LA ENERGÍA EN LOS ECOSISTEMAS

Para todos nosotros es familiar encontrarnos con máquinas que utilizan energía para funcionar, como es el caso de la computadora que en este momento te permite leer este texto, o como una plancha que utiliza energía eléctrica para producir calor. Ahora bien, de igual manera, es posible pensar que la tierra es una "gran máquina" que trabaja con la energía que proviene de la luz solar.

El concepto de energía

La energía no es un objeto tangible, por tanto es difícil definirla. Sin embargo, todos hemos en algún momento experimentado la noción de trabajo; por ejemplo, levantar una caja implica aplicar una fuerza suficiente para vencer la fuerza de gravedad y así desplazarla a una distancia del suelo, esto se define en física como Trabajo; Energía, por su parte, se define como la capacidad de realizar trabajo; su unidad de medida en el sistema internacional es el Julio o Joules.

La energía se manifiesta de muchas formas en la naturaleza como por ejemplo en forma de calor, movimiento, enlaces químicos, entre otras. Existe el prinmer pincipio o primera ley de la Termodinámica, ciencia que estudia la energía y sus transformaciones, y es la siguiente: "La energía no se crea ni se destruye sólo puede transformarse o transferirse". Para ilustrar mejor este concepto observemos: una persona toma energía a partir de los alimentos (energía química), la utiliza para generar calor (energía calórica) y tejidos corporales (energía química). A continuación veremos como estos conceptos aparentemente físicos pueden ser aplicados a los ecosistemas.

6CO2 + 6 H2OC6H12O6 + 6 O2
(6*393 KJ/mol + 6*241Kj/mol)
(6620 Kj/mol)

Observa que el dióxido de carbono y el agua son moléculas de baja energía química (apenas contienen entre los dos 3804 Kj), mientras que la glucosa tiene 6620 Kj, por lo cual, para producir una mol de glucosa los productores primarios deben absorber y transformar 2816 Kj de energía solar.

La planta utilizará la energía contenida en la glucosa para la síntesis de biomasa, compuesta de proteínas, lípidos, almidón, celulosa entre otros. Es importante tener en cuenta que aparte de la energía solar, la planta necesita para la construcción de biomasa materia prima constituida fundamentalmente por Nutrientes, como veremos en el siguiente capítulo.

Las plantas consumen parte de la energía que asimilan en la biosíntesis de los compuestos que constituyen sus tejidos, por lo cual la cantidad de energía invertida en dichos procesos no se encontrará disponible para otros organismos. De ahí que sea importante realizar una distinción entre la producción primaria bruta y la producción primaria neta. La producción primaria bruta se define como la energía total asimilada por los organismos fotosintéticos del ecosistema, mientras que la producción primaria neta es la energía total que se encuentra disponible como biomasa vegetal.

Medición de la producción primaria

Los ecólogos terrestres miden la producción como el aumento anual de biomasa seca en una unidad de área dentro del ecosistema, a través del proceso ilustrado a continuación:

Se cosecha todo el material vegetal en la superficie de un área determinada
Se seca en hornos a 75ºC durante por lo menos 24 horas
Se mide el peso seco
Esquema medición de la producción primaria

Una vez se obtiene el peso seco se logra el contenido de carbón del material vegetal y se realiza la equivalencia, cada gramo de carbón fijado corresponde a 39 Kj de energía asimilada. A través de los valores obtenidos para este parámetro se pueden realizar comparaciones entre ecosistemas. Así por ejemplo, la mayor producción primaria se encuentra en las regiones tropicales ya que estas presentan niveles altos de irradiación solar durante todo el año y altos valores de precipitación. La producción primaria para estos ecosistemas puede llegar a ser de: 70200 Kj/m2año; mientras en ecosistemas de desiertos la producción primaria solo alcanza 2730Kj/m2año.

Para que un ecosistema funcione, necesita de un aporte energético que llega a la biosfera en forma, principalmente, de energía luminosa, la cual proviene del sol y a la que se le llama comúnmente flujo de energía (algunos sistemas marinos excepcionales no obtienen energía del sol sino de fuentes hidrotermales).

Sólo los productores primarios pueden obtener energía de la luz solar para realizar sus procesos de biosíntesis, los demás organismos, incapaces de realizar fotosíntesis, deben obtener la energía directa o indirectamente de los productores primarios. Esta secuencia de relaciones de producción-consumo, a través de las cuales fluye energía se denomina cadena trófica. A continuación se ilustrará este concepto usando un esquema muy simplificado para su mejor comprensión:

Las líneas azules representan transferencia de energía, mientras las naranja representan consumo

Cadena trófica en ecosistemas acuáticos

En cada uno de los pasos del esquema se observa una transferencia de energía desde el primer eslabón representado por la planta hasta los últimos niveles representados por organismos saprófitos (hongos) y detritívoros (grillo). Los eslabones de la cadena trófica se denominan niveles tróficos. Así, para nuestro esquema el primer nivel serían los productores primarios; el segundo, lo representaría los consumidores primarios; el tercero los consumidores secundarios; los últimos, se encontrarían ocupados por detritívoros y saprófitos.

Es la cadena trófica un sistema eficiente de transferencia de energía?

Según se dijo anteriormente, una parte de la energía que es absorbida por las plantas será utilizada para las biosíntesis que les son propias; por ello, no toda la energía absorbida se encontrará disponible para el siguiente nivel trófico. De igual forma sucederá en los niveles tróficos sucesivos. El porcentaje de energía transferido de un nivel al siguiente de la cadena trófica se denomina eficiencia ecológica. Ésta se encuentra determinada por la eficiencia de asimilación, que es el porcentaje de energía consumida que se asimila y la eficiencia de producción neta, que es el porcentaje de energía que, asimilada que se gasta en crecimiento y reproducción. Según esto, la energía que se transfiere de un nivel a otro es cada vez menor y podría representarse como una pirámide, en cuya base encontramos a los productores primarios, los cuales disponen de la mayor cantidad de energía, y en el ápice localizaríamos a los carnívoros de segundo orden, que encuentran menor cantidad de energía disponible.