Ecosistema marino
Los consumidores primarios, como el caracol terrestre gigante africano (Achatina fulica), se alimentan de los productores primarios, como las plantas que come el caracol, de las que toman energía. Al igual que los productores primarios, los consumidores primarios son a su vez comidos, pero por consumidores secundarios. Así es como la energía fluye de un nivel trófico al siguiente.
No toda la energía generada o consumida en un nivel trófico estará disponible para los organismos del siguiente nivel trófico superior. En cada nivel, parte de la biomasa consumida se excreta como residuo, parte de la energía se transforma en calor (y por tanto no está disponible para el consumo) durante la respiración, y algunas plantas y animales mueren sin ser consumidos (lo que significa que su biomasa no pasa al siguiente consumidor). Los residuos y la materia muerta son descompuestos por los descomponedores y los nutrientes se reciclan en el suelo para que las plantas los vuelvan a tomar, pero la mayor parte de la energía se transforma en calor durante este proceso. Por término medio, sólo un 10% de la energía almacenada como biomasa en un nivel trófico pasa de un nivel al siguiente. Esto se conoce como «la regla del 10 por ciento»
Ensayo sobre el flujo de energía
Figura 1. Un (a) ecosistema de piscina mareal en la isla de Matinicus, Maine, es un ecosistema pequeño, mientras que la (b) selva amazónica en Brasil es un ecosistema grande. (crédito a: modificación del trabajo de Jim Kuhn; crédito b: modificación del trabajo de Ivan Mlinaric)
Un ecosistema es una comunidad de organismos y su entorno abiótico (no vivo). Los ecosistemas pueden ser pequeños, como las pozas de marea que se encuentran cerca de las costas rocosas de muchos océanos, o grandes, como los que se encuentran en la selva tropical del Amazonas en Brasil (Figura 1).
Existen tres grandes categorías de ecosistemas basadas en su entorno general: agua dulce, marinos y terrestres. Dentro de estas tres categorías hay tipos de ecosistemas individuales basados en el hábitat ambiental y los organismos presentes.
Los ecosistemas de agua dulce son los menos comunes, ya que sólo se dan en el 1,8% de la superficie de la Tierra. Estos sistemas comprenden lagos, ríos, arroyos y manantiales; son bastante diversos y albergan una gran variedad de animales, plantas, hongos, protistas y procariotas.
Cómo fluye la energía en el océano
El flujo de energía en los ecosistemas es de vital importancia para la prosperidad de la vida en la Tierra. Casi toda la energía de los ecosistemas de la Tierra se origina en el Sol. Una vez que esta energía solar llega a la Tierra, se distribuye entre los ecosistemas de una manera extremadamente compleja. Una forma sencilla de analizar esta distribución es a través de una cadena o red alimentaria[2]. Como dice el DOE de EE.UU., «los procesos biológicos dependen del flujo de energía a través del sistema terrestre»[3].
Todos los organismos, vivos o muertos, tienen un potencial de transferencia de energía en un ecosistema[2]. Por ejemplo, una hoja es comida por una oruga, que es comida por un pequeño pájaro, que es comido por un halcón. Si la hoja no se comiera, caería al suelo y sería descompuesta por organismos más pequeños. Por lo tanto, se desperdicia poca materia en los ecosistemas[2].
Sin embargo, la energía es una historia diferente. Debido a la segunda ley de la termodinámica, no toda la energía puede aprovecharse al máximo. A lo largo de la cadena alimentaria, la energía debe convertirse en trabajo útil, lo que siempre produce energía desperdiciada en forma de calor[2] Véase más abajo, y visite la página sobre Entropía para obtener más información.
Flujo de energía y materiales en el ecosistema
Todos los seres vivos necesitan energía de una forma u otra, ya que la mayoría de las vías metabólicas complejas requieren energía (a menudo en forma de ATP ); la vida misma es un proceso impulsado por la energía. Los organismos vivos no podrían ensamblar macromoléculas (proteínas, lípidos, ácidos nucleicos y carbohidratos complejos) a partir de sus subunidades monoméricas sin un aporte energético constante.
Es importante entender cómo los organismos adquieren energía y cómo esa energía pasa de un organismo a otro a través de las redes alimentarias y de las cadenas alimentarias que las componen. Las redes alimentarias ilustran cómo la energía fluye direccionalmente a través de los ecosistemas, incluyendo la eficiencia con la que los organismos la adquieren, la utilizan y la cantidad que queda para ser utilizada por otros organismos de la red alimentaria. Los seres vivos adquieren la energía de tres maneras: la fotosíntesis, la quimiosíntesis y el consumo y la digestión de otros organismos vivos o previamente vivos por parte de los heterótrofos.
Los organismos fotosintéticos y quimiosintéticos se agrupan en una categoría conocida como autótrofos: organismos capaces de sintetizar su propio alimento (más concretamente, capaces de utilizar carbono inorgánico como fuente de carbono). Los autótrofos fotosintéticos (fotoautótrofos) utilizan la luz solar como fuente de energía, mientras que los autótrofos quimiosintéticos (quimioautótrofos) utilizan moléculas inorgánicas como fuente de energía. Los autótrofos actúan como productores y son fundamentales para todos los ecosistemas. Sin estos organismos, la energía no estaría disponible para otros organismos vivos y la vida misma no sería posible.