Introducción.
El ecosistema es continuamente atravesado por un flujo de
energía.
Los distintos elementos necesarios para construir la energía
viva van a seguir unos flujos cíclicos llamados ciclos biogeoquímicos.
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| Flujos de Energía en el Ecosistema |
Ciclo del carbono: Ciclo del carbono y fotosíntesis.
El uno producto químico del que se adquiere carbono es el
dióxido de carbono. Es usado, sobre todo, por organismos autótrofos
fotosintéticos. Se oxida y se reduce y se vuelve a recuperar.
La energía de la luz pasa a energía química y después se
desprende como calor, que es una forma de energía inútil. No puede volver a ser
utilizada.
La fuente primaria de energía de cualquier ecosistema es la
radiación solar. Solo se aprovechan determinadas longitudes de onda. Hay
fundamentalmente tres franjas de longitudes de onda, los ultravioleta, con
longitudes de onda menores de 300nm, la luz infrarroja, con longitudes de onda
mayores de 700nm y la luz visible con longitudes de onda entre 590 y 700nm.
La luz ultravioleta supone un 10% del total y es casi
totalmente parada por el ozono. La infrarroja no es utilizable y llega
alrededor del 45%. Solo provoca calentamiento. La luz visible es la que más se
utiliza. Es la que menos reflejada o absorbida en la atmósfera, la que mejor
llega. Supone un 45% del total. Su facilidad de atravesar fluidos hace que
pueda realizarse fotosíntesis incluso debajo del agua.
Tampoco se aprovecha toda la radiación visible. Se utilizan
sobre todo las bandas roja y violeta.
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| Aprovechamiento de radiaciones |
Cadenas tróficas: Transferencia de materia y energía.
A las vías de transferencia de materia y energía a través de
los organismos de una comunidad se les denomina cadenas tróficas. Siguen una
serie de niveles tróficos.
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| Cadenas tróficas. |
Podemos comparar esta cadena trófica con una vía metabólica
más. Cada nivel sería uno de los metabolitos. La concentración sería el
equivalente a la biomasa. Los metabolitos estarían en estado estacionario y
cuando el ecosistema se encuentra en una situación normal, la concentración de
todos los niveles son constantes. Son estructuras disipativas.
Hay distintos tipos de cadenas tróficas. Son diferentes las
cadenas de depredadores a las cadenas de parásitos. Los organismos,
sucesivamente, en los niveles se van haciendo menores en número y mayores en
tamaño (aunque esto es muy general, no puede aplicarse siempre). Por ejemplo:
En el caso del parasitismo, ocurre justo lo contrario. Los
depredadores son cada vez menores y más numerosos:
Prado → Vacas →
Pulgas → Flagelados
Aquí parece que un individuo es comido por otro y este por
otro. El pino no es solo comida para pulgones, hay otros seres vivos que se
alimentan de él. Se van creando ramificaciones. Muchas veces un individuo,
además, puede pertenecer a más de un nivel trófico.
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| Gráfico de cadenas tróficas. |
Pirámides ecológicas.
Las pirámides ecológicas se pueden construir de distintas
maneras: en fundón del número de individuos, de la biomasa o de la energía.
Una pirámide realizada en función del número de individuos
podría presentar la siguiente forma:
Pero también podría darse una pirámide como esta, cuando los
productores son, por ejemplo, los árboles de un bosque:
Y en el caso de que se hiciera una pirámide con parásitos,
esta sería inversa, es decir:
Como vemos, la pirámide de número de individuos puede ser
muy diferente en función de la relación que se establezca. Pero si usamos la
biomasa, obtendremos una pirámide triangular en los tres casos anteriores (los
productores siempre suponen mucha más biomasa que los herbívoros y los
parásitos). En cambio, volveríamos a tener una pirámide no triangular en el caso
de ecosistemas acuáticos, en los que el productor primario es el fitoplancton.
Lo que ocurre es que el fitoplancton, aunque con menos masa, se reproduce muy
deprisa y ese valor no lo tenemos en cuenta a la hora de hacer la pirámide.
Lo que igualará a todas las pirámides es la medición de la
energía o la producción. La base de las pirámides es proporcional a la cantidad
de energía que se fija por unidad de tiempo. En todos los casos habrá una
pirámide triangular. Solo se utiliza un porcentaje de energía con respecto al
nivel anterior. La pérdida de energía de un nivel a otro es aproximadamente de
un 80-90%. De ahí que las cadenas tróficas solo tienen un número de escalones,
habrá un momento en que no quede nada de energía aprovechable.
Producción.
Es la cantidad de energía transformada o fijada por unidad
de tiempo, independientemente de cómo se produzca, es decir, puede que los
individuos crezcan en tamaño o se estén reproduciendo (creciendo en número).
Podría medirse en Kcal/m2/día. Pero es difícil medir las
Kcal. Se puede usar biomasa incorporada por unidad de tiempo, que no es lo
mismo pero si una buena aproximación. Muchas veces y debido a esto, se confunde
biomasa y producción de un nivel, que no están relacionados e incluso pueden
tener una relación inversa.
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| Flujo de Producción |
El 1 es un sistema de renovación rápida, tiene una elevada
producción y puede estar representando, por ejemplo, un prado de hierba verde
que crece muy deprisa, siendo la salida los herbívoros que consumen esta
hierba, por ejemplo. en el caso 2 tenemos menos producción, una salida menor,
pero sin embargo obtenemos más biomasa. La poca producción podría ser por
ejemplo un prado de hierba dura, que crece poco y casi no se reproduce.
A nivel de producción de una cadena trófica hay que
distinguir entre varios tipos de producción, la primaria (P) que es la
velocidad a la que el primer nivel produce la energía y la producción
secundaria (Ps) que es la que producen los niveles superiores.
La producción primaria puede ser de dos tipos, la
fotosíntesis y la respiración. Los demás tipos de producción solo tendrán una.
Dentro de la producción primaria, tendremos la producción bruta (PB) que se
refiere a la fotosíntesis en un tiempo dado, que queda representada por lo que
la planta sintetizó en la fotosíntesis. La producción neta (PN) es la
producción bruta menos lo que la planta consumió en la respiración durante ese
tiempo, es decir, PN=PB-R1.
En los demás niveles ya no se habla de producción bruta. De
lo que ha asimilado, habrá que restar la respiración y a eso se le llamará
producción secundaria. PS=A-R.
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| Flujo de Energía en el Ecosistema |
En este esquema, tenemos que:
- LT es la luz total. Supone alrededor de 3000Kcal/m2/día.
- La luz asimilada, LA es alrededor del 50% del total (1500Kcal/m2/día).
- La producción bruta, PB, es alrededor del 2%. Unos de 30Kcal/m2/día.
- R1 es la pérdida por la respiración. Supone una pérdida de del 50%. Por lo tanto nos quedan 15Kcal/m2/día.
- Tras la respiración nos queda la producción neta, PN, que es lo máximo que puede ser captado por el nivel siguiente.
- Existen más pérdida. Por una parte está la energía no utilizada, Nu.
- I1 es la energía disponible por el nivel siguiente. Es decir, lo que se comerá el herbívoro.
- Una parte de lo que coma el herbívoro, no podrá ser asimilado. Lo hemos denominado Na.
- Nos queda, por lo tanto, lo que ha asimilado el herbívoro, A1.
- Parte de lo que ha asimilado se pierde por respiración. Lo que queda es la producción secundaria 1, PS1. A1=R2+PS1. La PS1 es la producción secundaria de los herbívoros.
La energía no utilizada (Nu) y no asimilada (Na) de todos
los niveles, constituida por materia orgánica, va a parar a los
descomponedores. Estos lo transforman en calor y materia inorgánica.
El paso de un nivel al siguiente supone que se aproveche de
un 10 a un 20%. De las 15Kcal/m2/día que quedan después de R1, en la PS2 quedan
solo 0,15Kcal/m2/día.
Eficiencias ecológicas.
Son proporciones (porcentaje) entre el flujo de energía de
una comunidad entre dos puntos distintos. Los podemos establecer como queramos,
entre niveles o en un solo nivel. Tendríamos la eficiencia de absorción, es
decir, la proporción que existe entre la energía absorbida en un nivel respecto
a la del inferior, es decir:
En el caso de los herbívoros, sería el porcentaje entre I1 y
La (luz absorbida). En carnívoros I sería el porcentaje entre I1 e I2.
En los productores no son el todo equivalentes, ya que no
tienen nivel anterior.
La eficiencia de asimilación de un nivel será la asimilación
de ese nivel respecto a la del nivel anterior. Es decir:
En los carnívoros será el porcentaje entre A2 y A1. En los
herbívoros será el porcentaje entre A1 y PB (producción bruta).
En los productores podemos medir la asimilación basándonos
en la relación entre la producción bruta y la luz absorbida (LA) o la luz total
(LT). Como el resultado no es el mismo, debe quedar claro.
La eficiencia de producción será la relación que existe
entre la producción de un nivel respecto al del anterior. Es decir:
Con los productores habría que indicar de nuevo con qué
comparamos la producción neta (PN). Lo más habitual es relacionarlo con la luz
total (LT).
En la práctica estas medidas son bastante difíciles de
calcular. Los ecólogos han llegado al acuerdo de que, en todos ellos, el
porcentaje rondará el 10%.
Hay otras eficiencias que se pueden medir dentro del mismo
nivel:
Si vemos un esquema:
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| Esquema de eficiencias. |
Para que estas eficiencias tengan un significado práctico
deben utilizarse las mismas unidades en numerador y denominador, consiguiendo
así que el porcentaje sea adimensional.
En un ecosistema en el que ha evolucionado y se ha llegado a
un clímax, la biomasa tiende a mantenerse constante. Dentro de un escalón se
pierde tanto como se gana:
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| Flujos y biomasa constante. |
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