Cadena alimentaria

Una cadena alimentaria es una red lineal de eslabones en una red trófica , que suele comenzar con un organismo autótrofo (como la hierba o las algas ), también llamado productor, y que normalmente termina en un depredador ápice (como los osos pardos o las orcas ), un detritívoro (como las lombrices de tierra y las cochinillas ) o un descomponedor (como los hongos o las bacterias ). Una red trófica es distinta de una cadena alimentaria. Una cadena alimentaria ilustra las asociaciones entre organismos según las fuentes de energía que consumen en los niveles tróficos , y la forma más común de cuantificarlas es mediante su longitud: el número de eslabones entre un consumidor trófico y la base de la cadena.

El estudio de las cadenas alimentarias es fundamental para muchos estudios biológicos.

La estabilidad de la cadena alimentaria es crucial para la supervivencia de la mayoría de las especies . Eliminar incluso un solo componente de la cadena alimentaria podría provocar la extinción o una disminución significativa de la probabilidad de supervivencia de una especie. Muchas cadenas y redes alimentarias contienen una especie clave , una especie que puede afectar directamente a la cadena alimentaria y tiene un impacto significativo en el medio ambiente. La ausencia de una especie clave podría destruir el equilibrio de toda la cadena alimentaria. ^{[ 1 ]}

La eficiencia de una cadena alimentaria depende de la energía consumida inicialmente por los productores primarios. ^{[ 2 ]} Esta energía luego se mueve a través de los niveles tróficos.

Las cadenas alimentarias fueron discutidas por primera vez por al-Jahiz , un filósofo árabe del siglo X. ^{[ 3 ]} Los conceptos modernos de cadenas alimentarias y redes alimentarias fueron introducidos por Charles Elton . ^{[ 4 ] [ 5 ] [ 6 ]}

Una cadena alimentaria se diferencia de una red alimentaria en que la cadena alimentaria sigue una ruta lineal directa de consumo y transferencia de energía. Las interconexiones naturales entre cadenas alimentarias forman una red alimentaria, que es no lineal y representa rutas interconectadas de consumo y transferencia de energía.

Los modelos de cadena alimentaria suelen predecir que las comunidades están controladas por depredadores en la cima y plantas ( autótrofos o productores) en la base. ^{[ 7 ]}

Así, la base de la cadena alimentaria suele estar formada por productores primarios . Los productores primarios, o autótrofos , utilizan la energía derivada de la luz solar o de compuestos químicos inorgánicos para crear compuestos orgánicos complejos, como el almidón, que les proporcionan energía. Dado que la luz solar es necesaria para la fotosíntesis , la mayoría de la vida no podría existir si el sol desapareciera. Sin embargo, recientemente se ha descubierto que existen algunas formas de vida, los quimiotrofos , que parecen obtener toda su energía metabólica de la quimiosíntesis impulsada por fuentes hidrotermales , lo que demuestra que algunas formas de vida podrían no requerir energía solar para prosperar. Las bacterias y arqueas quimiosintéticas utilizan sulfuro de hidrógeno y metano de fuentes hidrotermales y filtraciones frías como fuente de energía (al igual que las plantas utilizan la luz solar) para producir carbohidratos; forman la base de la cadena alimentaria en regiones con poca o ninguna luz solar. ^{[ 8 ]} Independientemente de dónde se obtenga la energía, una especie que produce su propia energía se encuentra en la base del modelo de cadena alimentaria y es una parte fundamental de un ecosistema. ^{[ 9 ]}

Los niveles tróficos superiores no pueden producir su propia energía y, por lo tanto, deben consumir productores u otros seres vivos que, a su vez, consumen productores. En los niveles tróficos superiores se encuentran los consumidores ( consumidores secundarios , consumidores terciarios , etc.). Los consumidores son organismos que se alimentan de otros organismos. Todos los organismos en una cadena alimentaria, excepto el primero, son consumidores. Los consumidores secundarios se alimentan de los consumidores primarios y obtienen energía de ellos; los consumidores terciarios se alimentan de los consumidores secundarios y obtienen energía de ellos, y así sucesivamente.

En el nivel trófico más alto se encuentra normalmente un depredador ápice , un consumidor que no tiene depredadores naturales en el modelo de cadena alimentaria.

Cuando muere un eslabón de la cadena trófica, los detritívoros y descomponedores consumen su materia orgánica para obtener energía y liberan nutrientes al medio ambiente a través de sus desechos. Estos organismos descomponen los compuestos orgánicos en nutrientes simples que se reincorporan al suelo. Estos son los nutrientes que las plantas necesitan para crear compuestos orgánicos. Se estima que existen más de 100 000 especies diferentes de descomponedores.

Los modelos de niveles tróficos también suelen modelar la transferencia de energía entre niveles tróficos. Los consumidores primarios obtienen energía del productor y la transmiten a los consumidores secundarios y terciarios.

Las cadenas alimentarias son vitales en los estudios de ecotoxicología , que rastrean las vías y la biomagnificación de los contaminantes ambientales . ^{[ 10 ]} También es necesario considerar las interacciones entre los diferentes niveles tróficos para predecir la dinámica de las comunidades ; las cadenas alimentarias suelen ser el nivel base para el desarrollo de teorías sobre los niveles tróficos y las investigaciones de comunidades/ ecosistemas . ^{[ 7 ]}

La longitud de una cadena alimentaria es una variable continua que proporciona una medida del paso de energía y un índice de la estructura ecológica que aumenta a través de los vínculos desde los niveles tróficos (de alimentación) más bajos hasta los más altos.

Las cadenas alimentarias se utilizan con frecuencia en la modelización ecológica (como una cadena alimentaria de tres especies). Son abstracciones simplificadas de redes alimentarias reales, pero complejas en su dinámica e implicaciones matemáticas. ^{[ 12 ]}

En su forma más simple, la longitud de una cadena es el número de eslabones entre un consumidor trófico y la base de la red. La longitud media de la cadena de toda la red es el promedio aritmético de las longitudes de todas las cadenas en la red alimentaria. ^{[ 13 ]} La cadena alimentaria es un diagrama de fuentes de energía. La cadena alimentaria comienza con un productor, que es consumido por un consumidor primario. El consumidor primario puede ser consumido por un consumidor secundario, que a su vez puede ser consumido por un consumidor terciario. Los consumidores terciarios a veces pueden convertirse en presa de los depredadores superiores conocidos como consumidores cuaternarios. Por ejemplo, una cadena alimentaria podría comenzar con una planta verde como productor, que es consumida por un caracol, el consumidor primario. El caracol podría ser entonces presa de un consumidor secundario como una rana, que a su vez puede ser consumida por un consumidor terciario como una serpiente, que a su vez puede ser consumida por un águila. Esta visión simplificada de una cadena alimentaria con niveles tróficos fijos dentro de una especie (la especie A es devorada por la especie B, la especie B es devorada por la especie C, ...) suele contrastarse con la situación real en la que los juveniles de una especie pertenecen a un nivel trófico inferior al de los adultos, una situación que se observa con mayor frecuencia en ambientes acuáticos y anfibios, por ejemplo, en insectos y peces. Esta complejidad fue denominada metafotesis por G. E. Hutchinson en 1959. ^{[ 14 ]}

Los ecólogos han formulado y probado hipótesis sobre la naturaleza de los patrones ecológicos asociados con la longitud de la cadena alimentaria, como el aumento de la longitud con el volumen del ecosistema , ^{[ 15 ]} la limitación por la reducción de energía en cada nivel sucesivo, ^{[ 16 ]} o el reflejo del tipo de hábitat. ^{[ 17 ]}

La longitud de la cadena alimentaria es importante porque la cantidad de energía transferida disminuye a medida que aumenta el nivel trófico; generalmente, solo el diez por ciento de la energía total de un nivel trófico se pasa al siguiente, ya que el resto se utiliza en el proceso metabólico . Normalmente no hay más de cinco niveles tróficos en una cadena alimentaria. ^{[ 18 ]} Los humanos pueden obtener más energía retrocediendo un nivel en la cadena y consumiendo el alimento anterior; por ejemplo, obtienen más energía por libra al consumir una ensalada que un animal que comió lechuga. ^{[ 19 ] [ 2 ]}

Una especie clave es una especie singular dentro de un ecosistema de la que dependen otras especies del mismo ecosistema, o incluso el ecosistema entero. Las especies clave son tan vitales para un ecosistema que, sin su presencia, este podría transformarse o desaparecer por completo. ^{[ 20 ]} Una forma en que las especies clave impactan un ecosistema es a través de su presencia en la red trófica del ecosistema y, por extensión, en la cadena alimentaria dentro de dicho ecosistema. ^{[ 21 ]} Las nutrias marinas, una especie clave en las regiones costeras del Pacífico, se alimentan de erizos de mar. ^{[ 22 ]} Sin la presencia de nutrias marinas, los erizos de mar ejercen un pastoreo destructivo sobre las poblaciones de algas , lo que contribuye a la disminución de los ecosistemas costeros en las regiones del Pacífico Norte. ^{[ 22 ]} La presencia de nutrias marinas controla las poblaciones de erizos de mar y ayuda a mantener los bosques de algas, que son vitales para otras especies dentro del ecosistema. ^{[ 20 ]}

• Heterótrofo
• Litótrofo
• Pirámide ecológica
• Interacción depredador-presa