Eficiencia de la transferencia de biomasa entre niveles tróficos

Cadenas y redes alimentarias

¿Sabes que comes la luz del sol? Aunque es posible que no recuerde haber mordido nunca los rayos del sol, es cierto. Los alimentos que comemos tienen energía, y esa energía se remonta al sol. Comencemos con organismos que pueden crear su propio alimento utilizando la luz solar, luego sigamos la energía a través de los diferentes niveles tróficos que componen las cadenas alimenticias y las redes alimenticias.

Transferencia de energía a través de la biomasa

Plantas

El primer nivel trófico está formado por plantas. Las plantas tienen la capacidad de absorber energía luminosa y transformarla en energía química a través de un proceso llamado fotosíntesis, por eso se les llama productoras. La mayoría de las plantas utilizan sólo del 3 al 6% de la energía solar disponible. Una enorme cantidad de luz solar llega a la planta, entonces, ¿qué pasa con el resto? Las plantas son generalmente de color verde, lo que significa que reflejan la luz verde y absorben las otras longitudes de onda de la luz. El sombreado, los reflejos y la disponibilidad de agua y nutrientes también pueden afectar la cantidad de energía que pueden absorber las plantas.

Una hoja que refleja la luz verde.

Absorber solo el 3% de la luz disponible puede no parecer mucho, pero es suficiente para que las plantas generen alimento siempre que haya suficiente agua y tierra. Gran parte de esa energía se almacena en los enlaces químicos de la glucosa y los almidones, que forman la biomasa de la planta. Las plantas también utilizan algunos para respirar o intercambiar gases con el medio ambiente. También se usa algo de energía para producir metabolitos secundarios, que es cualquier compuesto que no esté directamente involucrado en el crecimiento o la reproducción. La nicotina, un veneno que disuade a los insectos de comer plantas, es un buen ejemplo de metabolito secundario. De todos estos usos de la energía, solo la biomasa (más una pequeña cantidad de metabolitos) pasa al siguiente paso de la cadena alimentaria.

Herbívoros

El segundo nivel trófico son los herbívoros, o consumidores primarios, que son organismos que solo comen material vegetal. ¡También comen mucho! Piense en lo que hacen los grillos, las vacas, los caballos y los ciervos durante la mayor parte del día. Deambulan en busca de comida y luego la comen. La energía de la biomasa vegetal es relativamente poco densa en comparación con la biomasa animal. Por eso los herbívoros tienen que comer mucho.

Si comenzamos con un valor arbitrario de 1000 unidades de energía en la biomasa vegetal que come un herbívoro, el herbívoro solo pasará 100 unidades de energía al siguiente paso en la cadena alimentaria. ¡Esto es 100/1000, que es solo 1/10 o 10%! La energía no puede simplemente desaparecer, entonces, ¿a dónde va? Los animales respiran y se mueven. Además de encontrar comida, necesitan reproducirse y esconderse de los depredadores. Algunos de los alimentos que ingieren no son fácilmente digeribles y se excretan como heces que aún contienen energía, y muchos de sus cuerpos no son comestibles, incluidos los huesos, los dientes y el pelaje.

Depredadores

El tercer nivel trófico lo ocupan los consumidores secundarios, que suelen ser pequeños depredadores como ratones, ranas y peces. Los consumidores secundarios comen herbívoros, lo que tiene algunas ventajas. Las células animales no tienen pared celular, lo que las hace fáciles de digerir, y la proteína (tejido muscular) tiene un alto contenido energético. Sin embargo, de las 100 unidades de energía disponibles para los consumidores secundarios, solo pasan 10 unidades. Nuevamente, esto es solo 10/100, que es 1/10 o 10%. De la energía total consumida por el herbívoro, solo 10/1000 – 1/100, o 1% – está disponible para el siguiente nivel trófico.

Las 90/100 unidades de energía que no se transmiten son utilizadas por el consumidor secundario. Mucho se utiliza para la caza. Se necesita mucha energía para acechar y perseguir a sus presas, y no siempre tienen éxito. Al igual que los herbívoros, también tienen que respirar, reproducirse, esconderse y desarrollar huesos y otras partes del cuerpo no comestibles. Para los depredadores secundarios, esto puede incluir garras y dientes afilados, así como equipo de protección como escamas. También tienen que eliminar todas las partes de los herbívoros que son comestibles, pero inutilizables, como los huesos pequeños.

Los consumidores terciarios, como las serpientes y los mapaches, tienen 10 unidades de energía disponibles en biomasa, y solo transmiten 1/10 (10%) a los depredadores de nivel superior (consumidores cuaternarios). 9/10 de la energía disponible para ellos (9/1000 unidades en total) se utilizan para la respiración, el movimiento y la formación de huesos.

El último eslabón de cualquier cadena alimentaria son los consumidores cuaternarios, que son depredadores ápice como halcones, leones y grandes tiburones blancos. Un depredador ápice es aquel que no tiene muchos depredadores, si es que los hay, que comúnmente se los comen. Tienen a su disposición 1/1000 unidades de energía, y las usan todas para cazar, mover, reproducir y defender territorios.

SC representa a los consumidores secundarios, TC representa a los consumidores terciarios y QC representa a los consumidores cuaternarios.

Existe un impacto significativo en las especies debido específicamente a la baja eficiencia de la transferencia de energía. La bioacumulación es el proceso mediante el cual las toxinas absorbidas inicialmente por las plantas en niveles relativamente bajos se concentran en el tejido animal en cantidades crecientes a medida que asciende por la cadena alimentaria. Piense en esto como una pirámide inversa. Los niveles más bajos de toxinas están en los productores y los niveles más altos de toxinas están en los depredadores cuaternarios. Esto amenaza la supervivencia de depredadores de nivel superior.

Resumen de la lección

La luz solar es un recurso fundamental para el crecimiento de las plantas para producir la biomasa que es el comienzo de la cadena alimentaria. Las plantas absorben solo del 3 al 6% de la energía luminosa disponible para ellas porque rechazan la luz verde y no pueden realizar la fotosíntesis perfectamente en todas las condiciones. Las plantas respiran, lo que significa que intercambian gases con el aire, y esto requiere energía, pero la mayor parte del resto de la energía absorbida genera biomasa.

Los herbívoros, o consumidores primarios, solo comen plantas. La cadena alimentaria continúa con los consumidores secundarios que comen herbívoros, seguidos por los consumidores terciarios que se comen a los consumidores secundarios, y termina con los consumidores cuaternarios que son los principales depredadores.

Cada nivel trófico en la cadena alimenticia solo transmite solo 1/10 de la energía inicial disponible del nivel anterior. 9/10 de la energía disponible para cada nivel trófico se utiliza para alimentar actividades como la respiración, el crecimiento de partes del cuerpo indigestas y el movimiento. También se pierde algo de energía a través de la excreción de alimentos no digeribles en forma de heces.

Un impacto del bajo nivel de eficiencia entre niveles tróficos es la bioacumulación, que es el nivel creciente de toxinas que se acumulan en niveles tróficos más altos.