2 Modelos de Flujo de Energía en un Ecosistema (Con Diagrama) - ¡Explicado!

El flujo de energía se puede explicar por medio de dos modelos, a saber: modelo de energía de un solo canal y modelo de energía en forma de Y.

1. Modelos de energía de un solo canal:

El principio de las cadenas alimentarias y el funcionamiento de las dos leyes de la termodinámica se pueden aclarar mejor mediante los diagramas de flujo de energía que se muestran en las Figuras 1. 3 y 1. 4.

Como se muestra en la Figura 1.3 del total de la radiación solar entrante (118, 872 gcal / cm2 / año), 118, 761 gcal / cm2 / año permanecen sin utilizar, y por lo tanto la producción bruta (producción neta más respiración) por autótrofos es de 111 gcal / cm2 / Año con una eficiencia de captura de energía del 0.1 0 por ciento. También se puede observar que el 21 por ciento de esta energía o 23 gcal / cm2 / año se consume en las reacciones metabólicas de los autótrofos para su crecimiento, desarrollo, mantenimiento y reproducción.

Además, se puede observar que los herbívoros que pastan o se alimentan de Autótrofos consumen 15 gcal / cm2 / año, lo que equivale al 17 por ciento de la producción neta de autótrofos.

La descomposición (3 gcal / cm 2 años) representa aproximadamente el 3, 4 por ciento de la producción neta. El resto del material vegetal, 70 gcal / cm 2 / año o 79.5 por ciento de la producción neta, no se utiliza en absoluto, pero se convierte en parte de los sedimentos que se acumulan. Es obvio, entonces hay mucha más energía disponible para el herbívoro de la que se consume.

También se puede observar que varias vías de pérdida son equivalentes a una cuenta para la captura de energía de los autótrofos, es decir, la producción bruta. Además, en conjunto, los tres "destinos" superiores (descomposición, herbívoro y no utilizado) son equivalentes a la producción neta, de la energía total incorporada al nivel de los herbívoros, es decir, 15 gcal.cm 2 / año, 30 por ciento o 4.5 gcal / cm 2 / año se usa en reacciones metabólicas. Por lo tanto, se pierde considerablemente más energía a través de la respiración por los herbívoros (30 por ciento) que por los autótrofos (21 por ciento).

Una vez más, existe una considerable energía disponible para los carnívoros, es decir, 10.5 gcal / cm 2 / año o 70 por ciento, que no se utiliza por completo; de hecho, solo 3.0 gcal / cm 2 / año o el 28.6 por ciento de la producción neta pasa a los carnívoros. Esta es una utilización más eficiente de los recursos que la que se produce a nivel de transferencia autotrofaborívora.

A nivel carnívoro, alrededor del 60 por ciento de la ingesta de energía de los carnívoros se consume en la actividad metabólica y el resto se convierte en parte de los sedimentos no utilizados; Sólo una cantidad insignificante está sujeta a descomposición anual. Esta alta pérdida respiratoria se compara con el 30 por ciento de los herbívoros y el 21 por ciento de los autótrofos en este ecosistema.

Del diagrama de flujo de energía que se muestra en la Figura 1.3, dos cosas se vuelven claras. En primer lugar, hay una calle de sentido único a lo largo de la cual se mueve la energía (flujo de energía unidireccional). La energía capturada por los autótrofos no regresa a la entrada solar; lo que pasa a los herbívoros no vuelve a los autótrofos. A medida que avanza progresivamente a través de los diversos niveles tróficos, ya no está disponible para el nivel anterior. Por lo tanto, debido al flujo de energía en un solo sentido, el sistema colapsaría si se cortara la fuente primaria, el sol.

En segundo lugar, se produce una disminución progresiva del nivel de energía en cada nivel trófico. Esto se explica en gran medida por la energía disipada como calor en las actividades metabólicas y medida aquí como respiración acoplada, con energía no utilizada. En la Figura de arriba, las "cajas" representan los niveles tróficos y las "tuberías" representan el flujo de energía dentro y fuera de cada nivel.

Las entradas de energía equilibran las salidas como lo requiere la primera ley de la termodinámica, y la transferencia de energía se acompaña de la dispersión de energía en el calor no disponible (es decir, la respiración) como lo exige la segunda ley. La Figura 1. 4 presenta un modelo de flujo de energía muy simplificado de tres niveles trópicos, a partir del cual se hace evidente que el flujo de energía se reduce considerablemente en cada nivel trófico sucesivo de productores a herbívoros y luego a carnívoros.

Así, en cada transferencia de energía de un nivel a otro, la mayor parte de la energía se pierde como calor u otra forma. Hay una reducción sucesiva en el flujo de energía, ya sea que lo consideremos en términos de flujo total (es decir, entrada de energía total y asimilación total) o componentes secundarios de producción y respiración. Por lo tanto, de las 3, 000 Kcal de luz total que cae sobre las plantas verdes, se absorbe aproximadamente el 50 por ciento (1500 Kcal), de las cuales solo el 1 por ciento (15 Kcal) se convierte al primer nivel trófico.

Así, la producción primaria neta es meramente de 15 Kcal. La productividad secundaria (P2 y P3 en el diagrama) tiende a ser de alrededor del 10% a niveles tróficos sucesivos de los consumidores, es decir, herbívoros y carnívoros, aunque la eficiencia puede ser algunas veces mayor, como 20%, a nivel de carnívoro como se muestra (o P3 = 0.3 Kcal) en el diagrama.

En las Figuras 1.3 y 1.4 se hace evidente que hay una reducción sucesiva en el flujo de energía a niveles tróficos sucesivos. Por lo tanto, cuanto más corta sea la cadena alimentaria, mayor será la energía alimentaria disponible, ya que con un aumento en la longitud de la cadena alimentaria, existe una pérdida correspondiente de energía.

2. Modelos de flujo de energía en forma de Y:

El modelo en forma de Y indica además que las dos cadenas alimenticias, es decir, la cadena alimenticia de pastoreo y la cadena alimenticia de detritus, de hecho, están en condiciones naturales, no completamente aisladas entre sí. La cadena alimenticia de pastoreo comienza con la base de la planta verde que va a los herbívoros y la cadena alimenticia de detritus comienza con la materia orgánica muerta actuada por microbios, luego pasa a los detritívoros y sus consumidores.

Por ejemplo, los cuerpos muertos de pequeños animales que alguna vez formaron parte de la cadena alimenticia de pastoreo se incorporan a la cadena alimenticia de detritus al igual que las heces de los animales alimenticios de pastoreo. Funcionalmente, la distinción entre los dos es un retraso temporal entre el consumo directo de plantas vivas y la utilización final de la materia orgánica muerta. La importancia de las dos cadenas alimenticias puede diferir en diferentes ecosistemas, en algunos el pastoreo es más importante, en otros detritus es la vía principal.

El punto importante en el modelo en forma de Y es que las dos cadenas alimenticias no están aisladas entre sí. Este modelo en forma de Y es un modelo de trabajo más realista y práctico que el modelo de un solo canal porque,

(i) se confirma a la estructura estratificada de los ecosistemas,

(ii) separa las cadenas de pastoreo y detritus (consumo directo de plantas vivas y utilización de materia orgánica muerta respectivamente) en tiempo y espacio, y

(iii) que los micro-consumidores (bacterias absorbentes, hongos) y los macro-consumidores (animales fagotróficos) difieren enormemente en las relaciones tamaño-metabolismo. (EP> Odum. 1983).

Sin embargo, debe recordarse que estos modelos representan el patrón básico del flujo de energía en el ecosistema. En la práctica, en condiciones naturales, los organismos están interrelacionados de manera que varias cadenas alimentarias se conviertan en resultados entrelazados en una red alimenticia compleja. Ya nos hemos referido a las redes alimenticias en pastizales y en ecosistemas de estanques. La complejidad de la red alimentaria depende de la longitud de las cadenas alimentarias.

Por lo tanto, en la naturaleza operan flujos de energía multicanal, pero en estos los canales pertenecen a cualquiera de las dos cadenas alimentarias básicas, es decir, será una cadena alimenticia de pastoreo o detritus. El patrón de enclavamiento de tales cadenas en la red alimentaria de un ecosistema conduciría a un flujo de energía multicanal. Así, en la práctica, bajo condiciones de campo, podríamos enfrentar dificultades para medir la energía del ecosistema.