La importancia de las eficiencias de transferencia en la determinación de las vías de energía

Última actualización el miércoles, 06 De enero de 2021 |Riqueza de especies

Las proporciones de la producción primaria neta que fluyen a lo largo de cada una de las posibles vías de energía dependen de las eficiencias de transferencia en la forma en que la energía se usa y se pasa de un paso a otro. El conocimiento de los valores de tres categorías de eficiencia de transferencia es todo lo que se requiere para predecir el patrón de flujo de energía. Se trata de eficiencia de consumo (CE), eficiencia de asimilación (AE) y eficiencia de producción (PE).

la importancia relativa de las vías de energía depende de tres eficiencias de transferencia:…

Microalgas bentónicas

Figura 17.23 Relación entre el porcentaje de producción primaria neta (NPP) consumida por los herbívoros y la productividad primaria neta. o, fitoplancton;*, microalgas bentónicas;□, lechos de macroalgas;♦, praderas macrófitas de agua dulce;■, praderas de pastos marinos; a, marismas; A, pastizales; o, manglares;*, bosques. (Datos de varias fuentes, compilados por Cebrian, 1999.)

… eficiencia de consumo,…

eficiencia de consumo,

Figura 17.23 Relación entre el porcentaje de producción primaria neta (PPN) consumida por los herbívoros y la productividad primaria neta. o, fitoplancton;*, microalgas bentónicas;□, lechos de macroalgas;♦, praderas macrófitas de agua dulce;■, praderas de pastos marinos; a, marismas; A, pastizales; o, manglares;*, bosques. (Datos de varias fuentes, compilados por Cebrian, 1999.)

Repetido en palabras, CE es el porcentaje de productividad total disponible en un nivel trófico (Pn-1) que es realmente consumido (‘ingerido’) por un compartimento trófico ‘un nivel arriba’ (In). Para los consumidores primarios en el sistema de pastoreo, CE es el porcentaje de julios producidos por unidad de tiempo como NPP que encuentra su camino en las entrañas de los herbívoros. En el caso de los consumidores secundarios, es el porcentaje de productividad herbívora consumido por los carnívoros. El resto muere sin ser comido y entra en la cadena de descomposición.

En la Figura 17.23 se muestran varios valores reportados para las eficiencias de consumo de los herbívoros. La mayoría de las estimaciones son notablemente bajas, generalmente reflejando la falta de atractivo de gran parte del material vegetal debido a su alta proporción de tejido de soporte estructural, pero a veces también como consecuencia de densidades de herbívoros generalmente bajas (debido a la acción de sus enemigos naturales). Los consumidores de plantas microscópicas (microalgas que crecen en lechos o fitoplancton de vida libre) pueden lograr mayores densidades, tener menos tejido estructural que tratar y representar un mayor porcentaje de la producción primaria. Los valores medios de eficiencia de consumo son inferiores al 5% en los bosques, alrededor del 25% en los pastizales y más del 50% en las comunidades dominadas por el fitoplancton. Sabemos mucho menos sobre las eficiencias de consumo de los carnívoros que se alimentan de sus presas, y cualquier estimación es especulativa. Los depredadores vertebrados pueden consumir entre el 50 y el 100% de la producción de

presas vertebradas, pero quizás solo el 5% de presas invertebradas. Los depredadores invertebrados consumen quizás el 25% de la producción disponible de presas invertebradas.

… eficiencia de asimilación…

eficiencia de asimilación,

La eficiencia de asimilación es el porcentaje de energía de los alimentos que se lleva a las entrañas de los consumidores en un compartimento trófico (In) que se asimila a través de la pared intestinal (A») y está disponible para su incorporación en el crecimiento o para hacer trabajo. El resto se pierde en forma de heces y entra en la base del sistema de descomposición. Una «eficiencia de asimilación» se atribuye mucho menos fácilmente a los microorganismos. Los alimentos no entran en una invaginación del mundo exterior que pasa a través del cuerpo del microorganismo (como el intestino de un organismo superior) y no se producen heces. En el sentido de que las bacterias y los hongos asimilan efectivamente el 100% de la materia orgánica muerta que digieren externamente y absorben, a menudo se dice que tienen una «eficiencia de asimilación» del 100%.

Las eficiencias de asimilación son típicamente bajas para herbívoros, detritívoros y microbívoros (20-50%) y altas para carnívoros (alrededor del 80%). En general, los animales están mal equipados para tratar la materia orgánica muerta (principalmente material vegetal) y la vegetación viva, sin duda en parte debido a la presencia muy extendida de defensas físicas y químicas de las plantas, pero principalmente como resultado de la alta proporción de químicos estructurales complejos como la celulosa y la lignina en su composición. Sin embargo, como describe el Capítulo 11, muchos animales contienen una microflora intestinal simbiótica que produce celulasa y ayuda a la asimilación de la materia orgánica de las plantas. En cierto sentido, estos animales han aprovechado su propio sistema de descomposición personal. La forma en que las plantas asignan la producción a las raíces, la madera, las hojas, las semillas y los frutos influye en su utilidad para los herbívoros. Las semillas y las frutas pueden asimilarse con eficiencias de hasta 60-70%, y las hojas con aproximadamente 50% de eficiencia, mientras que la eficiencia de asimilación para la madera puede ser tan baja como 15%. El alimento animal de los carnívoros (y detritívoros como los buitres que consumen cadáveres de animales) plantea menos problemas para la digestión y la asimilación.

… y eficiencia de producción…

eficiencia de producción, PE = Pn / A» X 100.

La eficiencia de producción es el porcentaje de energía asimilada (An) que se incorpora a la nueva biomasa (Pn). El resto se pierde por completo para la comunidad en forma de calor respiratorio. (Los productos secretores y excretores ricos en energía, que han participado en procesos metabólicos, pueden verse como producción, Pn, y estar disponibles, como cadáveres, para los descomponedores.)

La eficiencia de producción varía principalmente en función de la clase taxonómica de los organismos de que se trate. Los invertebrados en general tienen altas eficiencias (30-40%), perdiendo relativamente poca energía en el calor respiratorio y convirtiendo más asimilados en producción.

Niveles tróficos acuáticosFigura 17.24 Distribución de frecuencias de eficiencias de transferencia a nivel trófico en 48 estudios tróficos de comunidades acuáticas. Hay una variación considerable entre los estudios y entre los niveles tróficos. La media es del 10,13 % (EE = 0,49). (Después de Pauly & Christensen, 1995.)

Entre los vertebrados, los ectotermos (cuya temperatura corporal varía según la temperatura ambiental) tienen valores intermedios de PE (alrededor del 10%), mientras que los endotermos, con su alto gasto energético asociado con el mantenimiento de una temperatura constante, convierten solo el 1-2% de la energía asimilada en producción. Las endotermas de cuerpo pequeño tienen las eficiencias más bajas, con los pequeños insectívoros (por ejemplo, las chochas y las musarañas) que tienen las eficiencias de producción más bajas de todas. Por otro lado, los microorganismos, incluidos los protozoos, tienden a tener una eficiencia de producción muy alta. Tienen una vida corta, un tamaño reducido y una rápida rotación de la población. Desafortunadamente, los métodos disponibles no son lo suficientemente sensibles como para detectar cambios de población en escalas de tiempo y espacio relevantes para los microorganismos, especialmente en el suelo. En general, la eficiencia de la producción aumenta con el tamaño de las endotermas y disminuye muy notablemente en los ectotermos.

eficiencia de transferencia a nivel trófico, … que se combinan a

TLTE = Pn / Pn-1 X 100. dar eficiencia de transferencia a nivel trófico

La eficiencia de transferencia trófica general de un nivel trófico al siguiente es simplemente CE X AE X PE. En el período posterior al trabajo pionero de Lindemann (1942), se asumió generalmente que la eficiencia de transferencia trófica era de alrededor del 10%; de hecho, algunos ecologistas se refirieron a una » ley » del 10%. Sin embargo, ciertamente no hay ninguna ley de la naturaleza que haga que precisamente una décima parte de la energía que entra en un nivel trófico se transfiera al siguiente. Por ejemplo, una compilación de estudios tróficos de una amplia gama de ambientes marinos y de agua dulce reveló que la eficiencia de transferencia a nivel trófico varió entre aproximadamente el 2 y el 24%, aunque la media fue del 10,13% (Figura 17.24).

(a) Bosque

la Respiración \

Grazer sistema

la Respiración

Descomponedor sistema

Descomponedor sistema

(b) Pastizales

la Respiración

la Respiración

la Respiración

la Respiración

(c) Plancton

la Respiración

Grazer sistema

Grazer sistema

Descomponedor sistema

la Respiración

Descomponedor sistema

la Respiración

(d) Stream de la comunidad

la Respiración

terrestres de captación

la Figura 17.25 General de los patrones de flujo de energía: (a) un bosque, (b) un pastizal, (c) una comunidad de plancton marino, y (d) la comunidad de un arroyo o estanque pequeño. Los tamaños relativos de las cajas y flechas son proporcionales a las magnitudes relativas de los compartimentos y flujos. DOM, materia orgánica muerta; NPP, producción primaria neta.

Sigue leyendo aquí: Flujo de energía a través de comunidades contrastantes

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