¿Qué es la Ley del diezmo ecológico? Conceptos fundamentales
¿Qué es la ley del diezmo ecológico?
La ley del diezmo ecológico, ley ecológica o del 10%, plantea que un organismo puede captar solo el 10% de un nivel trófico superior (el nivel trófico es el nivel en el que un conjunto de organismos de un ecosistema coincide en la cadena alimenticia).
La energía se mueve de un nivel trófico al superior, y en ese proceso gran parte de la energía se pierde en la respiración. Esto ocurre por la Segunda Ley de la Termodinámica, que dice que: “todo el trabajo mecánico puede convertirse en calor, pero no todo el calor se convierte en trabajo mecánico”.
Esta es la base de la energética ecológica, que establece que las plantas aprovechan el 90% de la energía solar, los herbívoros (consumidores primarios), al comerlas, acceden al 10% restante, del que utilizarán el 90% para sus procesos metabólicos, y los carnívoros (consumidores secundarios), al comerse a los herbívoros, usarán a su vez el 10%.
En otras palabras, del 100% de energía que un organismo Y capta, el 90% lo destina a procesos vitales, como el mantenimiento del metabolismo, el movimiento, el crecimiento, etc. Otro organismo, T, que se alimente de él, solo obtendrá el 10% de la energía inicial de Y, y así sucesivamente, hasta llegar a la cima de la pirámide alimenticia.
Conceptos fundamentales
Productividad primaria gruesa y neta
La productividad primaria es la tasa a la que se produce biomasa por unidad de área.
Normalmente, se expresa en unidades de energía (joules por metro cuadrado y por día), o en unidades de materia orgánica seca (kilogramos por hectárea y por año), o como carbono (masa de carbono en kg por metro cuadrado por año).
De forma general, cuando nos referimos a toda la energía fijada por la fotosíntesis, solemos llamarle productividad primaria gruesa (PPG).
De esta, una proporción se gasta en la respiración de los mismos autótrofos (RA) y se pierde en forma de calor. La producción primaria neta (PPN) se obtiene al restar esta cantidad a la PPG (PPN= PPG-RA).
Esta producción primaria neta (PPN) es la que en última instancia se encuentra disponible para el consumo por parte de los heterótrofos (bacterias, los hongos y el resto de animales conocidos).
Productividad secundaria
La productividad secundaria (PS) se define como la tasa de producción de nueva biomasa por parte de organismos heterótrofos.
A diferencia de las plantas, las bacterias heterótrofas, los hongos y los animales no pueden fabricar a partir de moléculas simples los compuestos complejos y ricos en energía que necesitan.
Ellos obtienen su materia y energía siempre de las plantas, lo cual hacen directamente al consumir material vegetal, o indirectamente al alimentarse de otros heterótrofos.
De esta manera, las plantas u organismos fotosintéticos en general (también llamados productores), conforman el primer nivel trófico en una comunidad; los consumidores primarios (que se alimentan de los productores) conforman el segundo nivel trófico, y los consumidores secundarios (llamados carnívoros) integran el tercer nivel.
Eficiencias de transferencia y las rutas de la energía
Categorías de eficiencia de transferencia energética
Existen tres categorías de eficiencia de transferencia energética con las que se puede predecir el patrón del flujo de energía en los niveles tróficos.
Estas categorías son: la eficiencia de consumo (EC), la eficiencia de asimilación (EA) y la eficiencia de producción (EP).
– Matemáticamente, podemos definir la eficiencia de consumo (EC) como sigue:
EC=In/Pn-1 × 100
La EC es un porcentaje de la productividad total disponible (Pn-1), que es efectivamente ingerida por el compartimento trófico contiguo superior (In).
Por ejemplo, para los consumidores primarios en el sistema de pastoreo, la EC es el porcentaje (expresado en unidades de energía y por unidad de tiempo) de la PPN consumida por los herbívoros.
Si nos estuviésemos refiriendo a los consumidores secundarios, sería entonces equivalente al porcentaje de productividad de herbívoros, consumido por los carnívoros. El resto muere sin ser comido y entra en la cadena de descomposición.
– La eficiencia de asimilación (EA) se expresa así:
EA=An/In × 100
También es un porcentaje, pero esta vez es la parte de la energía proveniente del alimento, e ingerida en un compartimento trófico por un consumidor (In), asimilada por su sistema digestivo (An).
Dicha energía será la disponible para el crecimiento y para la ejecución de trabajo. El remanente (la parte no asimilada) se pierde con las heces y entra al nivel trófico de los descomponedores.
– La eficiencia de producción (EP) se expresa como:
EP=Pn/An × 100
Es también un porcentaje, pero en este caso nos referimos a la energía asimilada (An) que termina incorporándose en nueva biomasa (Pn). Todo el remanente energético no asimilado se pierde en forma de calor durante la respiración.
Los productos como secreciones y/o excreciones (ricos en energía), que han participado en procesos metabólicos, pueden considerarse como producción, Pn, y están disponibles, como cadáveres, para los descomponedores.
Eficiencia de transferencia global
La “eficiencia de transferencia global” desde un nivel trófico al siguiente, viene dada por el producto de las mencionadas eficiencias (EC x EA x EP).
Expresado coloquialmente, la eficiencia de un nivel viene dada por lo que se puede ingerir efectivamente, que luego se asimila y termina incorporándose a nueva biomasa.
¿A dónde va la energía perdida?
Para contestar esta pregunta debemos llamar la atención sobre los siguientes hechos:
– No toda la biomasa de las plantas es consumida por los herbívoros, pues mucha de ella muere e ingresa al nivel trófico de descomponedores (bacterias, hongos y el resto de detritívoros).
– No toda la biomasa consumida por los herbívoros, ni la de los herbívoros consumidos a su vez por los carnívoros, es asimilada y está disponible para ser incorporada en la biomasa del consumidor; una parte se pierde con las heces y pasa a los descomponedores.
– No toda la energía que llega a ser asimilada se convierte realmente en biomasa, puesto que una parte se pierde en forma de calor durante la respiración.
Esto sucede por dos razones básicas: en primer lugar, por el hecho de que no existe un proceso de conversión de energía 100% eficiente.
Es decir, siempre hay una pérdida de calor en la conversión, lo cual está en consonancia con la Segunda Ley de la Termodinámica.
En segundo lugar, porque los animales necesitan realizar trabajo, lo cual requiere de gasto energético y, esto a su vez, implica nuevas pérdidas en forma de calor.
Estos patrones se suceden en todos los niveles tróficos, y tal como lo predice la Segunda Ley de la Termodinámica, parte de la energía que se intenta transferir de un nivel a otro, siempre se disipa en forma de calor no utilizable.
Referencias
- Caswell, H. Food Webs: From Connectivity to Energetics. Advances in Ecological Research.
- Curtis, H. et al. Biología. 7a Edición. Buenos Aires-Argentina: Editorial Médica Panamericana.
- Lindemann, R.L. The trophic–dynamic aspect of ecology.