Dinámicas de consumo y ciclos bio-geoquímicos. {por terminar}

Índice.

1. Introducción..............................................................

2. Cadenas tróficas.......................................................

2.1 Componentes..........................................................

2.2 Niveles de organización.........................................

3. Redes tróficas...........................................................

4. Flujo de energía y de materia...................................

4.1 Pirámides tróficas...................................................

5. Ciclos bio-geoquímicos............................................

6. Esquemas y mapas conceptuales............................

7. Artículos sobre el tema.............................................

8. Noticias sobre el tema..............................................

9. Juegos y actividades................................................

10. Imágenes graciosas................................................

11. Bibliografía..............................................................

1. Introducción.

Dentro de un ecosistema, los organismos de diferentes especies interactúan de numerosas formas; pueden competir entre sí, apoyarse los unos a otros mediante relaciones simbióticas o depredarse, ésto último significando la entrada a los primeros eslabones de una cadena alimenticia. 

2. Cadenas tróficas.

Una cadena trófica corresponde a una secuencia lineal de organismos donde la energía y nutrientes pasan de un ser vivo a otro a través del consumo. Las cadenas tróficas se representan mediante flechas; donde la punta indica al organismo que se alimenta del otro, en otras palabras, cada individuo se alimenta del que procede. [Dirigirse a la figura 1 para observar un ejemplo.]

Figura 1. Cadena trófica.

Sin embargo, si analizamos esta secuencia, nos daremos cuenta que no es la única. Las serpientes no siempre son depredadas por águilas, ni se alimentan exclusivamente de sapos.

2.1 Componentes.

• Los productores (también llamados autótrofos) son aquellos organismos que sintetizan compuestos orgánicos complejos (carbohidratos, grasas y proteínas) a partir de materia inorgánica simple presente en el entorno. Los autótrofos constituyen a la base de todo ecosistema del planeta.

• Existen dos tipos de autótrofos; foto-autótrofos y quimio-autótrofos.

• Un organismo foto-autótrofo utiliza los fotones provenientes de la luz del sol a modo de fuente energética para llevar a cabo la síntesis de su alimento, realizando un proceso llamado fotosíntesis.

• Mientras que los quimio-autótrofos obtienen la energía que utilizarán a través de las reacciones químicas inorgánicas de su entorno, realizando la síntesis de alimento en un proceso llamado quimiosíntesis.

Figura 2. Venado, animal herbívoro.

• Los consumidores (o heterótrofos) son incapaces de producir su alimento, viéndose obligados a obtenerlo de otros organismos. Corresponden al grupo más abundante del planeta.

• Los herbívoros son los animales que se alimentan de hierbas y plantas. [dirigirse a la figura 2 para observar un ejemplo de estos organismos]

• Los carnívoros basan su alimentación en el consumo de carne, que puede provenir de otros organismos vivos (depredación).

Figura 3. Panda rojo, omnívoro.

Si los organismos se alimentan tanto de carne, como de plantas, se dice que son omnívoros. [dirigirse a la figura 3 para observar un ejemplo de estos organismos].


Los detritívoros son organismos que se alimentan de restos de animales y plantas. Triturándolos y procesándolos de modo que quedan a la disposición de los descomponedores.

•  La mayor parte de los deshechos es utilizada por los descomponedores. Organismos capaces de degradar la materia orgánica muerta proveniente de los demás niveles tróficos, generando moléculas simples que son re-utilizadas por los productores.

2.2 Niveles de organización.

Dependiendo de sus interacciones alimenticias en la cadena, los organismos participantes se pueden clasificar en los siguientes niveles de organización o "eslabones".

• Quienes se alimentan de productores reciben el nombre de consumidores primarios. Por ende, todos los organismos herbívoros caen en esta categoría.

• Si se alimentan de consumidores primarios, se les denomina consumidores secundarios. Numerosos carnívoros caen en esta categoría.

• En muchos sistemas es posible encontrar organismos que se alimentan de consumidores secundarios. Carnívoros que depredan a otros carnívoros y reciben el nombre de consumidores terciarios.

Figura 4. águila, súper-depredador.

• Algunas cadenas poseen niveles adicionales. Grandes cazadores que consumen incluso otros depredadores. Éstos son los súper-depredadores o consumidores cuaternarios. [dirigirse a la figura 4 para observar un ejemplo de estos organismos]

• Los descomponedores no siempre aparecen en los diagramas, sin embargo, son elementos fundamentales en la mantención de un ecosistema. Son como un "grupo a parte" de los participantes más comunes (productores, consumidores primarios, etc.)

3. Redes tróficas.

No todos los flujos de materia y energía pueden explicarse en forma lineal. Los omnívoros son el ejemplo más claro de ello, pues se alimentan de organismos pertenecientes a diferentes niveles tróficos. Además, los participantes de la cadena suelen tener varios predadores o consumen más de una especie. Factores como estos, hacen necesaria la aparición de una red trófica; que es un conjunto de cadenas tróficas interconectadas, que tienen el propósito de explicar las complejas interacciones alimenticias a nivel de ecosistema. Al igual que las cadenas tróficas, las redes tróficas se representan mediante flechas.

Existen dos tipos de redes tróficas.

• El primer tipo, es el de pastoreo; donde la base son los productores. Es aquel gráfico que todos hemos visto y que excluye en su totalidad la participación de descomponedores y detritívoros.

• El segundo tipo, es el de detritos; éste gráfico inicia con la presencia de restos de materia orgánica, que son el alimento de los detritívoros. Los miembros de una red trófica detritívora (como los gusanos) pueden servir de alimento para organismos de la red trófica de pastoreo, de modo que ambas redes se hayan conectadas. [Dirigirse a la figura 5 para observar una  red trófica de pastoreo que alimenta a una red trófica de detritos. La red de detritos se encuentra simplificada en la zona inferior del diagrama]

Figura 5. Red trófica.

4. Flujo de energía y de materia.

En una cadena trófica, los productores actúan como primeros eslabones de la cadena alimenticia, sintetizando moléculas orgánicas por sus propios medios. Los enlaces químicos de estas moléculas, contienen energía; ésta puede ser utilizada como alimento de los consumidores primarios, quiénes serán depredados por los secundarios, y luego estos por los terciarios. La energía es uno de los factores limitantes de la longitud de la cadena trófica.

Figura 6. Hongo descompone

dor.

Podríamos decir que los dos organismos más importantes de las redes tróficas serían los descomponedores y productores. Éstos organismos permiten la creación de un ciclo. Los productores son la vía de entrada de la energía a la red (si desaparecieran sería imposible mantener un ecosistema). Y los descomponedores se encargan de degradar los deshechos producidos por las interacciones alimenticias, generando materia inorgánica que puede ser re-utilizada por los productores en un ciclo futuro.

Tan solo el 10% de la energía almacenada en los enlaces de la materia orgánica de un nivel trófico, pasa al siguiente. En otras palabras, la energía disminuye en factor de 10 al saltar de un nivel a otro. [dirigirse a la figura 7 para entender mejor cómo la energía fluye en las cadenas].

Las principales razones de esta pérdida son:

• La incapacidad del consumidor de digerir todas las moléculas orgánicas.
• La pérdida de energía en forma de calor.

4.1 Pirámides tróficas.

Las pirámides tróficas son representaciones visuales que nos permiten observar las variaciones de algunas características, como la energía o la bio-masa, al pasar de un nivel trófico a otro. Cada nivel trófico se representa con un rectángulo. La base corresónde a los autótrofos y sobre ella, de forma ordenada, se disponen los demás niveles tróficos.

• Pirámides tróficas de energía: los rectángulos representan la cantidad de energía almacenada en el nivel trófico y que está disponible para el siguiente nivel. En la base se encuentran los productores (siempre van a constituir al nivel de mayor energía).

Figura 7. Pirámide de energía.

• Pirámides tróficas de cantidad: los rectángulos representan el número de individuos presentes por nivel trófico. Las pirámides de este tipo pueden adoptar cualquier forma. Los insectos herbívoros (consumidores primarios) acostumbran a estar en cantidades superiores a los productores.

 

Figura 8. Pirámide de cantidad.

• Pirámides tróficas de bio-masa: los rectángulos se construyen con la cantidad de materia orgánica de cada nivel trófico. Generalmente las cantidades de bio-masa de los niveles inferiores es mayor que la de los superiores, pero hay excepciones donde se producen pirámides invertidas. Este fenómeno suele ocurrir en los ecosistemas marinos, donde los productores (fito-plancton) tienen poca bio-masa respecto a los consumidores primarios.

Figura 9. Pirámide de bio-masa.

5. Ciclos bio-geoquímicos.

"La energía fluye de manera direccional a través de los ecosistemas de la Tierra; generalmente entra en forma de luz solar y sale en forma de calor. Sin embargo, los componentes químicos que forman a los seres vivos son diferentes: se reciclan.

Los seis elementos más comunes en las moléculas orgánicas (carbono, nitrógeno, hidrógeno, oxígeno, fósforo y azufre) adoptan varias formas químicas. Se pueden almacenar por periodos largos o cortos en la atmósfera, en la tierra, en el agua o por debajo de la superficie terrestre, incluso dentro de los seres vivos."

desde:https://es.khanacademy.org/science/biology/ecology/biogeochemical-cycles/a/introduction-to-biogeochemical-cycles

• Ciclo del agua: El ciclo del agua inicia con la interacción de la luz solar con el agua de los océanos, ríos, glaciares y otras formas superficiales. El calor hace que el hielo se sublime, y que las aguas se evaporen viajando hasta la atmósfera, donde se condensan hasta crear nubes. Luego, el agua precipita en forma de nieve, granizo o lluvia. En los ecosistemas terrestres es común que la lluvia se estrelle con las hojas de alguna planta antes de caer al suelo. Parte de esta agua se evapora rapidamente de la superficie de la planta y el resto cae al suelo percolándose, escurriendo hasta llegar a un río o evaporándose en el intento. Es posible que en su trayecto, el agua sea ingerida por consumidores o absorbida por productores. Para re-integrarse en el ciclo, se produce la transpiración, donde se evapora y retorna a la atmósfera.

Figura 10. Ciclo del agua.

• Ciclo del nitrógeno: Las bacterias fijadoras de nitrógeno son los únicos organismos capaces de fijar nitrógeno atmosférico para formar amoniaco, que en presencia de agua se transforma en amonio. Estas bacterias habitan en el agua, en la tierra y dentro de las plantas (por asociaciones simbióticas). El amoniaco es utilizable por los productores para la síntesis de moléculas orgánicas. Las moléculas nitrogenadas pasan al interior de los organismos heterótrofos, pudiendo ser degradadas o excretadas a través de la orina. Algunas bacterias nitrificantes son capaces de transformar el amonio proveniente de la fijación de nitrógeno y descomposición de los cuerpos en nitratos. Que luego de pasar por células procariontes desnitrificantes, lo devuelven a su forma original (N2) y liberan a la atmósfera.

Figura 11. Ciclo del hidrógeno.

• Ciclo del carbono: El carbono entra a la red trófica a través de la fotosíntesis, fluyendo de un nivel a otro como glucosa. Los organismos lo devuelven a la atmósfera en forma de dióxido de carbono (CO2) mediante la respiración celular. Los descomponedores también liberan dióxido de carbono cuando procesan la materia orgánica muerta. El carbono recorre mucho mucho más rápido los ecosistemas marinos, siendo estos algunos de las mayores fuentes de carbono en el planeta. El paso del carbono por las rutas geológicas es mucho más lento que los mencionados anteriormente, demorándose millones de años en completar su trayecto. Se almacena en rocas y combustibles fósiles (la quema de combustibles fósiles libera grandes cantidades de CO2  a la atmósfera.)

Figura 12. Ciclo del carbono.

• Ciclo del fósforo: El ciclo del fósforo es fácilmente el proceso más lento de todos los demás ciclos. Los compuestos fosfatados se hallan en las rocas sedimentadas, y a medida que estas se desgastan, el fósforo empieza a filtrarse en el suelo y las aguas superficiales. Las plantas pueden absorber los fosfatos del suelo, actuando como vía de ingreso del fósforo a la cadena alimenticia. Cuando estos organismos mueren, los fosfatos tienen tres opciones; la primera es retornar al suelo, la segunda es ser degradados por descomponedores y re-utilizados por los productores en un ciclo futuro, y la tercera es fluir hasta llegar a los mares, donde los animales acuáticos se van a alimentar de los fosfatos y los restos se hundiran para formar sedimentos. 

Figura 13. Ciclo del fósforo.

6. Esquemas y mapas conceptuales.

Figura 14. Mapa conceptual, cadenas tróficas.

Figura 15. Mapa conceptual, flujo energético.

7. Artículos sobre el tema.

"Introducción a los ciclos biogeoquímicos."

Obten una visión general de cómo se reciclan los átomos en los ecosistemas de la Tierra mediante los ciclos biogeoquímicos. (click aquí para leer el artículo de Khan Academy)

"Cadenas alimenticias y redes tróficas."

Cómo representan el flujo de materia y energía las cadenas alimenticias y las redes tróficas. Los niveles tróficos y la eficiencia de la transferencia de energía. (click aquí para leer el artículo de Khan Academy) 

8. Noticias sobre el tema.

"El importante y activo papel de los virus en el océano". 

Los virus oceánicos, descubiertos en la década de 1980, no solo son las entidades biológicas más abundantes de las profundidades marinas, sino que además, lejos de estar aletargados, estos microorganismos juegan un papel esencial en la cadena trófica que sostiene la vida oceánica. (click aquí para más información)

9. Juegos y actividades.

(click aquí para ordenar una cadena trófica)

(click aquí para construir una cadena trófica)

10. Imágenes graciosas.

Cadena trófica cualquiera.

Pirámide "ego"lógica.

¿Predador o presa?

11. Bibliografía.

1. https://es.khanacademy.org/science/biology/ecology/intro-to-ecosystems/a/food-chains-food-webs
2. http://www.ejemplos.co/25-ejemplos-de-organismos-descomponedores/
3. https://es.khanacademy.org/science/biology/ecology/intro-to-ecosystems/a/energy-flow-primary-productivity
4. https://es.slideshare.net/tuytstarck/pirmides-trficas
5. https://es.khanacademy.org/science/biology/ecology/biogeochemical-cycles/a/introduction-to-biogeochemical-cycles
6. https://www.youtube.com/watch?v=Z327XxlM6Zk