Flujo de energía a través de los ecosistemas

Flujo de energía a través de los ecosistemas

Un ecosistema es un mecanismo autorregulador y estable, pero no inmutable. Los organismos crecen dentro de él, se reproducen, se deterioran y mueren. Además, un ecosistema requiere de una recepción continua de energía para seguir manteniendo su estabilidad. La única fuente significativa de energía para la mayaría de los ecosistemas es la luz solar. Los productores son los únicos organismos capaces de atrapar la energía solar a través del proceso de la fotosíntesis y hacerla disponible para el ecosistema. La energía es almacenada en forma de enlaces químicos en grandes moléculas orgánicas como los hidratos de carbono (azúcares, almidones), grasas y proteínas. La energía es acumulada en las moléculas de los productores, que a su vez las transfieren a otros organismos cuando son comidos. Cada paso en el flujo de energía a través de un ecosistema es conocido como un nivel trófico. Los productores (plantas, algas, fitoplancton) constituyen el primer nivel trófico y los herbívoros forman el segundo nivel Los carnívoros que comen herbívoros son el tercer nivel trófico y los carnívoros que comen a otros carnívoros son el cuarto nivel Los omnívoros, parásitos y carroñeros ocupan un nivel trófico diferente, dependiendo de lo que hagan para comer en el momento. Si comemos un pedazo de bistec, estamos en el tercer nivel trófico; en cambio, si comemos apio estamos en el segundo nivel (Ver figura 5.13.)

La segunda ley de la termodinámica dice que la energía siempre se transforma de une forma a otra, y alguna energía se convierte en no útil (por lo general en pérdida de calor). Así, siempre hay menos energía útil en proceso de conversión. Cuando la energía Sé transfiere de un nivel trófico a otro, la cantidad de energía útil disminuye de forma sucesiva en cada nivel. Esta pérdida de calor se disipa en el entorno y calienta el aire, el agua o la tierra. Además de esta pérdida de calor, los organismos deben gastar la energía para mantener sus propios procesos de vida. Masticar el alimento, defender los nidos, caminar a los pozos de agua o aumentar la producción y la descendencia requiere de un gasto de energía. Por lo tanto, la cantidad de energía contenida en los niveles tróficos es más alta que en otros niveles. Alrededor de 90% de la energía útil se pierde con cada traslado al próximo nivel trófico. De esta manera, en cualquier ecosistema, la cantidad de energía contenida en el nivel trófico del herbívoro sólo es cerca de 10% de la energía contenida en el nivel trófico del productor. La cantidad de energía en el tercer nivel trófico es aproximadamente 1%  de la que se encuentra en el primer nivel trófico.

Como es difícil medir la cantidad de energía contenida en cada nivel trófico, los ecologistas acostumbran usar otras medidas para aproximar la relación entre las cantidades de energía en cada nivel. Una de estas medidas es la biomasa, que es .el peso de materia viva en un nivel trófico. En un ecosistema simple es posible coleccionar y pesar a todos los productores, herbívoros y carnívoros. Los resultados muestran a menudo lo que sucede con la cantidad de energía: el mismo 90 que hay de un nivel trófico al próximo.

Cadenas y redes alimenticias

La transferencia de energía de un nivel trófico al siguiente da como resultado un proceso que se conoce como cadena alimenticia, en donde un organismo consume a otro. Por ejemplo, los árboles de sauce crecen bien en la tierra muy húmeda, quizá cerca de un estanque. Las hojas de los árboles capturan luz del sol y convierten el anhídrido carbónico y el agua en azúcares y otras moléculas orgánicas. Además, las hojas sirven como una fuente de alimento para insectos, como las orugas y escarabajos de hoja que tienen boca para masticar y un sistema digestivo para procesar el alimento. Algunos de estos insectos son comidos por arañas que caen de los árboles al estanque, donde se convierten en el alimento de una rana. Cuando la rana nada de un lirio a otro, un róbalo grande se la come. Un humano puede usar una rana artificial como un señuelo e incitar al róbalo a salir de su escondite. Una cena de pescado es el punto final en esta cadena de eventos que empezaron con las hojas de un árbol de sauce. (Ver figura 5.14.) Esta cadena alimenticia tiene seis niveles tróficos. Cada organismo ocupa un nicho específico y tiene habilidades especiales que lo adaptaron a su nicho; asimismo, cada organismo en la cadena alimenticia está involucrado en la transformación de materia y energía de una forma a otra. Algunas cadenas alimenticias dependen de un suministro constante de pequeños pedazos de materia orgánica muerta que genera situaciones donde la fotosíntesis tiene lugar. Los pequeños pedazos de materia orgánica inerte se llaman detritus. Es posible encontrar cadenas alimenticias de detritus en una gran variedad de situaciones. Los fondos de los lagos profundos y los océanos son oscuros para la fotosíntesis; por ello, los animales y degradadores que viven ahí dependen de las corrientes que les llevan pedazos pequeños de materia orgánica de las capas superiores del agua donde la fotosíntesis tiene lugar. En forma similar, en la mayoría de los arroyos, las hojas y otros desechos orgánicos sirven como fuente principal de materia orgánica y energía. Una planta de tratamiento de agua residual, también es una cadena alimenticia de detritus en la cual las partículas y la materia orgánica disuelta proporcionan una serie de bacterias y protozoarios que usan este material como alimento.

En otro ejemplo, el suelo del bosque recibe hojas que deja la cadena alimenticia del detritus. En las cadenas alimenticias del detritus una mezcla de insectos, crustáceos, gusanos, bacterias y hongos cooperan en el rompimiento de grandes pedazos de materia orgánica, mientras que al mismo tiempo son alimentados entre sí. Cuando una hoja se muere cae al suelo forestal, es colonizada por bacterias y hongos que inician el proceso de descomposición. Un gusano de tierra también se alimenta de la hoja y al mismo tiempo consume las bacterias y los hongos. Si ese gusano de tierra es comido por un pájaro, se vuelve parte de una gran cadena alimenticia que incluye tanto la materia de una cadena alimenticia de detritus como una cadena alimenticia conductora de la fotosíntesis. Cuando varias cadenas alimenticias se superponen y se intersecan, forman una red de alimentos. (Ver figura 5.15.) Este diagrama es típico de las interacciones que tienen lugar en una comunidad. Es probable que cada organismo sea una fuente de alimento para varios organismos; incluso, las redes más simples de alimentos son complejas.

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