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Decir nivel trófico equivale a decir nivel alimentario, ya que trofo, en griego, significa “alimento”, y lo mismo ocurre cuando se habla de cadenas y pirámides tróficas o alimentarias. Si en un ecosistema se hace un seguimiento del camino por donde fluye la energía química almacenada durante la fotosíntesis por los organismos productores hasta que se disipa por completo, se observa que esta energía viaja por una serie de compartimentos. Por ejemplo, una hierba puede ser consumida por un saltamontes, este puede ser devorado por un pájaro y el pájaro a su vez puede ser víctima de la voracidad de un ave rapaz.

Según la eficiencia de la digestión, una parte más o menos importante de la energía del alimento retorna al ambiente como energía no digerida que queda a disposición de otros organismos descomponedores y desintegradores, los cuales también aprovecharán la energía que todavía contienen los cuerpos muertos hasta reducirlos a pura materia orgánica.

Cada uno de los compartimentos o eslabones por los que fluyen la energía y los materiales nutritivos recibe el nombre de nivel trófico, y a la vía lineal por la que viajan pasando de un nivel trófico al siguiente se denomina cadena trófica o alimentaria. Todo organismo utiliza parte de la energía del alimento en procesos respiratorios, liberando de nuevo gas carbónico y agua al ambiente. La energía restante puede ser almacenada para utilizarla como fuente de energía para el propio organismo, para sus descendientes o para los predadores que se alimentan de él.

Las cadenas alimentarias en ocasiones suelen ser más cortas o con menos niveles tróficos que las acuáticas, esto se debe a que en la superficie terrestre existe una mayor cantidad y variedad de plantas que en el océano.  Pero el alimento básico del océano es el plancton, compuesto principalmente de algas microscópicas, protozoos, larvas y crustáceos microscópicos que flotan libremente en el agua.

El plancton, que varía en cantidad y composición de especies según las estaciones, es el alimento de innumerables y pequeños invertebrados (sobre todo crustáceos) y de las larvas de los moluscos, gusanos y erizos. La fracción fotosintética del plancton, las algas microscópicas y ciertas bacterias, constituyen el primer nivel trófico de todas las demás cadenas alimentarias oceánicas; los otros componentes del plancton formarían el segundo nivel y así hasta los peces (o el hombre), pasando por numerosos invertebrados acuáticos. Tanto los carroñeros (cangrejos, erizos de mar) como las bacterias desintegradoras hay que buscarlos en el fondo, adonde van a parar todos los detritos y cadáveres.

Redes tróficas

El nivel trófico de un organismo es su posición respecto a la entrada inicial de energía a través de los productores. Naturalmente, la mayoría de las plantas se encuentran en el primer nivel trófico; pero, fuera de este nivel, no es posible situar con rigidez a un gran número de especies. Por ejemplo, el oso pardo come vegetales, animales herbívoros e incluso carnívoros, y entre estos carnívoros se incluyen insectívoros y piscívoros, además de los carnívoros propiamente dichos.

En la práctica son muy pocos los ecosistemas naturales que se organizan en simples cadenas alimentarias, ya que la mayor parte de los animales se alimentan en diferentes niveles tróficos y de especies diferentes dentro de cada nivel trófico. Al mismo tiempo, hay especies que se desplazan de un nivel a otro estacionalmente, o en distintas fases de su ciclo vital, o de modo oportunista cuando el alimento está disponible. Así pues, las cadenas tróficas existentes en un ecosistema suelen encontrarse entrelazadas formando lo que se ha llamado red trófica o alimentaria.

Relaciones energéticas

En sus relaciones energéticas, todas las cadenas y redes tróficas están sujetas a uno de los principios básicos que rigen los flujos de energía, según el cual en cada paso de transferencia de energía parte de esta se degrada de una forma química muy organizada a una forma altamente dispersa como es el calor, que ya no puede reciclarse ni transformarse en otro tipo de energía, sino que se irradia hacia el espacio y lo pierde el ecosistema. Por lo tanto, en cada nivel trófico tiene lugar una conversión en calor, lo que significa que menos energía se convierte en biomasa (masa biológica) en el nivel trófico siguiente. En la obtención de alimento de un animal herbívoro, una porción de su energía se gasta en encontrar más energía, siendo el gasto más significativo si el herbívoro es de sangre caliente y tiene que consumir energía para mantener una temperatura corporal constante. Un carnívoro puede verse obligado a consumir una gran cantidad de energía para capturar su presa, por lo que muchos carnívoros, como los leones o las serpientes, están adaptados a comer a intervalos relativamente espaciados.

Como resultado de todo esto, la disponibilidad neta de energía en un ecosistema se hace cada vez menor a medida que nos alejamos del nivel trófico de los productores, ya que la mayor parte de la energía asimilada por los organismos no se almacena en biomasa y, por consiguiente, está solo parcialmente disponible para el nivel trófico siguiente. Debido a esta drástica reducción de la energía disponible en cada nivel trófico de los consumidores, un predador de otro predador se verá obligado a aumentar enormemente el área de caza para obtener la energía necesaria y mantener una población estable. De aquí que, en casi todos los ecosistemas naturales, la densidad de los grandes predadores sea muy baja.

Por último, para los ecólogos son muy interesantes las interrelaciones entre los diferentes tipos de consumidores y descomponedores, por su dependencia común de la única fuente de energía, los productores. Cada organismo consumidor influye en la energía disponible en niveles tróficos superiores y en los descomponedores, tanto por sus propias necesidades energéticas, como por su eficiencia en la utilización de energía. De modo que resulta muy arriesgado predecir el efecto que tendría sobre todo el ecosistema un cambio en la densidad de población en algunas especies. Y en este sentido el hombre ha obrado de forma irresponsable en muchas ocasiones, por ejemplo eliminando el predador de una especie cinegética o introduciendo un parásito de alguna plaga agrícola que forma parte de ecosistemas próximos.

Pérdida de energía

Además de la pérdida de energía en forma de calor a través de los procesos respiratorios que tienen lugar de modo general en los seres vivos, en todo ecosistema existen una serie de vías por las cuales la energía va desperdiciándose desde un nivel trófico a otro. Ya la energía ingerida representa un porcentaje pequeño de la disponible, por ejemplo, no todas las partes de ciertos vegetales o animales son ingeridas por el consumidor (cuernas, pieles, aguijones, esqueletos); así como una parte de la energía ingerida no es asimilada (como la celulosa de los vegetales, que no es digerible para numerosos herbívoros y omnívoros) y vuelve al ambiente.

La energía asimilada se emplea para tratar o procesar la nueva energía ingerida, para mantener la respiración del organismo, para reparar tejidos, para formar nuevos tejidos y para producir descendencia. Por último, si se trata de analizar un determinado ecosistema, no se puede olvidar la posibilidad de que parte de la energía producida sea exportada a los límites exteriores, como ocurre en muchas lagunas litorales sometidas a la acción de las mareas.