20.8: Cadenas Alimentarias y Redes Alimentarias

Objetivos de aprendizaje

• Comparar y contrastar entre una cadena alimentaria y una red alimentaria
• Describir la eficiencia de transferencia de energía en relación con los niveles tróficos

Cadenas Alimentarias

Una cadena alimentaria es una secuencia lineal de organismos a través de los cuales los nutrientes y la energía pasan a medida que un organismo se come a otro. Cada organismo en una cadena alimentaria ocupa un nivel trófico específico (nivel de energía), su posición en la cadena alimentaria. El primer nivel trófico en la cadena alimentaria son los productores. Los consumidores primarios (los herbívoros y los productores de comer) son el segundo nivel trófico. A continuación están los consumidores de nivel superior. Los consumidores de nivel superior incluyen consumidores secundarios (tercer nivel trófico), que suelen ser carnívoros que comen a los consumidores primarios, y consumidores terciarios (cuarto nivel trófico), que son carnívoros que comen a otros carnívoros. Los consumidores de nivel superior se alimentan de los siguientes niveles trópicos más bajos, y así sucesivamente, hasta los organismos en la parte superior de la cadena alimentaria: los consumidores ápice. En la cadena alimentaria del lago Ontario que se muestra en la Figura\(\PageIndex{1}\), el salmón Chinook es el consumidor ápice en la parte superior de esta cadena alimentaria.

Figura\(\PageIndex{1}\): Estos son los niveles tróficos de una cadena alimentaria en el lago Ontario en la frontera entre Estados Unidos y Canadá. Los niveles tróficos con algas verdes como principal productor, los moluscos y caracoles son los principales consumidores, y los peces pequeños (Sculpin Slimy) son los consumidores secundarios. El consumidor terciario y ápice es el salmón Chinook.

Un factor importante que limita el número de pasos en una cadena alimentaria es la energía. Gran parte de la energía de un nivel trópico al siguiente se pierde como calor, debido a la segunda ley de la termodinámica. Sólo alrededor del 10% de la energía se transfiere de un nivel trófico al siguiente nivel trófico. Así, después de varias transferencias, la cantidad de energía restante en la cadena alimentaria puede no ser lo suficientemente grande como para soportar poblaciones viables a un nivel trófico aún más alto.

Webs Alimentarias

Si bien las cadenas alimentarias son simples y fáciles de analizar, existe un problema al usar las cadenas alimentarias para describir a la mayoría de las comunidades. Incluso cuando todos los organismos se agrupan en niveles tróficos apropiados, algunos de estos organismos pueden alimentarse a más de un nivel trófico. Además, las especies se alimentan y son consumidas por más de una especie. En otras palabras, el modelo lineal de interacciones tróficas, la cadena alimentaria, es una representación hipotética y excesivamente simplista de la estructura comunitaria. Un modelo holístico, que incluye todas las interacciones entre diferentes especies y sus complejas relaciones interconectadas entre sí y con el medio ambiente, es un modelo más preciso y descriptivo. Una red alimentaria es un concepto que da cuenta de las múltiples interacciones tróficas entre cada especie (Figura\(\PageIndex{2}\)).

Figura\(\PageIndex{2}\) Esta red alimentaria muestra las interacciones entre organismos a través de los niveles tróficos. Las flechas apuntan desde un organismo que se consume al organismo que lo consume. Todos los productores y consumidores eventualmente se convierten en alimento para los descomponedores (hongos, moho, lombrices de tierra y bacterias en el suelo). (crédito “zorro”: modificación de obra de Kevin Bacher, NPS; crédito “búho”: modificación de obra de John y Karen Hollingsworth, USFWS; crédito “serpiente”: modificación de obra de Steve Jurvetson; crédito “robin”: modificación de obra de Alan Vernon; crédito “rana”: modificación de obra de Alessandro Catenazzi; crédito” araña”: modificación de obra por “Sanba38"/ Wikimedia Commons; crédito “ciempiés”: modificación de obra por “Bauerph”/Wikimedia Commons; crédito “ardilla”: modificación de obra de Dawn Huczek; crédito “ratón”: modificación de obra de NIGMS, NIH; crédito “gorrión”: modificación de obra de David Friel; crédito “escarabajo”: modificación de obra de Scott Bauer, Servicio de Investigación Agrícola del USDA; crédito “hongos”: modificación de obra de Chris Wee; crédito “molde”: modificación de obra de la Dra. Lucille Georg, CDC; crédito “lombriz de tierra”: modificación de obra por Rob Hille; crédito “bacteria”: modificación de obra de Don Stalons, CDC)

Productividad comunitaria y eficiencia de transferencia

La tasa a la que los productores fotosintéticos incorporan energía del sol se denomina productividad primaria bruta. En un pantano de totora, las plantas solo atrapan 2.2% de la energía del sol que las alcanza. El tres por ciento de la energía se refleja, y otro 94.8% se utiliza para calentar y evaporar el agua dentro y alrededor de la planta. Sin embargo, no toda la energía incorporada por los productores está disponible para los demás organismos en la red alimentaria porque los productores también deben crecer y reproducirse, lo que consume energía. Al menos la mitad del 2.2% atrapado por las plantas de pantano de espadaña se utiliza para satisfacer las necesidades energéticas propias de las plantas.

La productividad primaria neta es la energía que permanece en los productores después de contabilizar las necesidades metabólicas de los productores y la pérdida de calor. La productividad neta está entonces disponible para los consumidores primarios en el siguiente nivel trófico. Una manera de medir la productividad primaria neta es recolectar y pesar el material vegetal producido en un m ² (aproximadamente 10.7 pies ²) de tierra en un intervalo dado. Un gramo de material vegetal (por ejemplo, tallos y hojas), que es en gran parte carbohidrato, produce alrededor de 4.25 kcal de energía cuando se quema. La productividad primaria neta puede variar de 500 kcal/m ² /año en el desierto a 15,000 kcal/m ² /año en una selva tropical.

En una comunidad acuática de Silver Springs, Florida, la productividad primaria bruta (energía total acumulada por los productores primarios) fue de 20,810 kcal/m ² /año (Figura\(\PageIndex{3}\)). La productividad primaria neta (energía disponible para los consumidores) fue de solo 7,632 kcal/m ² /año después de contabilizar la pérdida de energía como el calor y la energía requieren para satisfacer las necesidades metabólicas del productor.

Figura\(\PageIndex{3}\): El flujo de energía a través de un ecosistema primaveral en Silver Springs, Florida. Observe que la energía disminuye con cada incremento en el nivel trófico. El contenido energético de los productores primarios (productividad bruta) es de 20,810 kcal/m ² /año. La productividad bruta de los consumidores primarios es mucho menor, alrededor de 3,368 kcal/m ² /año. La productividad bruta de los consumidores secundarios es de 383 kcal/m ² /año, y la productividad bruta de los consumidores terciarios es de solo 21 kcal/m ² /año. La productividad neta de cada nivel trófico es menor que la productividad bruta debido a que cierta energía se utiliza para satisfacer las necesidades metabólicas (respiración), y algo de energía se pierde como calor. Por ejemplo, la productividad neta de los consumidores primarios fue de 1,103 kcal/m ² /año, solo alrededor de un tercio de la productividad bruta.

Solo una fracción de la energía capturada por un nivel trófico es asimilada a biomasa, lo que la pone a disposición del siguiente nivel trófico. La asimilación es la biomasa del nivel trófico actual después de contabilizar la energía perdida por ingestión incompleta de alimentos, la energía utilizada para realizar el trabajo por ese nivel trófico y la 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. En Silver Springs, solo 1103 kcal/m ² /año de los 7618 kcal/m ² /año de energía disponible para los consumidores primarios fueron asimilados a su biomasa. (La eficiencia de transferencia de nivel trófico entre los dos primeros niveles tróficos fue de aproximadamente 14.8 por ciento).

Atribuciones

Modificado por Kammy Argel a partir de las siguientes fuentes:

2.2.1.1.4: Cadenas Alimentarias y Redes Alimentarias - de Biología por OpenStax (licenciado CC-BY)