1. Componentes del Ecosistema

Un ecosistema es una comunidad de organismos que interaccionan entre sí y con el medio físico donde viven, intercambiando materia y energía.

1.1. Componente abiótico

El componente abiótico (medio físico o biotopo) se refiere a los distintos componentes que determinan el espacio físico en el cual habitan los seres vivos, como:

• H₂O
• Temperatura (T°C)
• Luz
• pH
• Suelo
• Humedad
• O₂
• Nutrientes

1.2. Componente biótico

El componente biótico (biocenosis) se refiere a la comunidad de organismos que conviven en el medio físico. Se clasifica en:

• Productores o autótrofos: Organismos capaces de fabricar o sintetizar su propio alimento a partir de sustancias inorgánicas como CO₂, H₂O y sales minerales. Las plantas son seres autótrofos.
• Consumidores o heterótrofos: Organismos incapaces de producir su alimento, por ello lo ingieren ya sintetizado. Los animales son seres consumidores.
• Descomponedores: Organismos que se alimentan de materia orgánica en descomposición. Entre ellos están las levaduras, los hongos, las bacterias y los pluricelulares y celulares.

2. El Flujo de Energía

Las interacciones entre los componentes abiótico y biótico de un sistema son fundamentalmente de tipo energético. La luz solar, fuente de energía primordial para un ecosistema, es transformada en energía química mediante la fotosíntesis. Este proceso es realizado por los organismos autótrofos, quienes fijan la energía química en la materia orgánica que ellos fabrican durante dicho proceso, a partir de la incorporación de sustancias simples inorgánicas del medio.

Del siguiente esquema deducimos dos consecuencias importantes:

• El flujo de energía es unidireccional, acíclico y abierto debido a las pérdidas que se producen a lo largo del ecosistema.
• Para que el ecosistema se mantenga estable es fundamental la actividad de los descomponedores, que transforman la materia orgánica de los cadáveres y los restos orgánicos, devolviendo nutrientes al ecosistema a través de los productores.

Estos dos procesos ecológicos, flujo de energía y ciclo de materia, son la esencia de la dinámica de los ecosistemas. Por lo tanto, nos interesa conocer, en relación con la energía, cuánta radiación se está recibiendo, con el fin de poder estudiar el aprovechamiento de esa energía en el ecosistema considerado. Es importante conocer el destino de la radiación solar a través de un ecosistema.

Suponiendo que la radiación que llega a las capas externas de la atmósfera terrestre es constante (flujo solar), la cantidad de radiación solar recibida en un punto cualquiera de la superficie terrestre varía en función de:

• La duración del día a causa de la rotación terrestre.
• La inclinación de su eje de rotación respecto de la vertical.
• La esfericidad de la Tierra.
• Las estaciones del año, debido a su período de traslación en torno al Sol.

Parámetros tróficos

Se suelen emplear para evaluar el rendimiento de un ecosistema o de alguno de sus niveles tróficos:

• Biomasa: Cantidad de materia orgánica referida a un área o volumen determinados, se expresa en t/km², kg/ha… La biomasa primaria es la fabricada por los productores y la biomasa secundaria es la elaborada por los consumidores.
• Producción: Cantidad de biomasa fabricada por unidad de tiempo.
  • PB = PN + R
  • Producción Primaria Bruta (PPB): cantidad total fabricada por los productores.
  • Producción Secundaria Bruta: cantidad total fabricada por los consumidores.
  • Producción Primaria Neta (PPN): cantidad de biomasa de los productores a disposición del siguiente nivel trófico.
  • Producción Secundaria Neta: referida a los consumidores.
• Productividad: Relación entre la producción y la biomasa, lo que nos da información sobre la velocidad de renovación de la biomasa. p = P/B x 100

2.1. Fijación de energía por los productores

Ya que la radiación solar es transformada en energía química por los organismos productores en la fotosíntesis, la medición de la cantidad de energía fijada se hace sobre la ecuación fotosintética, valorando cada uno de los compuestos que intervienen en la reacción. La energía química almacenada en la materia orgánica será después utilizada en el metabolismo celular para realizar las funciones vitales propias de la actividad biológica: crecimiento y desarrollo, mantenimiento del calor corporal, locomoción, etc.

Distribución mundial de la PPB en diversos ecosistemas

Solo el 0,1% al 1,6% de la radiación solar incidente es transformada en energía química, la cual queda fijada en la materia orgánica fabricada durante el proceso de la fotosíntesis de los organismos productores en los ecosistemas.

1. <2 g C/m²/año: desiertos
2. 2-12 g C/m²/año: praderas, lagos profundos, bosques de montaña
3. 12-40 g C/m²/año: bosques húmedos y comunidades secundarias, lagos someros, agricultura de regadío
4. 40-100 g C/m²/año: estuarios, manantiales, arrecifes de coral, comunidades terrestres sobre llanuras aluviales, agricultura intensiva todo el año
5. 2-12 g C/m²/año: aguas de la plataforma continental
6. <4 g C/m²/año: océanos profundos

Destino de la energía acumulada por los productores

Principios generales aplicables en relación con el flujo de energía:

• Flujo de energía unidireccional, acíclico y abierto.
• Los niveles tróficos disponen de mucha más energía de la que consumen.
• La cantidad de energía consumida en la actividad metabólica cada vez es mayor.
• Disminución progresiva de la energía disponible en cada nivel trófico.

2.2. Eficiencia ecológica

La eficiencia ecológica se define como la cantidad de biomasa o energía que se transfiere de un nivel trófico al siguiente. Este valor es muy bajo ya que una parte de la energía se pierde en forma de calor durante la actividad metabólica de los organismos. La eficiencia ecológica de la mayoría de los ecosistemas se sitúa en torno al 10% (regla del 10%).