Cadenas tróficas y flujo de energía

¿Por qué la energía no regresa al productor?

La energía de un ecosistema se mueve en una dirección, a través de las redes alimentarias. En la mayoría de los ecosistemas la fuente son los fotoautótrofos: plantas, algas y bacterias fotosintéticas. Un fotoautótrofo fabrica compuestos orgánicos con la luz. Un heterótrofo consume sustancias orgánicas que ya estaban hechas. Por eso el fitoplancton y los pastos sí son productores, y un hongo no entra en esa lista junto con las algas. Conejos y saltamontes ya son consumidores. ^{2 4}

No toda la energía que el productor captura queda para el que se lo come. La productividad neta es lo que sobra después de la respiración y del calor, y eso es lo disponible para los consumidores primarios. En el ejemplo clásico de Silver Springs, de 20,810 kcal/m² al año, 13,187 se usaron en respiración o se perdieron como calor, y quedaron unas 7,633 para los consumidores primarios. Esos consumidores produjeron 1,103 a partir de 7,618. La eficiencia de transferencia entre esos niveles (TLTE) salió cerca de 14.8 %. ²

Ese 14.8 % no es "el 10 % universal". La transferencia es baja, y por eso las cadenas no se alargan sin límite: después de cuatro a seis transferencias ya no queda energía bastante para otro nivel. Las pirámides de energía modelan justo eso, un estrechamiento hacia arriba, porque en cada paso se pierde energía. La segunda ley dice lo mismo en términos físicos: en toda transferencia, una parte se va como calor. ^{1 3 2}

La eficiencia de producción neta tampoco es igual en todos los animales. En los ectotermos es del orden de diez veces la de los endotermos. El libro da un 18 % para una oruga y un 1.6 % para una ardilla. Un animal que gasta mucho en mantenerse caliente deja menos para crecer, y el nivel siguiente recibe menos. ²

La materia no sigue ese camino de ida. Los nutrientes minerales circulan. El agua, el carbono, el nitrógeno, el fósforo y el azufre dan vueltas. Pedir que la energía "regrese a los productores gracias a los descomponedores" confunde los dos tráficos. Tampoco se acumula en los consumidores de arriba como si ellos la produjeran, ni sale de las sales del suelo. ¹

Cuando un problema dice que "pasa el 10 %", usa ese 10 % como dato del enunciado, no como la medición de Silver Springs. Subir un nivel multiplica por 0.1. Bajar un nivel, hacia el productor, multiplica por 10. Cuenta los saltos, no los nombres. De productor a consumidor secundario hay dos saltos: productor, primario, secundario. De consumidor terciario de regreso al productor hay tres.

Los niveles y lo abiótico que rodea esta cadena están en población, comunidad y ecosistema.

Ideas clave

• La energía va en un sentido y en cada transferencia se pierde una parte como calor. La materia sí circula. ^{1 3}
• Productores: fotoautótrofos (plantas, algas, bacterias fotosintéticas). Fitoplancton y pastos sí. Hongos no. ^{2 4}
• Silver Springs: de 20,810 kcal/m² al año quedaron unas 7,633 tras respiración y calor. La transferencia al siguiente nivel medido fue cerca de 14.8 %, no un 10 % fijo. ²
• Si el problema declara 10 %, al subir un nivel multiplicas por 0.1 y al bajar por 10. Cuenta los saltos entre los niveles que te nombran.
• Cadena corta: tras cuatro a seis transferencias no alcanza para otro nivel. Un ectotermo deja más producción neta (oruga 18 %) que un endotermo (ardilla 1.6 %). ²

Ejemplos resueltos

Lo que se midió en Silver Springs

1. Anota la entrada: 20,810 kcal/m² al año en los productores. ²
2. Resta lo que no se transfiere: 13,187 se fueron en respiración o como calor. Quedan unas 7,633 para los consumidores primarios. ²
3. En el siguiente tramo, 1,103 producidos a partir de 7,618 dan una TLTE de cerca de 14.8 %. ²
4. Ese porcentaje es un caso medido. No lo cambies por 10 % si el problema no escribió 10 %.
5. Comprueba el sentido: la pirámide se angosta hacia arriba porque cada transferencia pierde energía como calor. ^{1 3}

Dos saltos cuando el enunciado dice 10 %

1. El problema fija la regla: pasa el 10 % de un nivel al siguiente. Los productores fijan 8,000 kcal.
2. Consumidor primario: $8000 \times 0.1 = 800$ kcal.
3. Consumidor secundario: $800 \times 0.1 = 80$ kcal. Son dos saltos, no uno.
4. 800 kcal sería el primario. 7,200 kcal sería restar una sola vez, y el flujo no se resta así: se toma la fracción que el problema declaró.
5. El resultado es 80 kcal. La cifra cabe con una cadena corta, no con un 10 % presentado como ley de Silver Springs. ²

Del terciario hacia los productores

1. Los consumidores terciarios reciben 40 kcal. El problema otra vez dice que cada nivel pasa el 10 %.
2. Hacia abajo se multiplica por 10 en cada salto. Terciario, secundario, primario, productor: tres saltos.
3. $40 \times 10 = 400$ en el secundario. $400 \times 10 = 4000$ en el primario. $4000 \times 10 = 40000$ en los productores.
4. 400 kcal sería un solo salto, el secundario. 4,000 sería pararse en el primario.
5. La comprobación es el número de flechas, no el nombre "terciario" leído como dos pasos.

Errores comunes

• Tomar el 10 % como si Silver Springs lo hubiera medido. Ahí la transferencia citada es cerca de 14.8 %, y el resto se fue en respiración o como calor. ²
• Poner hongos como productores al lado de las algas. El hongo es heterótrofo. Las algas sí pueden ser fotoautótrofas. ^{4 2}
• Contar un salto de menos. De productor a secundario hay dos. De terciario a productor hay tres.
• Decir que la energía se acumula arriba o que los descomponedores se la devuelven a las plantas. Lo que circula es la materia. ¹
• Creer que una cadena puede tener veinte niveles si "cada quien come poco". Tras cuatro a seis transferencias ya no queda bastante. ²

Cómo lo pregunta el examen

Si preguntan en qué se diferencia la energía de la materia, la frase que se sostiene es la del sentido único y el calor en cada nivel. Descarta el regreso por descomponedores, la acumulación en los de arriba y la producción a partir de sales del suelo.

Si piden ejemplos de productores, busca fotoautótrofos: fitoplancton y pastos. Descarta hongos con bacterias descomponedoras, conejos con saltamontes, y el par algas con hongos, porque el hongo sobra.

En el cálculo, subraya el porcentaje que el enunciado te dio y cuenta los niveles que hay en medio. No sustituyas ese dato por 14.8 % a mitad de la cuenta, ni al revés. El 14.8 % sirve para un reactivo que pregunte por una transferencia medida o para no marcar "siempre es 10 %".

Resumen

• La energía atraviesa la red en un sentido y parte se pierde como calor en cada transferencia.
• Los productores de casi todos los ecosistemas son fotoautótrofos. Fitoplancton y pastos sí. Los hongos no.
• En Silver Springs quedaron unas 7,633 kcal/m² al año para los primarios, y la TLTE citada fue cerca de 14.8 %.
• Si el problema dice 10 %, multiplica por 0.1 al subir y por 10 al bajar, contando cada salto.
• Tras cuatro a seis transferencias la cadena ya no sostiene otro nivel.