilación oxidativa, en la membrana mitocondrial interna. Solo la respiración aerobia oxida la glucosa por completo; una fermentación se detendría en un producto orgánico. ¿En qué proceso se genera el $\text{CO}_2$?	En las descarboxilaciones: una en el paso del piruvato a acetil-CoA y dos más en cada vuelta del ciclo de Krebs. En ellas se va arrancando el carbono de la materia orgánica en forma de dióxido de carbono, hasta que los seis carbonos de la glucosa han salido como $6\ \text{CO}_2$. ¿En qué proceso se genera el agua?	En la cadena de transporte electrónico. El oxígeno actúa como aceptor final de los electrones que le llegan desde el NADH y el $\text{FADH}_2$ y, al captarlos junto con los protones del medio, se reduce a agua. Es esta reacción la que justifica que la respiración sea aerobia. ¿Qué balance energético global se obtiene en este proceso a partir de la glucosa?	Del orden de $36$ a $38$ moléculas de ATP por cada molécula de glucosa oxidada. De ellas, solo $2$ proceden de la glucólisis y $2$ del ciclo de Krebs, por fosforilación a nivel de sustrato; todas las demás se obtienen en la fosforilación oxidativa, a partir del NADH y el $\text{FADH}_2$. Los cómputos actuales, que descuentan el coste del transporte de metabolitos a través de las membranas mitocondriales, rebajan la cifra a unos $30$ o $32$ ATP.

$\textbf{3. Indique qué respuesta inmunitaria se producirá en un ciervo que entra en contacto por primera vez con el virus de Schmallenberg y explique todo el proceso inmunitario hasta que el ciervo queda inmunizado. (1 punto)}$

Al ser el primer contacto, se produce una respuesta primaria: lenta, de baja intensidad y con un periodo de latencia de varios días, durante el cual el animal presenta los síntomas de la enfermedad.

La primera reacción es inespecífica o innata. Las células infectadas segregan interferón, que vuelve resistentes a las células vecinas; las células NK destruyen células ya infectadas, y los macrófagos y las células dendríticas fagocitan los viriones. Esta respuesta es igual frente a cualquier agente, no reconoce específicamente al virus de Schmallenberg y no deja memoria.

Después se pone en marcha la respuesta específica o adaptativa. Los macrófagos y las células dendríticas, que actúan como células presentadoras de antígeno, exhiben fragmentos de las proteínas víricas unidos a su complejo principal de histocompatibilidad de clase II y los muestran a los linfocitos T colaboradores, que se activan y segregan interleucinas.

Esas interleucinas ponen en marcha las dos ramas de la respuesta específica. En la respuesta humoral, los linfocitos B cuyo receptor reconoce los antígenos del virus se activan, proliferan por selección clonal y se diferencian en células plasmáticas, que segregan anticuerpos, primero IgM y después IgG. Los anticuerpos se unen a los viriones que circulan por la sangre, los neutralizan impidiendo que infecten nuevas células y los marcan para los fagocitos y para el sistema del complemento. En la respuesta celular, los linfocitos T citotóxicos reconocen las células infectadas por los antígenos víricos que estas presentan unidos al complejo principal de histocompatibilidad de clase I y las destruyen con perforinas y granzimas; es la única forma de alcanzar al virus dentro de la célula, donde los anticuerpos no llegan.

Superada la infección, la mayoría de los linfocitos activados mueren, pero queda una población de linfocitos B y T de memoria específicos de este virus. En eso consiste quedar inmunizado: si el ciervo vuelve a encontrarse con el virus de Schmallenberg, esos linfocitos desencadenan una respuesta secundaria mucho más rápida, más intensa y con anticuerpos de mayor afinidad, que elimina el virus antes de que llegue a producir síntomas.