Nivel trófico y flujo de energía en los ecosistemas

El nivel trófico dentro de un sistema biológico hace referencia a cada uno de los niveles de flujo de energía dentro de un ecosistema. En este sentido, cada nivel trófico está constituido por un determinado grupo de organismos y diversas especies, que comparten las características de producción o procesamiento de la energía para su propio mantenimiento.

La transferencia de energía de un nivel trófico al otro ocurre de manera dinámica, manteniendo en equilibrio al ecosistema.

Los niveles tróficos dentro de un ecosistema están caracterizados por una secuencia lineal del flujo de la energía, que inicialmente comienza con los productores primarios que se ubican en el nivel trófico basal, los consumidores primarios incluidos en un segundo nivel trófico, los consumidores secundarios y finalmente los organismos descomponedores, que se ubican al final de una cadena compleja de flujo energético.

Esto indica, que la obtención de energía sigue una secuencia a través de la alimentación. Un productor primario será consumido por un consumidor primario y este a su vez por un consumidor secundario; cada uno de estos eslabones que conforman la red trófica se conoce como nivel trófico.

En conjunto, cada nivel de flujo de energía forma parte de múltiples cadenas alimentarias entrelazadas y altamente relacionadas, denominadas redes tróficas. Sabiendo esto, las redes tróficas no constituyen sistemas abiertos en los que la energía fluye de manera libre, sino más bien un sistema cerrado en donde todo organismo y la energía que este presenta termina siendo alimento de otro.

Estructuración de los niveles tróficos

Como hemos mencionado, cada ser vivo forma parte de un nivel trófico e incluso puede pertenecer a varios niveles dependiendo de cómo obtienen la energía para mantenerse dentro del sistema. De manera amplia se han definido tres niveles tróficos principales: productores primarios donde se incluyen a todos los organismos fotosintéticos y procariotas quimio sintéticos; los consumidores primarios y secundarios, constituidos por animales herbívoros y carnívoros y los organismos descomponedores donde se incluyen en gran medida hongos, bacterias y otros procesadores finales de la energía.

Cada depredador puede poseer más de una presa y cada presa (consumidor primario o no) puede ser explotada por más de un depredador. Todas estas relaciones pueden llegar a constituir redes tróficas que involucran decenas de especies.

Entender apropiadamente el flujo de energía entre cada uno de los niveles tróficos es un tema central de la ecología de poblaciones, comunidades y ecosistemas. El flujo de energía entre niveles afecta en gran medida la estabilidad de las poblaciones de muchas especies que forman una red trófica determinada.

Los niveles tróficos están conformados por dos grupos de organismos distintos:

Organismos autótrofos

Este grupo está constituido por aquellos organismos que son capaces de sintetizar su propio alimento. Esto quiere decir, que mediante procesos como la fotosíntesis en el caso de las plantas y algas, la energía proveniente del sol es transformada, gracias a la acción de un complejo enzimático dentro de las células, en alimento que es aprovechado por estos organismos.

Organismos heterótrofos

Este grupo está conformado por organismos que no son capaces de sintetizar sus propios alimentos, por lo cual deben obtener la energía consumiendo otros organismos. Se incluyen los animales herbívoros, carnívoros, carroñeros, hongos y el ser humano.

Nivel trófico 1: Productores primarios

En todas las cadenas tróficas, el primer miembro o eslabón de la cadena es un productor primario. El conjunto de especies que conforman dicho nivel estará determinado por el tipo de ecosistema que se esté evaluando. En cualquier cadena trófica, los organismos productores superan en biomasa a los consumidores primarios y secundarios juntos.

En todos los ecosistemas terrestres, los productores primarios están conformados por una gran cantidad de plantas no vasculares, y plantas vasculares. Por otro lado, en los ecosistemas acuáticos los organismos primarios dominantes están constituidos por algas y protozoos fotosintéticos.

Otros productores primarios que se encuentran en ambientes extremos, obtienen energía a través de procesos quimiosintéticos. Dichos organismos generalmente se encuentran asociados a fuentes de agua hidrotermales cerca de volcanes o en el lecho oceánico.

En todo caso, existe tanta biomasa en el nivel trófico de los productores primarios, que el paso de energía hacia los consumidores primarios es de menos del 20% anual en todo el mundo. En este sentido los organismos herbívoros no aprovechan toda la energía producida y almacenada por las plantas, con la excepción de eventos localizados en los que plagas arrasan con toda la vegetación de un ecosistema.

Todos los organismos en este nivel producen materia orgánica para propiciar su desarrollo a partir de energía inorgánica.

Nivel trófico 2: Consumidores (heterótrofos)

Este nivel trófico está conformado por animales heterótrofos. Todos estos organismos son directamente dependientes de los consumidores primarios.

Consumidores primarios

Dentro de este nivel trófico se incluyen animales herbívoros que consumen plantas y algas. Cada ecosistema tiene su conjunto de animales característicos que conforman dicho nivel.

A pesar de ser consumidores primarios, gran parte de la materia vegetal que consumen los herbívoros terrestres se excreta sin digerir, pasando a ser procesados estos restos por otros niveles tróficos.

La energía obtenida a través de la digestión del material vegetal es empleada para el mantenimiento cotidiano del animal a través del proceso de respiración. Por otro lado, una proporción de la materia vegetal consumida se transforma en biomasa animal y energía de almacenamiento.

Consumidores secundarios

En este nivel trófico se incluyen organismos carnívoros que hacen uso de animales herbívoros (consumidores primarios). Dentro de este grupo pueden incluirse otros animales que hacen uso de otros recursos en varios niveles tróficos.

Consumidores terciarios y cuaternarios

En este nivel trófico se incluyen animales que se alimentan de consumidores secundarios e incluso animales que se incluyen en el nivel terciario. Estos animales se consideran “súper-depredadores”.

Consumidores de quinto nivel: Carroñeros y consumidores de detritus

En este nivel trófico se incluyen animales con dietas especiales, como especies que consumen animales muertos, que no resultan de cacería directa, en estado de descomposición.

También se incluyen animales que consumen porciones vegetales en descomposición, como restos de material vegetal, hojas, raíces, troncos, restos de animales muertos y esqueletos, entre otros.

Nivel trófico 3: organismos descomponedores

Los organismos incluidos en este nivel trófico actúan sobre materia orgánica en descomposición. No son organismos comparables con los consumidores secundarios detritívoros y carroñeros debido a que la materia orgánica procesada por estos organismos es transformada en materia inorgánica que estará disponible para los consumidores primarios, completando el ciclo de la materia en el interior de los ecosistemas.

Los organismos que se incluyen dentro de este nivel trófico son bacterias y hongos, que secretan enzimas sobre el material o absorben pequeñas partículas para luego procesar los productos de la acción enzimática y alimentarse.

Todos estos organismos no son observables a simple vista como el resto de los integrantes de la cadena trófica. Tienen gran importancia debido a que reintegran al ciclo de la materia una gran cantidad de nutrientes para mantener el equilibrio de la naturaleza.

Ejemplos de nivel tróficos

La sabana africana

Los pastizales y agrupaciones de árboles en la sabana africana conforman parte de los productores primarios de dicho ecosistema. Estos organismos vegetales aprovechan la energía proveniente del sol para transformarla en las bio-moléculas necesarias para su mantenimiento, almacenamiento y generación de nueva biomasa vegetal. Además de esto, también extraen micronutrientes del suelo que están disponibles gracias a la actividad de los organismos descomponedores.

Tanto los pastizales como el follaje de los árboles, son aprovechados por animales herbívoros de una gran variedad de especies entre los que se incluyen, cebras, jirafas, gacelas, impalas y elefantes. Todos estos organismos forman parte del nivel trófico de consumidores primarios. Estos últimos son cazados de manera activa por depredadores solitarios y que conforman manadas como leones, hienas y leopardos. Estos mamíferos consumirán gran parte de la presa y aprovecharán la energía contenida en esta.

Los restos serán procesados por animales oportunistas especializados y por los carroñeros, que se consideran los últimos organismos heterótrofos consumidores de tercer y cuarto orden.

Los restos no aprovechables constituirán los recursos básicos de los organismos descomponedores del suelo, que se encargarán de devolver nutrientes inorgánicos al mismo.

Red alimentaria en la Antártida

En un ecosistema marino como la Antártida, los principales productores primarios se corresponden con el conjunto de organismos conocidos como fitoplancton. Al igual que en un ecosistema terrestre, el fitoplancton emplea la energía solar para la producción de energía y almacenamiento de energía.

El fitoplancton es utilizado como alimento por una gran red de animales donde se incluye el krill y el zooplacton herbívoro como consumidores primarios básicos. El plancton carnívoro es un consumidor secundario que emplea como alimento el fitoplancton y el zooplancton herbívoro.

Los peces a su vez, como consumidores terciarios, incluyen en su dieta al plancton carnívoro. Luego entran en la red depredadores grandes como pingüinos, siendo estos consumidores de cuarto nivel, focas leopardos en un quinto nivel trófico y orcas como depredadores de un último nivel (“súper-depredadores”).

Los organismos y bacterias en el agua marina concluyen el procesamiento del material, en un proceso de descomposición que será aprovechado de nuevo por los productores primarios.

No todos los ecosistemas tienen cadenas largas como la que detallamos para el ártico, de hecho, la mayoría de las redes tróficas tienden a ser cortas, con solo cuatro niveles tróficos.

Referencias

1. Curtis, H., & Barnes, N. S. (1994). Invitation to biology. Macmillan.
2. Miller, G. T., de León Rodríguez, I., & Velázquez, V. G. (1994). Ecología y medio ambiente: introducción a la ciencia ambiental, el desarrollo sustentable y la conciencia de conservación del planeta Tierra (No. 574.5 M55Y 1992). Grupo Editorial Iberoamérica.
3. Parga, M. E., & Romero, R. C. (2013). Ecología: impacto de la problemática ambiental actual sobre la salud y el ambiente. Ecoe Ediciones.
4. Rockwood, L. L. (2015). Introduction to population ecology. John Wiley & Sons.