Ejercicio resuelto de Ecología · Biología · Cataluña · 2022

Desde la primavera de 2018, diversos encinares de las comarcas de la Selva y del Maresme se han visto afectados por una plaga de orugas peludas de la encina (Lymantria dispar). Estas larvas de mariposa devoran con avidez las hojas de encina.

Oruga peluda de la encina (Lymantria dispar). Fuente: https://pixnio.com (fotografía de J. E. Appleby, USFWS).

1. Los expertos que han estudiado la plaga afirman que se debe a un desequilibrio en el ecosistema de estos bosques, ya que la oruga peluda de la encina es una especie autóctona.
El alumnado de primero de ESO de un instituto de la Selva ha construido cajas nido para facilitar la reproducción de aves insectívoras como los carboneros comunes. La profesora les ha explicado que esta acción será buena para luchar contra la oruga peluda y, además, puede ser beneficiosa para otras especies del encinar.
¿Son correctas estas afirmaciones? Justifique la respuesta a partir de las relaciones tróficas entre algunas especies del encinar representadas en el esquema siguiente. [1 punto]

Caja nido. Fuente: Fotografía de Marcel Costa.


2. Una de las acciones que se han llevado a cabo para luchar contra la plaga de la oruga peluda de la encina es fumigar los bosques desde avionetas. Se ha usado un preparado que contiene Bacillus thuringiensis, una bacteria que solo afecta a las larvas de mariposa de este ecosistema y deja de ser activa al cabo de pocos días. [1 punto]
a) ¿Esta fumigación puede tener algún efecto negativo sobre el ecosistema? Justifique la respuesta.
b) Un grupo de alumnos de primero de bachillerato quiere analizar el efecto de la instalación de las cajas nido en la plaga de la oruga peluda de la encina. Cerca del instituto hay dos encinares parecidos que no han sido fumigados y que tienen una afectación alta de la plaga. ¿Qué diseño experimental deben hacer para llevar a cabo su investigación?

3. En uno de los apartados del trabajo de investigación, este grupo de alumnos explica el efecto de la pérdida de hojas en las encinas, pero se han hecho un lío y han cometido cinco errores en la primera versión que han enviado a la profesora, reproducida a continuación. En la tabla de abajo, indique los errores que les marcará la profesora y escriba las justificaciones que les tendrá que dar. [1 punto]
La pérdida de las hojas afecta gravemente a las encinas, porque las hojas son los principales órganos fotosintetizadores de las plantas.
Dentro de las mitocondrias de las células de las hojas tienen lugar las dos fases de la fotosíntesis:
— Fase luminosa: La energía de la luz captada por la clorofila se utiliza para la fotólisis del agua y, a través de una cadena de transporte electrónico, se forma ATP y NADP+, los cuales serán usados en la fase siguiente. Como producto de la fotólisis del agua se forma dióxido de carbono.
— Fase oscura: La energía química acumulada en la fase luminosa se utiliza en el ciclo de Calvin para captar oxígeno y sintetizar azúcares. Esta fase tiene lugar dentro de la membrana de los tilacoides.

Error (copie el fragmento de texto donde se encuentra)	Justificación

$\mathbf{\text{1.}}\mathbf{\text{¿Son}}\mathbf{\text{correctas}}\mathbf{\text{estas}}\mathbf{\text{afirmaciones?}}\mathbf{\text{Justifique}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{respuesta}}\mathbf{\text{a}}\mathbf{\text{partir}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{las}}\mathbf{\text{relaciones}}\mathbf{\text{tr}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{ficas}}\mathbf{\text{entre}}\mathbf{\text{algunas}}\mathbf{\text{especies}}\mathbf{\text{del}}\mathbf{\text{encinar}}\mathbf{\text{representadas}}\mathbf{\text{en}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{esquema}}\mathbf{\text{siguiente.}}\mathbf{\text{(1}}\mathbf{\text{punto)}}$

Las dos afirmaciones son correctas, aunque la segunda conviene matizarla.

La primera lo es porque en la red trófica el carbonero común se alimenta de la oruga peluda de la encina: es uno de sus depredadores naturales. Al instalar cajas nido se facilita la nidificación y la reproducción de los carboneros, con lo que su población aumenta y, con ella, la presión de depredación sobre la oruga, cuya población baja. El razonamiento es sólido porque, como señala el enunciado, la oruga es una especie autóctona: el problema no es que esté ahí, sino que su población se ha disparado al faltarle el control que ejercían sus depredadores. Reforzar ese control no introduce nada ajeno al ecosistema, sino que devuelve una regulación que ya existía; es un control biológico en sentido estricto.

La segunda también, porque en una red trófica ninguna población está aislada y el efecto se propaga en las dos direcciones. Hacia abajo, la encina se beneficia directamente: menos orugas significa menos hojas devoradas, más superficie fotosintética y, por tanto, árboles más vigorosos, lo que a su vez favorece a todas las especies que dependen de ella. Hacia arriba, el azor, que se alimenta del carbonero y del lagarto ocelado, dispondrá de más presas.

El matiz es que no todas las especies salen ganando. El carbonero también se alimenta de saltamontes, de modo que su aumento reducirá esa población, y con ella los recursos del lagarto ocelado, que también los come. Lo que se consigue con la medida no es beneficiar a todo el mundo, sino devolver al conjunto una estructura más equilibrada, en la que ninguna población se dispare por falta de depredadores.

$\mathbf{\text{2.}}\mathbf{\text{Una}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{las}}\mathbf{\text{acciones}}\mathbf{\text{que}}\mathbf{\text{se}}\mathbf{\text{han}}\mathbf{\text{llevado}}\mathbf{\text{a}}\mathbf{\text{cabo}}\mathbf{\text{para}}\mathbf{\text{luchar}}\mathbf{\text{contra}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{plaga}}\mathbf{\text{es}}\mathbf{\text{fumigar}}\mathbf{\text{los}}\mathbf{\text{bosques}}\mathbf{\text{desde}}\mathbf{\text{avionetas}}\mathbf{\text{con}}\mathbf{\text{un}}\mathbf{\text{preparado}}\mathbf{\text{que}}\mathbf{\text{contiene}}\mathbf{\text{Bacillus}}\mathbf{\text{thuringiensis.}}\mathbf{\text{(1}}\mathbf{\text{punto)}}$

$\mathbf{\text{a)}}\mathbf{\text{¿Esta}}\mathbf{\text{fumigaci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{puede}}\mathbf{\text{tener}}\mathbf{\text{alg}}\acute{\mathbf{\text{u}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{efecto}}\mathbf{\text{negativo}}\mathbf{\text{sobre}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{ecosistema?}}\mathbf{\text{Justifique}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{respuesta.}}$

Sí, y el propio enunciado da la clave: la bacteria afecta a las larvas de mariposa de este ecosistema, en plural, y no solo a la oruga peluda de la encina.

En la red trófica aparece otra mariposa, la del madroño, cuyas larvas morirán igualmente. Es una especie no diana, y el daño se propaga por la red: el lagarto ocelado, que se alimenta de esa mariposa, pierde una de sus presas, y el madroño pierde a uno de sus polinizadores, con lo que se resiente su reproducción. Al eliminar de golpe las orugas se retira además el alimento principal del carbonero justo cuando se pretende favorecerlo con las cajas nido, de modo que las dos medidas se estorban entre sí.

Que la bacteria deje de ser activa al cabo de pocos días limita el daño en el tiempo, pero no lo evita: durante esos días muere toda la generación de larvas de lepidóptero presente en el bosque. Es un tratamiento mucho más selectivo que un insecticida químico de amplio espectro, que mataría también coleópteros, himenópteros y depredadores, pero no es inocuo.

$\mathbf{\text{b)}}\mathbf{\text{¿Qu}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{dise}}\widetilde{\mathbf{\text{n}}}\mathbf{\text{o}}\mathbf{\text{experimental}}\mathbf{\text{deben}}\mathbf{\text{hacer}}\mathbf{\text{para}}\mathbf{\text{llevar}}\mathbf{\text{a}}\mathbf{\text{cabo}}\mathbf{\text{su}}\mathbf{\text{investigaci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n?}}$

El objetivo es comprobar si la instalación de cajas nido reduce la plaga, de modo que la variable independiente es la presencia o ausencia de cajas nido y la variable dependiente, el nivel de afectación de la plaga, que puede medirse contando las orugas o estimando el porcentaje de defoliación.

El diseño aprovecha que hay dos encinares parecidos, con afectación alta y sin fumigar, lo que ya elimina dos variables perturbadoras. En uno de ellos se instalan las cajas nido, y será el grupo experimental; en el otro no se instala nada, y será el grupo de control. Antes de empezar hay que medir el nivel de plaga en los dos, para comprobar que parten de una situación equivalente; sin esa medida inicial, cualquier diferencia posterior podría venir de origen.

Las mediciones deben repetirse de forma sistemática: contar las orugas en un número fijo de ramas escogidas al azar, en un número fijo de árboles marcados, en las mismas fechas de cada temporada, y mantener el seguimiento al menos dos o tres años, porque las aves tardan en descubrir y ocupar las cajas. Conviene registrar además cuántas cajas se ocupan, que es el dato que confirma que la intervención ha funcionado realmente.

Por último hay que controlar el resto de variables, asegurando que los dos encinares tienen orientación, altitud, densidad de arbolado y climatología semejantes, y que ninguno se fumiga durante el estudio; y al final comparar los datos y aplicar una prueba estadística que decida si la diferencia observada es significativa o atribuible al azar.

$\mathbf{\text{3.}}\mathbf{\text{En}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{tabla}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{abajo,}}\mathbf{\text{indique}}\mathbf{\text{los}}\mathbf{\text{errores}}\mathbf{\text{que}}\mathbf{\text{les}}\mathbf{\text{marcar}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{profesora}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{escriba}}\mathbf{\text{las}}\mathbf{\text{justificaciones}}\mathbf{\text{que}}\mathbf{\text{les}}\mathbf{\text{tendr}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{que}}\mathbf{\text{dar.}}\mathbf{\text{(1}}\mathbf{\text{punto)}}$

Error (copie el fragmento de texto donde se encuentra)	Justificación «Dentro de las mitocondrias de las células de las hojas tienen lugar las dos fases de la fotosíntesis»	La fotosíntesis tiene lugar en los cloroplastos, no en las mitocondrias. Las mitocondrias son el orgánulo de la respiración celular, es decir, del proceso inverso: allí se oxida la materia orgánica consumiendo oxígeno y liberando dióxido de carbono. «se forma ATP y NADP+»	En la fase luminosa se forma ATP y NADPH, es decir, NADP reducido. El ${\text{NADP}}^{+}$ es la forma oxidada del coenzima, que actúa como reactivo: es el que capta los electrones y los protones procedentes de la fotólisis del agua. Escribirlo como producto invierte el sentido de la reacción. «Como producto de la fotólisis del agua se forma dióxido de carbono»	De la fotólisis del agua se desprende oxígeno, además de los protones y los electrones que alimentan la cadena. El dióxido de carbono no se produce en la fotosíntesis: se consume, y precisamente en la otra fase. «se utiliza en el ciclo de Calvin para captar oxígeno y sintetizar azúcares»	El ciclo de Calvin fija dióxido de carbono, no oxígeno. La rubisco lo incorpora a la ribulosa-1,5-bifosfato y, con el ATP y el NADPH de la fase luminosa, lo reduce hasta gliceraldehído-3-fosfato, a partir del cual se forman los azúcares. «Esta fase tiene lugar dentro de la membrana de los tilacoides»	La fase oscura se desarrolla en el estroma del cloroplasto, que es donde están los enzimas del ciclo de Calvin. Lo que ocurre en la membrana de los tilacoides es la fase luminosa, porque allí se alojan los fotosistemas y la cadena de transporte electrónico.