46.2C: Transferencia de Energía entre Niveles Tróficos

Objetivos de aprendizaje

• Ilustrar la transferencia de energía entre niveles tróficos

Grandes cantidades de energía se pierden del ecosistema entre un nivel trófico y el siguiente nivel a medida que la energía fluye de los productores primarios a través de los diversos niveles tróficos de consumidores y descomponedores. La razón principal de esta pérdida es la segunda ley de la termodinámica, que establece que cada vez que la energía se convierte de una forma a otra, hay una tendencia hacia el desorden (entropía) en el sistema. En los sistemas biológicos, esto significa que una gran cantidad de energía se pierde como calor metabólico cuando los organismos de un nivel trófico son consumidos por el siguiente nivel. La medición de la eficiencia de transferencia de energía entre dos niveles tróficos sucesivos se denomina eficiencia de transferencia de nivel trófico (TLTE) y se define por la fórmula:

tlte=ProductionAtpresentTrophicLevelProductionAtPreviousStrophicLevelX100tlte=ProductionAtpresentTrophicLevelProductionPreviousStrophicLevelX100

En Silver Springs, el TLTE entre los dos primeros niveles tróficos fue de aproximadamente 14.8 por ciento. La baja eficiencia de la transferencia de energía entre niveles tróficos suele ser el factor principal que limita la longitud de las cadenas alimentarias observadas en una red alimentaria. El hecho es que, después de cuatro a seis transferencias de energía, no queda suficiente energía para soportar otro nivel trófico. En la red alimentaria del ecosistema del lago Ontario, solo se produjeron tres transferencias de energía entre el productor primario (algas verdes) y el consumidor terciario, o ápice, (salmón Chinook).

Figura\(\PageIndex{1}\): Red alimentaria del lago Ontario: Esta red alimentaria muestra las interacciones entre organismos a través de niveles tróficos en el ecosistema del lago Ontario. Los productores primarios se describen en verde, los consumidores primarios en naranja, los consumidores secundarios en azul y los consumidores terciarios (ápice) en morado. Las flechas apuntan desde un organismo que se consume al organismo que lo consume. Observe cómo algunas líneas apuntan a más de un nivel trófico. Por ejemplo, el camarón zarigüeya se alimenta tanto de productores primarios como de consumidores primarios.

Los ecologistas tienen muchos métodos diferentes para medir las transferencias de energía dentro de los ecosistemas. Algunas transferencias son más fáciles o más difíciles de medir dependiendo de la complejidad del ecosistema y de cuánto acceso tienen los científicos para observar el ecosistema. Es decir, algunos ecosistemas son más difíciles de estudiar que otros; a veces hay que estimar la cuantificación de las transferencias de energía.

Eficiencia neta de producción

Otro parámetro principal que es importante para caracterizar el flujo de energía dentro de un ecosistema es la eficiencia neta de producción. La eficiencia neta de producción (NPE) permite a los ecologistas cuantificar con qué eficiencia los organismos de un determinado nivel trófico incorporan la energía que reciben a la biomasa. Se calcula utilizando la siguiente fórmula:

npe=netconsumerProductividadAsimilaciónX100NPE=NetConsumerProductividadAsimilaciónX100

La productividad neta del consumidor es el contenido energético disponible para los organismos del siguiente nivel trófico. La asimilación es la biomasa (contenido energético generado por unidad de área) del nivel trófico actual después de contabilizar la pérdida de energía por ingestión incompleta de alimentos, energía utilizada para la respiración y energía perdida como desperdicio. La ingestión incompleta se refiere al hecho de que algunos consumidores comen solo una parte de sus alimentos. Por ejemplo, cuando un león mata a un antílope, se lo comerá de todo excepto la piel y los huesos. Al león le falta la médula ósea rica en energía dentro del hueso, por lo que el león no hace uso de todas las calorías que su presa podría proporcionar.

Así, el NPE mide la eficiencia con la que cada nivel trófico usa e incorpora la energía de su alimento a la biomasa para alimentar el siguiente nivel trófico. En general, los animales de sangre fría (ectotermos), como invertebrados, peces, anfibios y reptiles, utilizan menos de la energía que obtienen para la respiración y el calor que los animales de sangre caliente (endotermas), como aves y mamíferos. El calor extra generado en las endotermas, aunque una ventaja en cuanto a la actividad de estos organismos en ambientes más fríos, es una desventaja importante en términos de NPE. Por lo tanto, muchas endotermas tienen que comer con más frecuencia que los ectotermos para obtener la energía que necesitan para sobrevivir. En general, la NPE para ectotermos es un orden de magnitud (10x) mayor que para las endotermas. Por ejemplo, el NPE para una oruga que come hojas se ha medido en 18 por ciento, mientras que el NPE para una ardilla que come bellotas puede ser tan bajo como 1.6 por ciento.

La ineficiencia del uso de energía por parte de animales de sangre caliente tiene amplias implicaciones para el suministro de alimentos del mundo. Es ampliamente aceptado que la industria cárnica utiliza grandes cantidades de cultivos para alimentar al ganado. Debido a que el NPE es bajo, gran parte de la energía de la alimentación animal se pierde. Por ejemplo, cuesta alrededor de $0.01 producir 1000 calorías dietéticas (kcal) de maíz o soja, pero aproximadamente $0.19 producir un número similar de calorías cultivando ganado para el consumo de carne bovina. El mismo contenido energético de la leche del ganado bovino también es costoso, a aproximadamente $0.16 por 1000 kcal. Gran parte de esta diferencia se debe al bajo NPE del ganado. Así, ha habido un movimiento creciente a nivel mundial para promover el consumo de alimentos no cárnicos y no lácteos para que se desperdicie menos energía alimentando a los animales para la industria cárnica.

Puntos Clave

• La energía disminuye a medida que sube los niveles tróficos porque la energía se pierde como calor metabólico cuando los organismos de un nivel trófico son consumidos por organismos del siguiente nivel.
• La eficiencia de transferencia de nivel trófico (TLTE) mide la cantidad de energía que se transfiere entre niveles tróficos.
• Por lo general, una cadena alimentaria no puede sostener más de seis transferencias de energía antes de que se agote toda la energía.
• La eficiencia neta de producción (NPE) mide la eficiencia con la que cada nivel trófico usa e incorpora la energía de sus alimentos a la biomasa para alimentar el siguiente nivel trófico.
• Las endotermas tienen un NPE bajo y utilizan más energía para el calor y la respiración que los ectotermos, por lo que la mayoría de las endotermas tienen que comer más a menudo que los ectotermos para obtener la energía que necesitan para sobrevivir.
• Dado que el ganado y otros animales tienen NPE bajos, resulta más costoso producir contenido energético en forma de carne y otros productos animales que en forma de maíz, soja y otros cultivos.

Términos Clave

• asimilación: la biomasa del nivel trófico actual después de contabilizar la pérdida de energía por ingestión incompleta de alimentos, energía utilizada para la respiración y energía perdida como desperdicio
• productividad neta del consumidor: contenido energético disponible para los organismos del siguiente nivel trófico
• eficiencia neta de producción (NPE): medida de la capacidad de un nivel trófico para convertir la energía que recibe del nivel trófico anterior en biomasa
• eficiencia de transferencia de nivel trófico (TLTE): eficiencia de transferencia de energía entre dos niveles tróficos sucesivos