Nivel trófico
Posición de un organismo en una cadena alimentaria

Primer nivel trófico . Las plantas de esta imagen, así como las algas y el fitoplancton del lago, son productores primarios . Toman nutrientes del suelo o del agua y fabrican su propio alimento mediante la fotosíntesis , utilizando la energía del sol.
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El nivel trófico de un organismo es la posición que ocupa en una red alimentaria . Dentro de una red alimentaria, una cadena alimentaria es una sucesión de organismos que se alimentan de otros organismos y que, a su vez, pueden ser devorados por otros. El nivel trófico de un organismo es el número de pasos que se encuentra desde el inicio de la cadena. Una red alimentaria comienza en el nivel trófico 1 con productores primarios como las plantas, puede pasar a los herbívoros en el nivel 2, a los carnívoros en el nivel 3 o superior y, por lo general, termina con los depredadores de ápice en el nivel 4 o 5. El camino a lo largo de la cadena puede formar un flujo unidireccional o ser parte de una "red" alimentaria más amplia. Las comunidades ecológicas con mayor biodiversidad forman caminos tróficos más complejos.

La palabra trófico deriva del griego τροφή (trophē) que hace referencia al alimento o nutrición. [1]

Historia

El concepto de nivel trófico fue desarrollado por Raymond Lindeman (1942), basado en la terminología de August Thienemann (1926): “productores”, “consumidores” y “reductores” (modificado a “descomponedores” por Lindeman). [2] [3]

Descripción general

Categorías de consumidores basadas en el material ingerido (planta: los tonos verdes están vivos, los tonos marrones están muertos; animal: los tonos rojos están vivos, los tonos morados están muertos; o particulado: tonos grises) y la estrategia de alimentación (recolector: tono más claro de cada color; minero: tono más oscuro de cada color)

Las tres formas básicas en que los organismos obtienen alimento son como productores, consumidores y descomponedores.

  • Los productores ( autótrofos ) son típicamente plantas o algas . Las plantas y las algas no suelen comer otros organismos, sino que extraen nutrientes del suelo o del océano y fabrican su propio alimento mediante la fotosíntesis . Por este motivo, se les llama productores primarios . De esta manera, es la energía del sol la que suele alimentar la base de la cadena alimentaria. [4] Una excepción ocurre en los ecosistemas hidrotermales de aguas profundas , donde no hay luz solar. Aquí los productores primarios fabrican alimentos a través de un proceso llamado quimiosíntesis . [5]
  • Los consumidores ( heterótrofos ) son especies que no pueden fabricar su propio alimento y necesitan consumir otros organismos. Los animales que se alimentan de productores primarios (como las plantas) se denominan herbívoros . Los animales que se alimentan de otros animales se denominan carnívoros , y los animales que se alimentan tanto de plantas como de otros animales se denominan omnívoros .
  • Los descomponedores ( detritívoros ) descomponen el material y los desechos de plantas y animales muertos y los liberan nuevamente en forma de energía y nutrientes en el ecosistema para su reciclaje. Los descomponedores, como las bacterias y los hongos , se alimentan de desechos y materia muerta y los convierten en sustancias químicas inorgánicas que pueden reciclarse como nutrientes minerales para que las plantas los vuelvan a utilizar.

Los niveles tróficos se pueden representar con números, comenzando por el nivel 1 con las plantas. Los niveles tróficos siguientes se numeran posteriormente según el lugar que ocupa el organismo en la cadena alimentaria.

Nivel 1
Las plantas y las algas fabrican su propio alimento y se denominan productores.
Nivel 2
Los herbívoros comen plantas y se les llama consumidores primarios.
Nivel 3
Los carnívoros que comen herbívoros se llaman consumidores secundarios.
Nivel 4
Los carnívoros que comen a otros carnívoros se denominan consumidores terciarios.
Depredador máximo
Por definición, los depredadores máximos adultos sanos no tienen depredadores (los miembros de su propia especie pueden ser una excepción) y se encuentran en el nivel numérico más alto de su red alimentaria.
  • Segundo nivel trófico Los conejos comen plantas del primer nivel trófico, por lo que son consumidores primarios.
    Segundo nivel trófico
    Los conejos comen plantas del primer nivel trófico, por lo que son consumidores primarios.
  • Tercer nivel trófico Los zorros comen conejos en el segundo nivel trófico, por lo que son consumidores secundarios.
    Tercer nivel trófico
    Los zorros comen conejos en el segundo nivel trófico, por lo que son consumidores secundarios.
  • Cuarto nivel trófico Las águilas reales comen zorros en el tercer nivel trófico, por lo que son consumidores terciarios.
    Cuarto nivel trófico
    Las águilas reales comen zorros en el tercer nivel trófico, por lo que son consumidores terciarios.
  • Descomponedores Los hongos de este árbol se alimentan de materia muerta, convirtiéndola nuevamente en nutrientes que los productores primarios pueden utilizar.
    Descomponedores
    Los hongos de este árbol se alimentan de materia muerta, convirtiéndola nuevamente en nutrientes que los productores primarios pueden utilizar.

En los ecosistemas del mundo real , hay más de una cadena alimentaria para la mayoría de los organismos, ya que la mayoría de los organismos comen más de un tipo de alimento o son comidos por más de un tipo de depredador. Un diagrama que establece la intrincada red de cadenas alimentarias superpuestas y entrecruzadas de un ecosistema se llama su red alimentaria . [6] Los descomponedores a menudo se dejan fuera de las redes alimentarias, pero si se incluyen, marcan el final de una cadena alimentaria. [6] Por lo tanto, las cadenas alimentarias comienzan con los productores primarios y terminan con la descomposición y los descomponedores. Dado que los descomponedores reciclan los nutrientes, dejándolos para que puedan ser reutilizados por los productores primarios, a veces se considera que ocupan su propio nivel trófico. [7] [8]

El nivel trófico de una especie puede variar si tiene la posibilidad de elegir su dieta. Prácticamente todas las plantas y el fitoplancton son puramente fototróficos y se encuentran exactamente en el nivel 1.0. Muchos gusanos se encuentran en torno a 2.1; los insectos, en 2.2; las medusas, en 3.0; las aves, en 3.6. [9] Un estudio de 2013 estima que el nivel trófico medio de los seres humanos es de 2,21, similar al de los cerdos o las anchoas. [10] Esto es sólo un promedio, y es evidente que los hábitos alimentarios de los humanos, tanto modernos como antiguos, son complejos y varían enormemente. Por ejemplo, un inuit tradicional que viva con una dieta compuesta principalmente de focas tendría un nivel trófico de casi 5. [11]

Eficiencia de transferencia de biomasa

Una pirámide de energía ilustra cuánta energía se necesita a medida que fluye hacia arriba para sustentar el siguiente nivel trófico. Solo alrededor del 10 % de la energía transferida entre cada nivel trófico se convierte en biomasa .

En general, cada nivel trófico se relaciona con el que está debajo absorbiendo parte de la energía que consume, y de esta manera puede considerarse que reposa sobre el nivel trófico inmediatamente inferior o que recibe el apoyo de este. Las cadenas alimentarias pueden representarse en diagramas para ilustrar la cantidad de energía que se mueve de un nivel de alimentación al siguiente en una cadena alimentaria. Esto se denomina pirámide de energía . La energía transferida entre niveles también puede considerarse como una aproximación a una transferencia de biomasa , por lo que las pirámides de energía también pueden considerarse pirámides de biomasa, que representan la cantidad de biomasa que resulta en niveles superiores a partir de la biomasa consumida en niveles inferiores. Sin embargo, cuando los productores primarios crecen rápidamente y se consumen rápidamente, la biomasa en un momento dado puede ser baja; por ejemplo, la biomasa del fitoplancton (productor) puede ser baja en comparación con la biomasa del zooplancton (consumidor) en la misma zona del océano. [12]

La eficiencia con la que se transfiere energía o biomasa de un nivel trófico al siguiente se denomina eficiencia ecológica . Los consumidores de cada nivel convierten en promedio solo alrededor del 10% de la energía química de sus alimentos en su propio tejido orgánico (la ley del diez por ciento ). Por esta razón, las cadenas alimentarias rara vez se extienden por más de 5 o 6 niveles. En el nivel trófico más bajo (la parte inferior de la cadena alimentaria), las plantas convierten aproximadamente el 1% de la luz solar que reciben en energía química. De esto se deduce que la energía total originalmente presente en la luz solar incidente que finalmente se incorpora a un consumidor terciario es de aproximadamente el 0,001% [7].

Evolución

Tanto el número de niveles tróficos como la complejidad de las relaciones entre ellos evolucionan a medida que la vida se diversifica a través del tiempo, con la excepción de los eventos intermitentes de extinción masiva. [13]

Niveles tróficos fraccionales

Las orcas son depredadores máximos , pero se dividen en poblaciones separadas que cazan presas específicas, como atún, tiburones pequeños y focas.

Las redes alimentarias definen en gran medida los ecosistemas, y los niveles tróficos definen la posición de los organismos dentro de ellas. Pero estos niveles tróficos no siempre son números enteros simples, porque los organismos a menudo se alimentan en más de un nivel trófico. [14] [15] Por ejemplo, algunos carnívoros también comen plantas, y algunas plantas son carnívoras. Un carnívoro grande puede comer tanto carnívoros más pequeños como herbívoros; el lince come conejos, pero el puma come tanto linces como conejos. Los animales también pueden comerse entre sí; la rana toro come cangrejos de río y los cangrejos de río comen ranas toro jóvenes. Los hábitos alimentarios de un animal juvenil y, en consecuencia, su nivel trófico, pueden cambiar a medida que crece.

El científico pesquero Daniel Pauly establece los valores de los niveles tróficos en uno para las plantas y los detritos, dos para los herbívoros y detritívoros (consumidores primarios), tres para los consumidores secundarios, y así sucesivamente. La definición del nivel trófico, TL, para cualquier especie consumidora es: [8]

yo yo i = 1 + ∑ yo ( yo yo yo ⋅ D do i yo ) {\displaystyle TL_{i}=1+\sum _{j}(TL_{j}\cdot DC_{ij})\!}

donde es el nivel trófico fraccional de la presa j , y representa la fracción de j en la dieta de i . Es decir, el nivel trófico del consumidor es uno más el promedio ponderado de cuánto contribuyen los diferentes niveles tróficos a su alimento. yo yo yo Estilo de visualización TL_{j} D do i yo Estilo de visualización DC_ {ij}}

En el caso de los ecosistemas marinos, el nivel trófico de la mayoría de los peces y otros consumidores marinos tiene un valor entre 2,0 y 5,0. El valor superior, 5,0, es inusual, incluso para peces grandes, [16] aunque se da en depredadores de ápice de mamíferos marinos, como los osos polares y las orcas. [17]

Además de los estudios observacionales del comportamiento animal y la cuantificación del contenido estomacal de los animales, el nivel trófico se puede cuantificar a través del análisis de isótopos estables de tejidos animales como músculos , piel , pelo y colágeno óseo . Esto se debe a que existe un aumento constante en la composición isotópica del nitrógeno en cada nivel trófico causado por fraccionamientos que ocurren con la síntesis de biomoléculas; la magnitud de este aumento en la composición isotópica del nitrógeno es de aproximadamente 3–4‰. [18] [19]

Nivel trófico medio

El nivel trófico medio de las capturas pesqueras mundiales ha disminuido de forma constante debido a que muchos peces de alto nivel trófico, como este atún , han sido sobrepescados .

En pesca, el nivel trófico medio de las capturas pesqueras en toda una zona o ecosistema se calcula para el año y como:

yo yo y = ∑ i ( yo yo i ⋅ Y i y ) ∑ i Y i y {\displaystyle TL_{y}={\frac {\sum _{i}(TL_{i}\cdot Y_{iy})}{\sum _{i}Y_{iy}}}}

donde es la captura anual de la especie o grupo i en el año y , y es el nivel trófico para la especie i según se define anteriormente. [8] Y i y {\displaystyle Y_{iy}}   yo yo i   {\displaystyle \TL_{i}\}

Los peces de niveles tróficos superiores suelen tener un mayor valor económico, lo que puede dar lugar a una sobrepesca en los niveles tróficos superiores. En informes anteriores se detectaron descensos precipitados del nivel trófico medio de las capturas pesqueras , en un proceso conocido como pesca a lo largo de la cadena alimentaria . [20] Sin embargo, trabajos más recientes no encuentran ninguna relación entre el valor económico y el nivel trófico; [21] y que los niveles tróficos medios en las capturas, los estudios y las evaluaciones de las poblaciones de hecho no han disminuido, lo que sugiere que la pesca a lo largo de la cadena alimentaria no es un fenómeno global. [22] Sin embargo, Pauly et al . Cabe señalar que los niveles tróficos alcanzaron un máximo de 3,4 en 1970 en el noroeste y centro-oeste del Atlántico, seguido de un descenso posterior a 2,9 en 1994. Informan de un cambio desde los peces de fondo de alto nivel trófico, piscívoros y de larga vida, como el bacalao y el eglefino, hacia invertebrados de bajo nivel trófico, planctívoros y de vida corta (por ejemplo, camarones) y peces pelágicos pequeños (por ejemplo, arenques). Este cambio desde peces de alto nivel trófico a invertebrados y peces de bajo nivel trófico es una respuesta a los cambios en la abundancia relativa de la captura preferida. Consideran que esto es parte del colapso de la pesca mundial, [17] [23] que encuentra un eco en el mar Mediterráneo sobreexplotado. [24]

Los humanos tienen un nivel trófico medio de aproximadamente 2,21, aproximadamente el mismo que un cerdo o una anchoa. [25] [26]

Índice FiB

Como la eficiencia de transferencia de biomasa es de sólo un 10%, se deduce que la tasa de producción biológica es mucho mayor en los niveles tróficos inferiores que en los superiores. Las capturas pesqueras, al menos al principio, tenderán a aumentar a medida que el nivel trófico declina. En este punto, las pesquerías se centrarán en especies que se encuentran en posiciones inferiores de la cadena alimentaria. [23] En 2000, esto llevó a Pauly y otros a construir un índice de "Pesquerías en equilibrio", normalmente llamado índice FiB. [27] El índice FiB se define, para cualquier año y , por [8]

F i B y = registro ⁡ Y y / ( yo mi ) yo yo y Y 0 / ( yo mi ) yo yo 0 {\displaystyle FiB_{y}=\log {\frac {Y_{y}/(TE)^{TL_{y}}}{Y_{0}/(TE)^{TL_{0}}}}}

donde es la captura en el año y , es el nivel trófico medio de la captura en el año y , es la captura, el nivel trófico medio de la captura al inicio de la serie analizada, y es la eficiencia de transferencia de biomasa o energía entre niveles tróficos. Y y Estilo de visualización Y_{y}} yo yo y Estilo de visualización TL_{y} Y 0 {\displaystyle Y_{0}} yo yo 0 Estilo de visualización TL_{0} yo mi {\estilo de visualización TE}

El índice FiB es estable (cero) a lo largo de períodos de tiempo en los que los cambios en los niveles tróficos se corresponden con cambios apropiados en las capturas en la dirección opuesta. El índice aumenta si las capturas aumentan por cualquier razón, por ejemplo, mayor biomasa de peces o expansión geográfica. [8] Estas disminuciones explican las gráficas de "curvatura hacia atrás" del nivel trófico en función de las capturas observadas originalmente por Pauly y otros en 1998. [23]

Interacciones tritróficas y otras

Un aspecto de los niveles tróficos se denomina interacción tritrófica. Los ecólogos suelen restringir sus investigaciones a dos niveles tróficos como una forma de simplificar el análisis; sin embargo, esto puede ser engañoso si las interacciones tritróficas (como planta-herbívoro-depredador) no se entienden fácilmente simplemente añadiendo interacciones por pares (planta-herbívoro más herbívoro-depredador, por ejemplo). Pueden ocurrir interacciones significativas entre el primer nivel trófico (planta) y el tercer nivel trófico (un depredador) para determinar el crecimiento de la población de herbívoros, por ejemplo. Cambios genéticos simples pueden producir variantes morfológicas en plantas que luego difieren en su resistencia a los herbívoros debido a los efectos de la arquitectura de la planta sobre los enemigos del herbívoro. [28] Las plantas también pueden desarrollar defensas contra los herbívoros, como las defensas químicas. [29]

Véase también

Referencias

  1. ^ "Trophic". Diccionario Merriam-Webster . Consultado el 16 de abril de 2017 en www.merriam-webster.com.
  2. ^ Lindeman, RL (1942). "El aspecto trófico-dinámico de la ecología" (PDF) . Ecología . 23 (4): 399–418. doi :10.2307/1930126. JSTOR  1930126. Archivado desde el original (PDF) el 29 de marzo de 2017.
  3. ^ Heinemann, A. (1926). "Der Nahrungskreislauf im Wasser" [El ciclo alimentario acuático]. Verh. Alemán. Zoológico. Ges. (en alemán). 31 : 29–79 - a través de Google Books. "También disponible en". Zool. Anz. Suppl. (en alemán). 2 : 29–79.
  4. ^ Butz, Stephen D. (2004). Science of Earth Systems (edición ilustrada, reimpresa). Delmar Learning. pág. 537. ISBN 978-0-7668-3391-3.
  5. ^ van Dover, Cindy (2000). La ecología de los respiraderos hidrotermales de aguas profundas. Princeton University Press. pág. 399. ISBN 978-0-691-04929-8– a través de Google Books.
  6. ^ ab Lisowski, M.; Miaoulis, I.; Cyr, M.; Jones, LC; Padilla, MJ; Wellnitz, TR (2004). Ciencias ambientales . Prentice Hall Science Explorer. Pearson Prentice Hall. ISBN 978-0-13-115090-4.
  7. ^ ab Diccionario científico de la herencia americana . Houghton Mifflin Company. 2005.
  8. ^ abcde Pauly, D.; Palomares, ML (2005). "La pesca en las redes alimentarias marinas: es mucho más generalizada de lo que pensábamos" (PDF) . Boletín de Ciencias Marinas . 76 (2): 197–211. Archivado desde el original (PDF) el 14 de mayo de 2013.
  9. ^ "Tabla 3.5". Biodiversidad y morfología. FishBase . Fish on line. Agosto de 2014. Vers. 3.
  10. ^ Yirka, Bob (3 de diciembre de 2013). "Devorando la red alimentaria mundial y el nivel trófico humano". Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos . 110 (51): 20617–20620. Bibcode :2013PNAS..11020617B. doi : 10.1073/pnas.1305827110 . PMC 3870703 . PMID  24297882. 
    Yirka, Bob (3 de diciembre de 2013). "Investigadores calculan por primera vez el nivel trófico humano". Phys.org (nota de prensa).
  11. ^ Campbell, Bernard Grant (1995). Ecología humana: La historia de nuestro lugar en la naturaleza desde la prehistoria hasta el presente. Fundamentos evolutivos del comportamiento humano (2.ª ed.). Transaction Publishers. pág. 12. ISBN 978-0-202-36660-9– a través de Google Books.
  12. ^ Behrenfeld, Michael J. (2014). "Danza del plancton mediada por el clima". Nature Climate Change . 4 (10): 880–887. Código Bibliográfico :2014NatCC...4..880B. doi :10.1038/nclimate2349.
  13. ^ Sahney, S. y Benton, MJ (2008). "Recuperación de la extinción masiva más profunda de todos los tiempos". Actas de la Royal Society B: Biological Sciences . 275 (1636): 759–65. doi :10.1098/rspb.2007.1370. PMC 2596898 . PMID  18198148. 
  14. ^ Odum, WE ; Heald, EJ (1975) "La red alimentaria basada en detritos de una comunidad de manglares estuarinos". Páginas 265–286 en LE Cronin, ed. Investigación estuarina . Vol. 1. Academic Press, Nueva York.
  15. ^ Pimm, SL; Lawton, JH (1978). "Sobre la alimentación en más de un nivel trófico". Nature . 275 (5680): 542–544. Bibcode :1978Natur.275..542P. doi :10.1038/275542a0. S2CID  4161183.
  16. ^ Cortés, E. (1999). "Composiciones dietéticas estandarizadas y niveles tróficos de tiburones". ICES Journal of Marine Science . 56 (5): 707–717. doi : 10.1006/jmsc.1999.0489 .
  17. ^ ab Pauly, D.; Trites, A.; Capuli, E.; Christensen, V. (1998). "Composición de la dieta y niveles tróficos de los mamíferos marinos". ICES Journal of Marine Science . 55 (3): 467–481. doi : 10.1006/jmsc.1997.0280 .
  18. ^ Szpak, Paul; Orchard, Trevor J.; McKechnie, Iain; Gröcke, Darren R. (2012). "Ecología histórica de las nutrias marinas del Holoceno tardío (Enhydra lutris) del norte de la Columbia Británica: perspectivas isotópicas y zooarqueológicas". Revista de ciencia arqueológica . 39 (5): 1553–1571. Código Bibliográfico :2012JArSc..39.1553S. doi :10.1016/j.jas.2011.12.006.
  19. ^ Gorlova, EN; Krylovich, OA; Tiunov, AV; Khasanov, BF; Vasyukov, DD; Savinetsk y, AB (marzo de 2015). "Análisis de isótopos estables como método de identificación taxonómica de material arqueozoológico". Arqueología, Etnología y Antropología de Eurasia . 43 (1): 110-121. doi :10.1016/j.aeae.2015.07.013.
  20. ^ Ecosistemas y bienestar humano: Síntesis (PDF) (Informe). Evaluación de los ecosistemas del milenio . Island Press. 2005. págs. 32–33.
  21. ^ Sethi, SA; Branch, TA; Watson, R. (2010). "Los patrones de desarrollo de la pesca mundial están impulsados ​​por las ganancias pero no por el nivel trófico". Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos . 107 (27): 12163–12167. Bibcode :2010PNAS..10712163S. doi : 10.1073/pnas.1003236107 . PMC 2901455 . PMID  20566867. 
  22. ^ Branch, TA; Watson, Reg; Fulton, Elizabeth A.; Jennings, Simon; McGilliard, Carey R.; Pablico, Grace T.; Ricard, Daniel; Tracey, Sean R. (2010). "Huella trófica de las pesquerías marinas" (PDF) . Nature . 468 (7322): 431–435. Bibcode :2010Natur.468..431B. doi :10.1038/nature09528. PMID  21085178. S2CID  4403636. Archivado desde el original (PDF) el 9 de febrero de 2014.
  23. ^ abc Pauly, D.; Christensen, V.; Dalsgaard, J.; Froese, R.; Torres, FC Jr. (1998). "Pescando en las redes alimentarias marinas". Science . 279 (5352): 860–863. Bibcode :1998Sci...279..860P. doi :10.1126/science.279.5352.860. PMID  9452385. S2CID  272149.
  24. ^ ¿ Pescando en las redes alimentarias del Mediterráneo? Resumen ejecutivo. (2000). Briand, F. y KI Stergiou [1]
  25. ^ "Los investigadores calculan por primera vez el nivel trófico humano". Phys.org (nota de prensa). 3 de diciembre de 2013.
  26. ^ Bonhommeau, S.; Dubroca, L.; le Pape, O.; Barde, J.; Kaplan, DM; Chassot, E. y Nieblas, AE (2013). "Devorando la red alimentaria mundial y el nivel trófico humano". Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos . 110 (51): 20617–20620. Bibcode :2013PNAS..11020617B. doi : 10.1073/pnas.1305827110 . PMC 3870703 . PMID  24297882. 
  27. ^ Pauly, D.; Christensen, V.; Walters, C. (2000). "Ecopath, ecosim y ecospace como herramientas para evaluar el impacto de la pesca en los ecosistemas". ICES Journal of Marine Science . 57 (3): 697–706. doi : 10.1006/jmsc.2000.0726 .
  28. ^ Kareiva, Peter; Sahakian, Robert (1990). "Efectos tritróficos de una mutación arquitectónica simple en plantas de guisante". Cartas a la naturaleza. Nature . 35 (6274): 433–434. Bibcode :1990Natur.345..433K. doi :10.1038/345433a0. S2CID  40207145.
  29. ^ Price, PW Price; Bouton, CE; Gross, P.; McPheron, BA; Thompson, JN; Weis, AE (1980). "Interacciones entre tres niveles tróficos: influencia de las plantas en las interacciones entre insectos herbívoros y enemigos naturales". Revista Anual de Ecología y Sistemática . 11 (1): 41–65. doi :10.1146/annurev.es.11.110180.000353. S2CID  53137184.
  • Niveles tróficos BBC. Última actualización: marzo de 2004.
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