Nivel de trofeo

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. El nivel trófico de un organismo es el número de pasos que lo separan del inicio de la cadena. Una red alimentaria comienza en el nivel trófico  1 con productores primarios como las plantas, puede pasar a herbívoros en el nivel  2, carnívoros en el nivel  3 o superior, y generalmente termina con depredadores ápice en el nivel  4 o 5. El recorrido 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 rutas tróficas más complejas.

La palabra trófico deriva del griego τροφή (trophē), que se refiere a alimento o nutrición. ^{[ 1 ]}

El concepto de nivel trófico fue desarrollado por Raymond Lindeman (1942), basándose en la terminología de August Thienemann (1926): "productores", "consumidores" y "reductores" (modificados a "descomponedores" por Lindeman). ^{[ 2 ] [ 3 ]}

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

• Los productores ( autótrofos ) suelen ser plantas o algas . Las plantas y las algas no suelen alimentarse de otros organismos, sino que obtienen nutrientes del suelo o del océano y fabrican su propio alimento mediante la fotosíntesis . Por esta razón, se les denomina productores primarios . De esta forma, la energía solar suele ser la base de la cadena alimentaria. ^{[ 4 ]} Una excepción se da en los ecosistemas hidrotermales de aguas profundas , donde no hay luz solar. Allí, los productores primarios fabrican alimento mediante un proceso llamado quimiosíntesis . ^{[ 5 ]}
• Los consumidores ( heterótrofos ) son especies que no pueden producir su propio alimento y necesitan consumir otros organismos. Los animales que comen productores primarios (como las plantas) se llaman herbívoros . Los animales que comen otros animales se llaman carnívoros , y los animales que comen tanto plantas como otros animales se llaman omnívoros .
• Los descomponedores ( o detritívoros ) descomponen la materia orgánica muerta, tanto vegetal como animal, y los desechos, liberándolos nuevamente en forma de energía y nutrientes al ecosistema para su reciclaje. Los descomponedores, como las bacterias y los hongos (setas), se alimentan de desechos y materia muerta, transformándolos en compuestos químicos inorgánicos que pueden reciclarse como nutrientes minerales para que las plantas los utilicen nuevamente.

Los niveles tróficos se pueden representar con números, comenzando en el nivel 1 con las plantas. Los niveles tróficos posteriores se numeran según la posición del organismo en la cadena alimentaria.

Nivel  1

Las plantas y las algas elaboran su propio alimento y se denominan productores.

Nivel  2

Los herbívoros comen plantas y se les denomina consumidores primarios.

Nivel  3

Los carnívoros que se alimentan de herbívoros se denominan consumidores secundarios.

Nivel  4

Los carnívoros que se alimentan de otros carnívoros se denominan consumidores terciarios.

Depredador alfa

Por definición, los depredadores ápice adultos y sanos no tienen depredadores (con la posible excepción de miembros de su propia especie) y se encuentran en el nivel más alto de su red alimentaria.

• 
  Segundo nivel trófico: Los conejos comen plantas en el primer nivel trófico, por lo que son consumidores primarios.
• 
  Los zorros, que pertenecen al segundo nivel trófico, se alimentan de conejos, por lo que son consumidores secundarios.
• 
  En el cuarto nivel trófico, las águilas reales se alimentan de zorros, que pertenecen al tercer nivel trófico, por lo que son consumidores terciarios.
• 
  Descomponedores: Los hongos de este árbol se alimentan de materia muerta, convirtiéndola de nuevo en nutrientes que los productores primarios pueden utilizar.

En los ecosistemas del mundo real , existe más de una cadena alimentaria para la mayoría de los organismos, ya que la mayoría consume más de un tipo de alimento o es depredada por más de un tipo de depredador. Un diagrama que representa la intrincada red de cadenas alimentarias que se cruzan y superponen en un ecosistema se denomina red trófica . ^{[ 6 ]} Los descomponedores a menudo no se incluyen en las redes tróficas, 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 están alrededor de 2.1; los insectos, 2.2; las medusas, 3.0; y las aves, 3.6. ^{[ 9 ]} Un estudio de 2013 estima el nivel trófico promedio de los seres humanos en 2.21, similar al de los cerdos o las anchoas. ^{[ 10 ]} Esto es solo un promedio, y es evidente que los hábitos alimenticios humanos, tanto modernos como antiguos, son complejos y varían enormemente. Por ejemplo, un inuit tradicional que vive con una dieta compuesta principalmente de focas tendría un nivel trófico cercano a 5. ^{[ 11 ]}

En general, cada nivel trófico se relaciona con el inferior absorbiendo parte de la energía que consume, y de esta manera puede considerarse que se apoya o se sustenta en el siguiente nivel trófico inferior. Las cadenas alimentarias pueden representarse mediante diagramas para ilustrar la cantidad de energía que se transfiere de un nivel de alimentación al siguiente. Esto se denomina pirámide energética . La energía transferida entre niveles también puede considerarse como una aproximación a la transferencia de biomasa , por lo que las pirámides energéticas también pueden verse como 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 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 la energía o la biomasa se transfiere 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 base de la cadena alimentaria), las plantas convierten alrededor del 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 ].}

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

Las redes alimentarias definen en gran medida los ecosistemas, y los niveles tróficos definen la posición de los organismos dentro de las redes. 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 gran carnívoro puede comer tanto carnívoros más pequeños como herbívoros; el lince rojo come conejos, pero el puma come tanto linces rojos 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 alimenticios 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 plantas y detritos, dos para herbívoros y detritívoros (consumidores primarios), tres para consumidores secundarios, y así sucesivamente. La definición del nivel trófico, NT, para cualquier especie consumidora es: ^{[ 8 ]}

${\displaystyle TL_{i}=1+\sum _{j}(TL_{j}\cdot DC_{ij})\!}$

dónde${\displaystyle TL_{j}}$es el nivel trófico fraccional de la presa j y${\displaystyle DC_{ij}}$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.

En el caso de los ecosistemas marinos, el nivel trófico de la mayoría de los peces y otros consumidores marinos toma un valor entre 2,0 y 5,0. El valor superior, 5,0, es inusual, incluso para peces grandes, ^{[ 16 ]} aunque se da en los depredadores 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 puede cuantificarse mediante el análisis de isótopos estables de tejidos animales como músculo , 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 ]}

En la pesca, el nivel trófico medio de la captura pesquera en toda un área o ecosistema se calcula para el año y de la siguiente manera:

${\displaystyle TL_{y}={\frac {\sum _{i}(TL_{i}\cdot Y_{iy})}{\sum _{i}Y_{iy}}}}$

dónde${\displaystyle Y_{iy}}$es la captura anual de la especie o grupo i en el año y , y${\displaystyle \ TL_{i}\ }$es el nivel trófico para la especie i como se definió anteriormente. ^{[ 8 ]}

Los peces de niveles tróficos superiores suelen tener un mayor valor económico, lo que puede provocar la sobrepesca en dichos niveles. Informes anteriores encontraron descensos precipitados en el nivel trófico medio de las capturas pesqueras , en un proceso conocido como pesca descendente en la red trófica . ^{[ 20 ]} Sin embargo, trabajos más recientes no encuentran 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 poblaciones no han disminuido, lo que sugiere que la pesca descendente en la red trófica 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 Atlántico noroccidental y centro-occidental, seguido de un descenso posterior a 2,9 en 1994. Informan de un cambio de peces de fondo piscívoros, longevos y de alto nivel trófico, como el bacalao y el eglefino, a invertebrados planctívoros , de bajo nivel trófico y de vida corta (p. ej., camarones) y peces pelágicos pequeños (p. ej., arenque). Este cambio de peces de alto nivel trófico a invertebrados y peces de bajo nivel trófico es una respuesta a cambios en la abundancia relativa de la captura preferida. Consideran que esto forma parte del colapso global de la pesca, ^{[ 17 ] [ 23 ]} que encuentra eco en el mar Mediterráneo sobreexplotado . ^{[ 24 ]}

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

Dado que las eficiencias de transferencia de biomasa son de solo alrededor del 10%, se deduce que la tasa de producción biológica es mucho mayor en los niveles tróficos inferiores que en los superiores. La captura pesquera, al menos inicialmente, tenderá a aumentar a medida que disminuye el nivel trófico. En este punto, las pesquerías se dirigirán a especies inferiores en la red trófica. ^{[ 23 ]} En 2000, esto llevó a Pauly y otros a construir un índice de "Pesca en Equilibrio", generalmente llamado índice FiB. ^{[ 27 ]} El índice FiB se define, para cualquier año y , por ^{[ 8 ]}

${\displaystyle FiB_{y}=\log {\frac {Y_{y}/(TE)^{TL_{y}}}{Y_{0}/(TE)^{TL_{0}}}}}$

dónde${\displaystyle Y_{y}}$es la trampa en el año y ,${\displaystyle TL_{y}}$es el nivel trófico medio de la captura en el año y ,${\displaystyle Y_{0}}$ahí está el truco,${\displaystyle TL_{0}}$el nivel trófico medio de la captura al inicio de la serie que se está analizando, y${\displaystyle TE}$es la eficiencia de transferencia de biomasa o energía entre niveles tróficos.

El índice FiB se mantiene estable (cero) durante periodos de tiempo cuando los cambios en los niveles tróficos se corresponden con cambios apropiados en la captura en la dirección opuesta. El índice aumenta si las capturas aumentan por cualquier motivo, por ejemplo, una mayor biomasa de peces o una expansión geográfica. ^{[ 8 ]} Estas disminuciones explican las gráficas con "curvatura hacia atrás" del nivel trófico frente a la captura observadas originalmente por Pauly y otros en 1998. ^{[ 23 ]}

Un aspecto de los niveles tróficos se denomina interacción tritrófica. Los ecólogos suelen limitar su investigación a dos niveles tróficos para simplificar el análisis; sin embargo, esto puede resultar engañoso si las interacciones tritróficas (como planta-herbívoro-depredador) no se comprenden fácilmente sumando las interacciones por pares (planta-herbívoro más herbívoro-depredador, por ejemplo). Pueden producirse 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 generar variantes morfológicas en las 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 defensas químicas. ^{[ 29 ]}

• Efecto cascada
• Flujo de energía (ecología)
• Nivel trófico marino
• Hipótesis de liberación del mesopredador
• Cascada trófica
• Dinámica trófica – Red alimentaria
• Índice de estado trófico – aplicado a lagos
• Liberación ecológica

• Niveles de trofeos BBC. Última actualización: marzo de 2004.