ECOLOGÍA GENERAL: La Energía en los Ecosistemas

Ecosistemas: Modelos de Relaciones Tróficas, Niveles Tróficos, Productividad y Pirámides Ecológicas

¿Qué entendemos específicamente por funcionamiento del ecosistema? En este caso nos referiremos a la manera según la cual los componentes del ecosistema intercambian materia y energía. Uno de los aspectos claves en la discusión del flujo de energía es identificar el nivel de organización a la cual tienen lugar: el ecosistema. Abarcando a la comunidad biótica y a su ambiente físico.

Los organismos que integran un ecosistema captan y transforman la energía incidente. Cada comunidad presenta cierta estructura trófica determinada por el tipo de alimento y la ocupan los organismos que la constituyen. Estos organismos están organizados en niveles tróficos, vale decir la posición que tiene éste con respecto a los productores en una cadena alimentaria. Dentro de cada nivel trófico y entre niveles, las distintas poblaciones específicas interactúan entre sí. Típicamente identificamos los siguientes niveles tróficos (componentes) en un ecosistema: productores, consumidores primarios (herbívoros), consumidores de orden superior (secundarios o terciarios) y descomponedores. Tales conceptos vienen explicados en la siguiente página Web.

Para situarnos y esclarecer la clasificación en función del comportamiento alimentario aportamos un pequeño esquema donde podemos observarlo mejor:

En el ámbito de la ecología, si hay productores en una región definida, también hay consumidores (Así como los organismos descomponedores). Incluso en aquellas zonas de baja biodiversidad, unos dependen de otros para mantener un equilibrio.

Si no hay productores (Plantas), los consumidores (Organismo heterótrofos) no pueden alimentarse, por lo tanto tampoco existirían. Es por eso, que los niveles que estudiamos en este módulo son muy importantes.

De la anterior clasificación existe una relación en conjunto entre los diferentes seres vivos, en donde la estructura trófica de una comunidad se representa por medio de cadenas alimentarias o tróficas y se definen como relaciones lineales entre especies que se alimentan unas de otras. En éstas, los productores sirven de alimento a los consumidores y éstos a los desintegradores. El modelo de cadena alimentaria sólo permite visualizar un comportamiento trófico lineal de las especies. En la naturaleza es más frecuente que una especie establezca interacciones con decenas de otras especies y se representa como una red alimentaria o trófica; tal como podemos ver en la siguiente imagen. Sin embargo, si deseas profundizar algo más, te recomendamos ver el siguiente vídeo (Diferencia entre red y cadena trófica) en donde se explica la diferencia entre red y cadena trófica.

Diagrama sobre cadena alimenticia y red trófica.

PRODUCTIVIDAD ECOLÓGICA

Hasta aquí toda parece estar bastante claro. Sin embargo, en un ecosistema, las conexiones entre las especies se relacionan generalmente con su papel en la cadena alimentaria. Estas relaciones forman las secuencias, en las cuales cada individuo consume al precedente y es consumido por el siguiente, lo que se llama cadenas alimentarias o las redes del alimento. Estos conceptos llevan a la idea de biomasa (la materia viva total en un ecosistema), de la productividad primaria (el aumento en compuestos orgánicos), y de la productividad secundaria (la materia viva producida por los consumidores y los descomponedores en un rato dado). A medida que subo de nivel trófico la productividad baja ya que hay más energía destinada a las funciones de cada organismo y menos energía para producción de biomasa nueva. Recordando que la productividad es la producción de materia orgánica o de biomasa capaz de generarse a partir de la fotosíntesis desarrollada en un ecosistema o un nivel trófico. Suele medirse en unidades de energía (cal o kcal), o en unidades de masa (g, kg) pues los organismos, a partir de la energía, generan biomasa y esta cantidad de energía o de biomasa se mide con respecto a una unidad de espacio y de tiempo, por ejemplo: kcal/m²/año.

La productividad primaria es la velocidad a la que los organismos autótrofos fijan energía solar y generan materia, mientras que la productividad secundaria es la energía fijada por los heterótrofos de una comunidad y representa la eficiencia con que los organismos heterótrofos asimilan la materia y la energía que obtienen construyendo con ésta sus propios tejidos.

La productividad primaria deriva a su vez en productividad primaria bruta (PPB), que es la cantidad total de energía solar fijada por los autótrofos, y productividad primaria neta (PPN), que es la fracción que destinan específicamente para la producción de nuevos tejidos. Esta se representa por la siguiente ecuación:

PPN = PPB – Respiración y Metabolismo

Imagen. Ecuación de la Productividad Primaria Neta.

En la naturaleza, las sucesivas transformaciones de energía nunca se efectúan a l00%. No toda la luz solar que incide sobre los productores es utilizada por éstos en la producción de carbohidratos. A su vez, cuando son consumidos, no se transforman totalmente en materia animal de cada uno de los niveles tróficos subsecuentes.

PIRÁMIDES ECOLÓGICAS

Para la Ecología es de gran interés comprender la dinámica de las comunidades y los ecosistemas. Cuando pretendemos explicar la abundancia, ya sea en términos de individuos o de la biomasa que acumulan cada eslabón de la cadena trófica puede observarse que ambas magnitudes (individuos y biomasa) decrecen rápidamente desde las plantas hasta los depredadores. Y al ordenar la información de este modo, obtenemos una gráfica en forma de “pirámide” o “triángulo” (hablamos de lo mismo), de aquí que se mencionen tanto en los libros de texto las pirámides tróficas, alimentarias, etc. Pero recordemos que no hay nada perfecto, es decir siempre existen pérdidas entre cada eslabón de la pirámide o cadena, según proceda; estas pirámides tróficas o alimentarias permiten distinguir que la energía que se transfiere de un nivel a otro representa una fracción relativamente constante de ~10%. En algunos tipos de ambientes, como los marinos, la transferencia puede ser de 2% a 24%, por lo que no se debe considerar norma absoluta.

La pirámide trófica ejemplifica la transferencia energética que tiene cada nivel trófico, pero también ha resultado útil para representar la cantidad de biomasa e individuos que constituyen cada nivel trófico en una comunidad. Recordando que, la biomasa es la cantidad de materia viva que se encuentra en un ecosistema, en un momento dado. Es la materia seca total de organismos vivos presentes en un lugar determinado, ya sea en la superficie de los suelos o de las aguas.

Se han propuesto tres tipos de pirámides ecológicas: de energía (representa el contenido energético), de números (representa el número de individuos de un nivel trófico), de biomasa (representa la cantidad de materia orgánica). Sin embargo, si deseas profundizar algo más, puedes ver el siguiente vídeo (Qué son las pirámides ecológicas) en donde se explica los tipos de pirámides ecológicas.

VER LA ENERGÍA EN LOS ECOSISTEMAS EN DOCUMENTO PDF

Enlaces:

Funcionamiento de los ecosistemas: http://www.biologia.edu.ar/ecologia/FUNCIONAM%20DE%20UN%20ECOSISTEMA.htm

El ecosistema: https://www.botanical-online.com/naturaleza/ecosistemas-caracteristicas

Niveles tróficos: https://es.wikipedia.org/wiki/Nivel_tr%C3%B3fico

Productores, consumidores primarios (herbívoros), consumidores de orden superior (secundarios o terciarios) y descomponedores: https://www.botanical-online.com/naturaleza/cadena-alimentaria

Cadenas Alimentarias: http://hnncbiol.blogspot.com/2008/01/cadenas-alimentarias-clic-en-link-azul.html

Diferencia entre red y cadena trófica: https://www.youtube.com/watch?v=FawlRZWSJbM&feature=youtu.be

Pirámides tróficas, alimentarias: http://hnncbiol.blogspot.com/2008/01/piramides-troficas.html

Qué son las pirámides ecológicas: https://www.youtube.com/watch?v=mEjFMGhzCGc

Referencias:

Paruelo, J.M, Batista, W. (s.f.). EL FLUJO DE ENERGÍA EN LOS ECOSISTEMAS. Recuperado de: https://www.agro.uba.ar/users/batista/EE/papers/paruelo.pdf

Escobar, Alicia y Flores, Alicia (2014). ECOLOGÍA Y MEDIO AMBIENTE. McGraw Hill. México.

Mack, Yazmín (2020). La energía en los ecosistemas. Ecología General. Universidad Tecnológica de Panamá. Ciudad de Panamá, Panamá.