Flujo de Energía en Ecosistemas: Producción, Productividad y Bioacumulación

Transferencia de Energía en Cadenas Tróficas

La energía se transfiere de unos niveles a otros a lo largo de una cadena trófica en forma de biomasa. El concepto de producción representa la cantidad de energía que fluye por cada nivel trófico. La producción primaria es la energía fijada por los organismos autótrofos y la producción secundaria la correspondiente al resto de los niveles tróficos. En ambos casos hay que diferenciar entre:

• Producción bruta: cantidad de energía fijada en cada nivel trófico por unidad de tiempo. Si nos referimos a los productores, este concepto representará el total fotosintetizado por día o año. Si se trata de los consumidores, corresponderá a la cantidad de alimento asimilado respecto al total ingerido.
• Producción neta: es la energía almacenada en cada nivel trófico por unidad de tiempo. Es la energía que queda tras restar de la producción bruta la energía consumida en el proceso respiratorio. Se expresa como: PN = PB - R

Limitación del Número de Eslabones en las Cadenas Tróficas

La regla anterior explica la razón por la cual el número de eslabones es tan limitado:

• Primer nivel: solo un pequeño porcentaje de la energía solar incidente es aprovechada en el proceso de fotosíntesis y transformada en materia orgánica. El total de materia orgánica elaborada por unidad de tiempo corresponde a la producción primaria bruta, de la que hay que restar el gasto respiratorio. El resultado final es la producción primaria neta o energía almacenada por unidad de tiempo y que se acumula en forma de biomasa en el organismo.
• Resto de los niveles: no toda la energía de alta calidad acumulada por los productores en forma de biomasa se transfiere a los herbívoros, tan solo lo hace un 10% aproximadamente. No todos los organismos de los primeros niveles son ingeridos o no en su totalidad por los siguientes, sino que siempre hay pérdidas energéticas en forma de calor. Además, no todo lo comido es digerido, sino que una parte no ingresa en el organismo y es desechada y expulsada por las heces, cuyo destino final es transformarse en materia inorgánica y calor, por la acción de los descomponedores. El total digerido y fijado al ser vivo corresponde a la producción secundaria bruta de la que hay que restar el gasto respiratorio, resultando la producción secundaria neta, que es la que se incorpora a la biomasa de los herbívoros, provocando su incremento.

Productividad, Tiempo de Renovación y Eficiencia

• Productividad: es la relación que existe entre la producción neta y la biomasa. Sirve para valorar la riqueza de un ecosistema o nivel trófico, y representa la velocidad con que se renueva la biomasa.
• Tiempo de renovación: es el periodo que tarda en renovarse un nivel trófico. Se expresa mediante la relación: B/Pn, y se puede medir en días, años, etc.
• Eficiencia: representa el rendimiento de un nivel trófico o de un sistema y se calcula mediante el cociente salidas/entradas. La eficiencia de los productores se calcula mediante la relación energía asimilada/energía incidente. Si calculamos el cociente Pn/Pb, estaremos midiendo la cantidad de energía incorporada a cada nivel respecto al total asimilado, constatando las pérdidas respiratorias, que referidas al caso del fitoplancton son del 10 al 40%, rebasando el 50% en el caso de la vegetación terrestre.

Aprovechamiento Energético y Alimentación Humana

La rentabilidad de los consumidores se suele valorar en función de la relación Pn/alimento total ingerido o, como acostumbran los ganaderos, engorde/alimento ingerido. En el caso del ser humano, desde el punto de vista del aprovechamiento energético, es más eficiente una alimentación fundamentalmente herbívora. Sin embargo, según recomienda la FAO, para una alimentación completa es necesario añadir a la dieta unos 60 gramos de proteínas al día. Desde el punto de vista del aprovechamiento energético, teniendo en cuenta la regla del 10%, es más eficiente una alimentación a partir del primer nivel, ya que se aprovecha más la energía y se podrá alimentar a un mayor número de individuos.

El Problema Ambiental de la Bioacumulación

Los contaminantes procedentes del medio externo ingresan en las cadenas tróficas y se transfieren junto con la materia y la energía de unos a otros niveles. Se denomina bioacumulación al proceso de acumulación de sustancias tóxicas, como metales pesados (mercurio y plomo) o de compuestos orgánicos sintéticos, en organismos vivos, en concentraciones cada vez mayores y superiores a las registradas en el medio ambiente. Ocurre cuando las sustancias ingeridas no pueden ser descompuestas ni excretadas. La sustancia bioacumulada puede proceder del suelo, del aire o del agua o de organismos vivos. Su introducción en los organismos puede ser por vía digestiva, respiratoria o cutánea. Debido a la incapacidad de metabolizar la sustancia tóxica, con el tiempo, se va acumulando en las grasas o en los órganos internos sin que puedan ser eliminados, hasta alcanzar concentraciones tales que causen lesiones graves o la muerte. Dicha concentración va alcanzando progresivamente valores más elevados a lo largo de la cadena trófica.