Flujo de Energía y Materia en los Ecosistemas: Niveles Tróficos y Cadenas Alimentarias

1. Flujo de Energía y Materia en los Ecosistemas

Los ecosistemas son sistemas abiertos que intercambian materia y energía con su medio para poder mantenerse.

A) Energía

La energía entra en el sistema con la nutrición de los seres vivos que lo forman y fluye de un nivel trófico a otro. Puede ser:

• Luminosa: la que utilizan los organismos fotosintéticos.
• Química: procedente de la oxidación de compuestos reducidos que hacen los organismos quimiosintéticos (algunas bacterias). Su contribución al ecosistema es mínima, pero esencial para algunos hábitats.

El flujo de energía es abierto; la energía viene del sol a los fotosintéticos y estos la transfieren a los consumidores. Hay energía que se va perdiendo y no se recupera.

B) Materia

La materia inorgánica (CO₂, nitratos, fosfatos) es incorporada por los autótrofos utilizando las energías luminosa y química. La materia orgánica fluye en los ecosistemas en ciclos cerrados, ya que la materia orgánica es devuelta al medio y es transformada en materia inorgánica con la descomposición.

2. Niveles Tróficos

A) Productores

Organismos autótrofos (fotosintéticos y quimiosintéticos). Introducen la energía al ecosistema y transforman la materia inorgánica del medio en orgánica, la cual acumulan en su organismo. Los productores mantienen el resto de los niveles.

B) Consumidores

El resto de los organismos, heterótrofos, cuya fuente de carbono es la materia orgánica producida por otros seres vivos. Se clasifican en:

• Consumidores primarios: herbívoros, se alimentan de productores.
• Consumidores secundarios: carnívoros, se alimentan de consumidores primarios, etc.
• Omnívoros: comen vegetales y carne.
• Detritívoros (carroñeros): se alimentan de carne muerta y restos orgánicos.

C) Descomponedores

Un tipo especial de consumidores. Hongos y bacterias capaces de transformar la materia orgánica en inorgánica y devolverla al medio, quedando disponible para los productores.

3. Parámetros Tróficos

Describen cómo se produce el flujo de energía y materia en el ecosistema.

3.1 Producción

Cantidad de biomasa que se fabrica en un nivel trófico cualquiera. Unidades: Kcal/m², año. Fórmula: (P) = aumento de biomasa / Superficie x tiempo. Hay distintos tipos:

• Producción primaria: biomasa fabricada por organismos autótrofos (productores).
• Producción secundaria: biomasa fabricada por consumidores.
• Producción bruta: total de biomasa fabricada por un nivel trófico.
• Producción neta: cantidad de biomasa que queda disponible para el siguiente nivel trófico (Producción bruta - energía utilizada en la respiración).

3.2 Cosecha en Pico

Biomasa total de organismos fotosintéticos que hay en un lugar y en un tiempo dado. En un bosque es alta, mientras que en una pradera es baja, ya que las hierbas de las praderas sufren una gran depredación.

3.3 Productividad, Tasa de Renovación

Velocidad a la que se renueva la biomasa de un nivel trófico. P = PN / B x 100. Los ecosistemas maduros, como un bosque, tienen baja productividad porque su biomasa es alta y su producción baja.

3.4 Tiempo de Renovación

Tiempo que un nivel trófico necesita para duplicar su biomasa. Es inversamente proporcional a la productividad. Tr = Biomasa / PN. En los ecosistemas maduros, el tiempo de renovación es alto, ya que tardan mucho en producir más biomasa.

3.5 Eficiencia Ecológica

Varía entre el 6-15%. Es el porcentaje de la producción neta de un nivel trófico que se convierte en producción neta del siguiente. E = PN (nivel trófico 1) / PN (nivel trófico 2) x 100. En carnívoros es alta (la carne proporciona mucha energía), mientras que en fotosintéticos es baja (3-6%).

Regla del 10%: De cada 100 unidades de energía de un nivel trófico, solo se van a producir de forma neta en el siguiente nivel trófico 10 unidades. Las otras 90 se pierden en forma de materia no aprovechable y de energía en forma de calor no aprovechable.

3.6 Factores que Limitan la Producción Primaria

En ecosistemas terrestres: luz y temperatura. En latitudes altas y más bajas, la falta de agua. En ecosistemas acuáticos son la luz y los nutrientes.

4. Cadenas Tróficas

Conjunto de seres vivos ordenados de forma que cada uno constituye el alimento del siguiente, unidos con flechas (en el sentido en que fluye la materia y la energía en la cadena). Primero los productores (produccion primaria neta: hojas, frutos, hierba), de los cuales el 10% pasa a los herbívoros (producción secundaria neta) y el resto se utiliza para el metabolismo. El 10% acumulado como biomasa será lo disponible para los carnívoros.

El número de eslabonas en las cadenas es limitado porque cuanto más larga es la cadena, menos energía va quedando disponible para los últimos niveles y con poca energía no se pueden mantener.

• Ecosistemas terrestres: 4-5 eslabones.
• Ecosistemas acuáticos: 5-6 eslabones, ya que el fitoplancton (productor) tiene mayor productividad que en los terrestres.

5. Redes Tróficas

Conjunto de cadenas tróficas relacionadas entre sí. Representan mejor las relaciones de alimentación en un ecosistema. Pero, aun así, en las redes es casi imposible representar al 100% todas las relaciones alimentarias.

6. Pirámides Tróficas

Representación esquemática de las relaciones alimentarias de un ecosistema con escalones superpuestos, donde cada escalón es un nivel trófico. El más bajo es el de los productores y el más alto el de los consumidores que no forman parte de la dieta de ningún otro. La anchura y altura de cada escalón dependen del valor de la variable representada.

Tipos:

• Pirámides de energía: representan la producción neta de cada nivel trófico. Como el paso de un nivel trófico a otro tiene una eficiencia de un 10%, cada escalón es menor que el anterior (nunca es invertida).
• Pirámides de números: representan el número de individuos de cada nivel trófico. Se usan poco porque dan información parcial de la estructura de un ecosistema. Pueden ser invertidas o no.
• Pirámides de biomasa: representan la cantidad de biomasa en un momento dado para cada nivel trófico, pero sin tener en cuenta la producción y la productividad. Unidades: gramos de carbono o peso seco/unidad de superficie. Pueden ser invertidas o no.