Una cadena trófica es una relación de tipo alimentario entre diferentes especies de una comunidad. En una cadena trófica existe un flujo de energía y nutrientes de unos organismos a otros, siendo el nivel de energía transferida menor de un eslabón a otro.
- Concepto de red trófica
Un conjunto de cadenas tróficas constituye una red trófica. En una comunidad de seres vivos cada especie forma parte, por regla general, de varias cadenas tróficas. La conexión que se establece entre las distintas cadenas tróficas conforma una red trófica. En los ecosistemas más pequeños, como por ejemplo las charcas, las relaciones entre las diferentes cadenas tróficas pueden ser muy complejas. La más importante fuente de energía de los ecosistemas es el Sol, que llega en forma de energía lumínica. Esta energía es asimilada por los organismos fotosintéticos y transformada en energía química, utilizada para la asimilación de la materia orgánica. Otra fuente importante se encuentra en la quimiosíntesis bacteriana; las bacterias, como las sulfubacterias, pueden, en condiciones de oscuridad, y extremas en cuanto a presión y temperatura, fijar los compuestos de azufre y asimilarlos como materia orgánica. Como se puede deducir, existe una fuente de energía que es asimilada y transferida de unos organismos a otros en un proceso continuo en el que de manera paulatina la energía que se va transmitiendo es cada vez menor. Por ello, los ecosistemas requieren de un aporte continuo de energía para mantenerse. Los grupos de organismos que presentan estrategias similares para la obtención de materia y energía se denominan niveles tróficos.
- Niveles tróficos en las cadenas tróficas
Todas las cadenas tróficas de la naturaleza constan de cuatro niveles tróficos principales: productores, consumidores primarios, consumidores secundarios y descomponedores.
+ Productores
Los productores constituyen el primer nivel trófico. Se trata de organismos fotosintéticos, como las plantas en los ecosistemas terrestres o las algas en los acuáticos. En los ecosistemas donde no se realiza la fotosíntesis –como puede ser una fisura volcánica–, el nivel trófico de los productores está representado por las bacterias quimiosintéticas. Este nivel constituye el 99% de toda la materia orgánica presente en nuestro planeta. Estos animales se denominan autótrofos, es decir, son capaces de transformar la energía procedente del Sol en energía química en forma de ATP. El resto de organismos son animales heterótrofos, no tienen la capacidad de producir su propio alimento y necesitan tomarlo de otros seres vivos.
+ Consumidores primarios
Los consumidores primarios son los animales heterótrofos capaces de alimentarse directamente de la materia orgánica que han sintetizado los organismos productores. Un ejemplo de consumidores primarios son los animales herbívoros en la superficie terrestre y el zooplancton en el medio acuático. Para poder comportarse como consumidores primarios han desarrollado una serie de adaptaciones que les permite sacar el mayor partido posible de la energía asimilada de los productores. Algunas son de tipo bioquímico, enzimas capaces de asimilar la celulosa de los vegetales, como ocurre en los elefantes. Estos animales, a pesar de su gran tamaño, tienen una dieta herbívora.
+ Consumidores secundarios
El nivel de los consumidores secundarios está formado por los carnívoros o depredadores, animales que se alimentan de los herbívoros. Los superpredadores, animales que se alimentan de los consumidores secundarios, se denominan consumidores terciarios. Cualquiera que sea el ecosistema, existe un máximo de cinco niveles. Dentro de este grupo, o bien dentro del siguiente, se pueden englobar los animales carroñeros, que se alimentan de animales muertos.
+ Descomponedores
Los descomponedores son los organismos que se alimentan de los desechos de una comunidad: heces, cadáveres, hojas, troncos de árboles caídos... También son conocidos como detritívoros o degradadores, términos que hacen referencia a los hongos y las bacterias. A su vez, han desarrollado algunas adaptaciones para poder utilizar esta materia, completamente vedada a otros organismos, como fuente de energía. En una masa boscosa, el 98% de la biomasa se concentra en este nivel y no en los herbívoros; se entiende por biomasa la cantidad de energía fijada como material biológico a partir de la fotosíntesis de las plantas.
- Pirámide trófica
En toda cadena trófica sólo se transfiere el 10% de la energía total de un nivel trófico al inmediatamente superior. El nivel de energía disponible desciende en cada escalón y el número de individuos es, en consecuencia, menor en el nivel superior. Esto da lugar a lo que se conoce como pirámide ecológica: un número elevado de organismos en la base y un número reducido en el vértice superior. Veamos, a continuación, un ejemplo válido de lo dicho. Como productores en un bosque se sitúan todos los árboles y como descomponedores, una especie en concreto de hongo. Un posible consumidor primario puede ser un herbívoro, como el conejo, cuyo predador es el lince, que se convertiría en el consumidor secundario. El lince puede ser parasitado por un consumidor de tercer nivel, por ejemplo, una garrapata. Otra posible relación puede tener como consumidor primario de la materia vegetal a una oruga de insecto, que alimenta, por su parte, a una especie de pájaro o consumidor secundario. A su vez, éste será la base de la alimentación de una rapaz, que se situará como consumidor de tercer nivel, del cual se puede beneficiar un parásito, que ocuparía el cuarto nivel.
- Pirámides de biomasa
Junto a las pirámides de individuos, se pueden establecer pirámides de biomasa. Para realizarlas es preciso contar con una serie de datos tomados a lo largo de un determinado período de tiempo, pues una información puntual puede conducirnos a error. La expresión de la biomasa se da, por norma general, en gramos de peso seco por metro cuadrado o en unidades de volumen semejantes. De igual manera, se hacen representaciones de las pirámides de energía existentes en cada nivel trófico. En este caso, el nivel de energía de un nivel ha de ser siempre mayor que el del superior. Teniendo en cuenta el número de individuos de los distintos niveles tróficos, la biomasa y la energía en cada uno de ellos, surge un nuevo concepto para poder comprender las complejas relaciones que se establecen en una cadena trófica. Se puede hablar de producción bruta, como la cantidad de materia orgánica producida por unidad de tiempo en un nivel trófico en concreto. Si se descuenta la producción usada por los organismos en su metabolismo, se puede definir la producción neta como la que puede ser usada por los organismos de los niveles tróficos superiores. Igualmente, es posible distinguir entre producción primaria, perteneciente únicamente a los organismos autótrofos, y en especial a los organismos fotosintéticos; y producción secundaria, como la biomasa que representan el resto de consumidores junto a los descomponedores. Una vez definidas la biomasa y la producción en los niveles tróficos de un ecosistema, se define la productividad como el cociente entre la producción de un ecosistema y la biomasa del mismo. En una pradera, donde los niveles de biomasa son bajos, la productividad es muy alta, mientras que en un bosque, que es un ecosistema de proporciones de biomasa muy altas, la productividad es muy baja.
- Ciclos de los componentes fundamentales en la naturaleza
Al contrario que la energía, la materia no se consume en los ecosistemas, sino que sigue un ciclo a través de los seres vivos. Circula entre los organismos vivos y los muertos, y en el medio físico. Se pueden citar varios ciclos de los componentes fundamentales en la naturaleza; el ciclo del carbono, el ciclo del nitrógeno y el ciclo del fósforo.
+ Ciclo del carbono
En el caso del carbono, el ciclo es el siguiente: los materiales fósiles se consumen en la industria y en los hogares, como consecuencia de ello la combustión produce CO2 en la atmósfera. Otra fuente de CO2 es la respiración de plantas y animales y los procesos de difusión de este gas en los océanos. Este CO2 de la atmósfera es fijado por las plantas en la fotosíntesis. Luego, como consecuencia de la descomposición de las plantas y animales, se produce el proceso de carbonización y la producción de materiales fósiles que pueden iniciar de nuevo el ciclo. En el caso de los ecosistemas acuáticos, la disolución del CO2 atmosférico en el agua permite la asimilación por parte de las plantas y algas fotosintéticas que sirven de alimento a especies animales. La muerte de estos organismos provoca una acumulación de carbonatos en los fondos marinos. Estos carbonatos pasarán a formar bicarbonatos, que posteriormente provocarán un aporte de CO2 disuelto en el agua. Éste mantiene un equilibrio entre la difusión hacia la atmósfera y la fijación por parte de los organismos acuáticos.
+ Ciclo de nitrógeno
La principal reserva de nitrógeno es la atmósfera. Pero, a diferencia de otros elementos, el nitrógeno no puede ser usado directamente. Los organismos capaces de fijar el nitrógeno atmosférico son las cianobacterias o microalgas verdeazules y algunas especies de bacterias del suelo. Por lo que respecta a las plantas, salvo las que presentan simbiosis con la bacteria Rhizobium, no pueden asimilar directamente el nitrógeno, sino que lo hacen, en su mayor parte, como nitratos generados por las bacterias del suelo. Estas plantas son el alimento de animales herbívoros que reciben así su aporte de compuestos nitrogenados. Sobre las deyecciones de estos animales y sobre sus restos en descomposición actúan una serie de organismos, como Nitrosomas y Nitrobacter, que transforman consecutivamente el amoniaco producido en las reacciones de putrefacción en nitritos y nitratos. Por otro lado, las bacterias desnitrificantes pueden convertir los nitratos en nitrógeno gaseoso que retornará de nuevo a la atmósfera. De esta manera se puede iniciar de nuevo el ciclo.
En los océanos, el proceso es similar. La diferencia estriba en que los organismos muertos se descomponen totalmente en el fondo del mar. Como consecuencia de ello se produce un gradiente de nitrógeno entre la superficie donde existe el fitoplancton capaz de asimilar el nitrógeno atmosférico al realizar la fotosíntesis y los fondos marinos. Por tanto, un factor importante para el mantenimiento del ciclo del nitrógeno en el mar es la abundancia de este nivel.
En el caso del fósforo, que constituye igualmente un material muy valioso, hay que tener en cuenta que la energía de las reacciones químicas se origina como consecuencia de la liberación de grupos fosfato de moléculas como el ATP. El fósforo se acumula en las rocas y pasa, debido a la erosión, al agua. Este fósforo disuelto es asimilado por las plantas y luego, con su descomposición, retorna de nuevo a la superficie terrestre. Sin embargo, la aportación de fósforo a través de los procesos geológicos es muy inferior a las necesidades que tienen en su alimentación los peces y los seres humanos. Por ello se necesita un aporte artificial de este elemento, que en la actualidad está creando grandes problemas de contaminación.