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24.5: Energía en ecosistemas - Biología

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Ángel del mar

Es fácil ver por qué a la criatura acuática de la Figura ( PageIndex {1} ) se le llama comúnmente ángel marino. Tiene "alas" en forma de gasa que revolotean suavemente y le ayudan a nadar, y su cuerpo diáfano le da una apariencia de otro mundo. Aunque parece angelical, este pequeño invertebrado es en realidad un depredador feroz. Tiene un arma secreta en forma de seis tentáculos afilados escondidos en su cara. Cuando pasa una presa desprevenida, el ángel marino se convierte en una máquina de matar diabólica. Ataca sus tentáculos, agarra a su presa y luego se la come lentamente. Los depredadores como los ángeles del mar obtienen energía de los organismos de presa. Esta es solo una de las formas en que los organismos obtienen energía.

Cómo obtienen energía los organismos

Hay dos tipos básicos de organismos en términos de cómo obtienen energía: autótrofos y heterótrofos.

Autótrofos

Los autótrofos son organismos que utilizan energía directamente del sol o de enlaces químicos. Comúnmente llamados productores, utilizan energía y compuestos inorgánicos simples para producir moléculas orgánicas. Los autótrofos son vitales para todos los ecosistemas porque todos los organismos necesitan moléculas orgánicas y solo los autótrofos pueden producirlas a partir de compuestos inorgánicos. Hay dos tipos básicos de autótrofos: fotoautótrofos y quimioautótrofos.

Fotoautótrofos

Los fotoautótrofos son autótrofos que utilizan la energía de la luz solar para producir compuestos orgánicos mediante la fotosíntesis. Los fotoautótrofos incluyen plantas, algas y muchas bacterias, como se muestra en la Tabla ( PageIndex {1} ). Son los principales productores en la gran mayoría de ecosistemas de la Tierra.

Quimioautótrofos

Los quimioautótrofos utilizan la energía de los enlaces químicos para producir compuestos orgánicos mediante quimiosíntesis. Los quimioautótrofos incluyen ciertas bacterias y arqueas. Son los principales productores en los ecosistemas que se forman alrededor de los respiraderos hidrotermales y en las aguas termales.

Tabla ( PageIndex {1} ): diferentes tipos de fotoautótrofos son importantes en diferentes ecosistemas
Tipo de fotoautótrofoTipo de ecosistema (s)EjemploEjemplo
PlantasTerrestre

Árbol

Pastos

AlgasAcuático

Diatomeas

Algas marinas

BacteriasAcuático y Terrestre

Cianobacterias

Bacterias moradas

Heterótrofos

Los heterótrofos son organismos que obtienen energía de otros seres vivos. Al igual que los ángeles del mar, absorben moléculas orgánicas al consumir otros organismos, por lo que comúnmente se les llama consumidores. Los heterótrofos incluyen todos los animales y hongos, así como muchos protistas y bacterias. Los heterótrofos se pueden clasificar por lo que comen habitualmente como herbívoros, carnívoros, omnívoros o descomponedores.

Herbívoros

Los herbívoros son heterótrofos que consumen directamente a productores como plantas o algas. Son un vínculo necesario entre los productores y otros heterótrofos como los carnívoros. Los ejemplos de herbívoros incluyen ciervos, conejos, erizos de mar, saltamontes, ratones y las larvas de muchos insectos, como la oruga de la Figura ( PageIndex {2} ). Los animales herbívoros suelen tener piezas bucales o dientes adaptados para agarrar o triturar los materiales duros de las plantas. Muchos herbívoros tienen microbios intestinales mutualistas que los ayudan a descomponer la materia vegetal difícil de digerir.

Carnívoros

Los carnívoros son heterótrofos que consumen animales; ejemplos de heterótrofos incluyen leones, osos polares, halcones, salmones y arañas. Los carnívoros obligados (como los gatos) no pueden digerir las plantas, por lo que solo pueden comer animales. Los carnívoros facultativos (como los perros) pueden digerir la materia vegetal, pero las plantas no son una fuente importante de alimento para ellos. La mayoría de los carnívoros son depredadores que capturan y matan animales vivos para su consumo. Algunos carnívoros, llamados carroñeros, encuentran y comen animales que ya han muerto, como los restos de presas que dejan los depredadores. Los ejemplos de carroñeros incluyen buitres, hienas y moscardones, como los de la Figura ( PageIndex {3} ).

Omnívoros

Los omnívoros son heterótrofos que consumen tanto plantas como animales. Incluyen cerdos, osos pardos, gaviotas, cuervos y humanos. Los omnívoros en realidad caen en un continuo entre herbívoros y carnívoros. Algunos omnívoros comen más plantas que animales, mientras que otros omnívoros comen más animales que plantas. Algunos organismos son omnívoros estacionalmente, lo que significa que comen plantas en algunas estaciones y animales en otras. Un ejemplo es un oso grizzly. Cuando abunda el salmón u otros peces, los osos son principalmente carnívoros; pero cuando las bayas maduran y se vuelven abundantes, los osos son principalmente herbívoros. Algunos omnívoros comen animales durante algunas etapas de la vida y plantas durante otras etapas de la vida. Por ejemplo, la mayoría de los renacuajos son herbívoros que comen algas, mientras que las ranas adultas son carnívoros que comen insectos y otros invertebrados.

Descomponedores

Los descomponedores son heterótrofos que se descomponen y se alimentan de los restos de organismos muertos y otros desechos orgánicos como las heces. En el proceso, liberan moléculas inorgánicas simples al medio ambiente. Luego, los productores pueden usar las moléculas para fabricar nuevos compuestos orgánicos. Los descomponedores se clasifican según el tipo de materia orgánica que descomponen. Dos tipos son detritívoros y saprótrofos.

  • Los detritívoros son descomponedores que ingieren y digieren detritos, que incluyen hojas muertas, heces de animales y otros desechos orgánicos que se acumulan en el suelo o en el fondo de una masa de agua. Los detritívoros terrestres incluyen lombrices de tierra y escarabajos peloteros. Los detritívoros acuáticos incluyen "alimentadores de fondo" como pepinos de mar y bagres.
  • Los saprótrofos son descomponedores que se alimentan de materia orgánica muerta secretando enzimas digestivas y digeriéndola externamente, en lugar de ingerir la materia y digerirla internamente. Los saprótrofos incluyen hongos y protozoos unicelulares. Los hongos, como los de la Figura ( PageIndex {4} ), son los únicos organismos que pueden descomponer la madera.

Modelos de flujo de energía

La energía ingresa a todos los ecosistemas desde el sol o desde químicos inorgánicos. Luego, la energía fluye a través de los ecosistemas desde los productores, que pueden usar formas inorgánicas de energía, hasta los consumidores, que pueden obtener energía solo a partir de compuestos orgánicos en otros seres vivos. Los ecologistas comúnmente representan este flujo de energía a través de los organismos de un ecosistema con modelos como las cadenas alimentarias y las redes alimentarias. Estos modelos representan relaciones alimentarias, mostrando quién come a quién. Aunque los modelos son generalmente simplificaciones excesivas de la realidad, han demostrado ser útiles para probar hipótesis sobre ecosistemas e identificar patrones comunes que comparten muchos ecosistemas.

Cadenas de comida

Una cadena alimentaria es un modelo ecológico que representa una vía única a través de la cual fluye la energía en un ecosistema. Las cadenas alimentarias son prácticamente siempre más simples de lo que realmente sucede en la naturaleza porque la mayoría de los organismos consumen, y son consumidos por, más de una especie. En la Figura ( PageIndex {5} ) se muestran dos ejemplos de cadenas alimentarias, una terrestre y otra acuática. En ambas cadenas alimentarias, los organismos de la parte inferior son productores. En la cadena alimentaria terrestre, los productores son pastos, y en la cadena alimentaria acuática, los productores son plantas diminutas llamadas fitoplancton. Los productores de cada cadena alimentaria son consumidos por herbívoros. Los herbívoros, a su vez, son consumidos por carnívoros, que son presa de otros carnívoros. El organismo superior en cada cadena alimentaria es un depredador, llamado depredador ápice, que no es presa de ninguna otra especie.

Muchas cadenas alimentarias, incluidas las que se muestran en la Figura ( PageIndex {5} ):, no incluyen descomponedores. Sin embargo, los descomponedores son un componente importante del flujo de energía en todos los ecosistemas. Los descomponedores descomponen cualquier materia orgánica restante (ya sea de productores o consumidores), utilizando parte de la energía que contiene y liberando el exceso de nutrientes al medio ambiente.

Redes alimentarias

Una red alimentaria es un modelo ecológico que representa múltiples vías a través de las cuales fluye la energía en un ecosistema. Por lo general, incluye muchas cadenas alimentarias que se cruzan. Aunque las redes tróficas, como las cadenas tróficas, suelen ser simplificaciones de la realidad, sí demuestran que la mayoría de los organismos comen y son devorados por más de una especie. En la Figura ( PageIndex {6} ) se muestran dos ejemplos de redes tróficas, una terrestre y otra acuática. Considere el saltamontes en la red trófica terrestre como ejemplo. Es un herbívoro que solo consume plantas, pero el saltamontes es consumido por muchos otros consumidores, incluidos arañas, ratones, pájaros y ranas.

Niveles tróficos

Tabla ( PageIndex {2} ): Niveles tróficos en cadenas alimentarias y redes alimentarias

Nivel trópico

Cómo obtiene energía

Ejemplo

1S t nivel trófico: productores

fotosíntesis o quimiosíntesis

césped

2Dakota del Norte nivel trófico: consumidores primarios

consume productores

Conejo

3rd nivel trófico: consumidores secundarios

consume consumidores primarios

serpiente

4th nivel trófico: consumidores terciarios

consume consumidores secundarios

halcón

Las diferentes posiciones de alimentación en una cadena alimentaria o red alimentaria se denominan niveles tróficos. Los principales niveles tróficos se definen en la Tabla ( PageIndex {2} ). Todas las cadenas alimentarias y las redes alimentarias tienen al menos dos o tres niveles tróficos, uno de los cuales debe ser productor (1S t nivel trópico). Por lo general, hay un máximo de cuatro niveles tróficos, y rara vez hay cinco o más niveles tróficos. La mayoría de los consumidores se alimentan en más de un nivel trófico. Los seres humanos, por ejemplo, son los principales consumidores cuando comen plantas como verduras. Son consumidores secundarios cuando comen carne de herbívoros como el ganado. Son consumidores terciarios cuando comen consumidores secundarios como el salmón, que comen pescados más pequeños.

Niveles tróficos y energía

La energía pasa por una cadena alimentaria o una red alimentaria desde niveles tróficos inferiores a superiores. Sin embargo, como se muestra en la pirámide de energía en la Figura ( PageIndex {7} ), solo alrededor del 10 por ciento de la energía en un nivel trófico realmente pasa al siguiente nivel trófico superior. El otro 90 por ciento de la energía en cada nivel trófico es utilizado por organismos en ese nivel para el metabolismo, el crecimiento y la reparación. El metabolismo genera calor (energía térmica), que es la energía que se pierde en el medio ambiente. También se pierde algo de energía como alimento digerido de forma incompleta que se excreta. La disminución de energía de un nivel trófico al siguiente explica por qué rara vez hay más de cuatro niveles tróficos en una cadena alimentaria o red alimentaria. Por lo general, la energía que queda por encima de los cuatro niveles tróficos es inadecuada para mantener a los organismos en niveles tróficos adicionales.

Niveles tróficos y biomasa

Con menos energía en niveles tróficos más altos, generalmente se da el caso de que se pueden mantener menos organismos en niveles más altos. Aunque los organismos individuales tienden a ser de mayor tamaño a niveles tróficos más altos, su número más pequeño resulta en menos biomasa en niveles más altos. La biomasa es la cantidad de materia orgánica presente en un organismo individual o en todos los organismos a un nivel trófico determinado. La disminución en el número y la biomasa de organismos de niveles tróficos más bajos a más altos está representada por la pirámide ecológica en la Figura ( PageIndex {7} ).

Revisar

  1. ¿Qué son los autótrofos? Nombra tres tipos de organismos que son autótrofos.
  2. Compara y contrasta fotoautótrofos y quimioautótrofos.
  3. Defina heterótrofo.
  4. ¿Qué tipos de organismos son heterótrofos?
  5. ¿Cómo se clasifican los heterótrofos en función de lo que consumen?
  6. ¿Qué son las cadenas alimentarias y las redes alimentarias?
  7. ¿Cuáles son los niveles tróficos? Identificar los diferentes niveles tróficos en una cadena alimentaria o red alimentaria.
  8. ¿Por qué rara vez hay más de cuatro niveles tróficos en un ecosistema?
  9. ¿Cómo cambian generalmente el número y la biomasa de organismos de niveles tróficos más bajos a más altos?
  10. Explique el fenómeno de la bioacumulación.
  11. ¿En qué nivel trófico se encuentran los herbívoros?
    1. (1 ^ {st} )
    2. (2 ^ {nd} )
    3. (3 ^ {rd} )
    4. (4 ^ {th} )
  12. Verdadero o falso. En algunas cadenas alimenticias, los quimioautótrofos son el tipo de organismo en el primer nivel trófico.
  13. Verdadero o falso. Los depredadores ápice se encuentran en el nivel trófico que contiene la mayor cantidad de energía.
  14. ¿Cuál de los siguientes no es un heterótrofo?
    1. Un manzano
    2. Un champiñon
    3. Un renacuajo
    4. A y B
  15. ¿Cuál de los siguientes términos se aplica a los seres humanos: autótrofo; heterótrofo; carnívoro omnívoro; herbívoro productor; consumidor primario; consumidor terciario

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Atribuciones

  1. Clione de Kevin Raskoff (Biblioteca de fotos de NOAA), dominio público a través de Wikimedia Commons
  2. Raunkiærseg, dominio público a través de Wikimedia Commons
    • Hierba alta por Polishname, dominio público a través de Wikimedia Commons
    • Diatomea por el profesor Gordon T. Taylor, Stony Brook University (corp2365, NOAA Corps Collection), dominio público a través de Wikimedia Commons
    • Codium de Flyingdream, dominio público a través de Wikimedia Commons
    • Phormidium por USGS, dominio público
    • Rhodospirillum rubrum por pookypoo87, dominio público a través de Wikimedia Commons
  3. Nematus ribesii alimentándose de hojas por Daniel Mietchen, con licencia CC0 a través de Wikimedia Commons
  4. El festín de moscas de LASZLO ILYES, CC BY 2.0 a través de Wikimedia Commons
  5. Hongos en Borneo por Cayce, CC BY 2.0 a través de Wikimedia Commons
  6. Cadena alimentaria simplificada por LadyofHats (Mariana Ruiz Villarreal), CC0 dedicada a través de Wikimedia Commons
  7. Red alimentaria de LadyofHats (Mariana Ruiz Villarreal), dedicada CC0 a través de Wikimedia Commons
  8. Pirámide ecológica por CK-12 con licencia CC BY-NC 3.0
  9. Texto adaptado de Human Biology por CK-12 con licencia CC BY-NC 3.0


Ver el vídeo: Flujo de materia y energía en ecosistemas - PSU Ciencias Biología (Mayo 2022).