Ambiente: El mundo que somos, cómo nos conectamos lo vivo y lo no vivo en el ambiente.

4. Multiverso ecosistemas: flujo de energía y ciclo de los materiales en los ecosistemas

A. Tomala vos, dámela a mí: la energía fluye

La capacidad de los autótrofos de fabricar moléculas de las cuáles se pueda extraer energía determina la base energética de los ecosistemas: la diversidad de organismos que encontramos en un ecosistema depende, en su totalidad, de la energía que pueda transferirse desde los organismos productores (el nombre ecológico que reciben los autótrofos según su rol en la Naturaleza) hacia los consumidores (los organismos heterótrofos que se alimentan directa o indirectamente de los productores). Podemos utilizar una figura (Figura 6) para comprender esta idea:

Figura 6: Representación del flujo de energía como pirámide de tres niveles, en dos ecosistemas: A) (panel izquierdo): ecosistema con una amplia base energética por gran presencia de productores; B) (panel derecho): ecosistema con una pequeña base energética por presencia de poca cantidad de productores. Las flechas amarillas indican la transferencia de energía entre un nivel y otro, y su tamaño representa la energía involucrada en la transferencia.

En la base de los sistemas naturales, como sostén energético y primer nivel trófico, están las plantas y otros productores, a partir de los cuales la energía se transfiere hacia los consumidores, que representan un segundo nivel trófico denominado herbívoros. La energía que llega a ese nivel es menor que la que está en el nivel anterior porque hay ineficiencias en la transferencia cada vez que la energía pasa de un nivel a otro. Lo mismo sucederá con la transferencia energética entre herbívoros y carnívoros primarios, el siguiente nivel (y, en el caso de que lo hubiera, entre los niveles carnívoros primarios y carnívoros secundarios).  

Este proceso, que involucra el ingreso de energía al ecosistema, sus transformaciones y transferencias comenzando por los productores al resto de los niveles, y su salida del ecosistema, se conoce como flujo de energía. Pero sabemos que esta transferencia es de energía y también de materia, porque esa energía está contenida en el alimento, en moléculas como la glucosa dentro del alimento. Por lo tanto, hay simultáneamente una transferencia de energía y de materia entre organismos de distintos niveles tróficos. Sin embargo hay una diferencia crucial entre la energía y la materia que pasa de un nivel a otro: mientras la energía fluye, la materia cicla. Vamos de a poco: la energía entra a los ecosistemas a través de la fotosíntesis, cuando los autótrofos transforman la energía del sol en energía química, contenida en los alimentos. Cada transferencia al siguiente nivel implica una ineficiencia, y a esto sumamos que algunos tipos de energía -como el calor- son emitidos por los seres vivos, por lo cual hay energía que sale del ecosistema. Es por esto que decimos que la energía fluye: entra a través de la fotosíntesis, una parte queda retenida en los organismos, y otra parte se va del ecosistema, se disipa.

B. La materia cicla (porque nada se pierde, todo se transforma)

Lo que ocurre con la materia difiere notablemente con lo que sucede con la energía: podríamos seguir un átomo de carbono (C) en un loop infinito entre la atmósfera-un autótrofo-un consumidor-el suelo- de vuelta a la atmósfera, porque ese átomo se recicla permanentemente (Figura 7). Es fijado desde la atmósfera a un hidrato de carbono (la glucosa) mediante la fotosíntesis en un productor como un pasto. Luego es consumido por un herbívoro (nuestro querido ciervo de los pantanos) que lo respirará, o pasa a ser respirado por un organismo del suelo (una bacteria o un hongo, por ejemplo) que degrada al ciervo luego de su muerte. En cualquier caso, el átomo de C vuelve a la atmósfera y queda disponible para ser utilizado nuevamente por otro organismo autótrofo. La moraleja es, entonces, que el primer reciclaje de todos empieza en la Naturaleza. Este recorrido -con ciertas diferencias- puede pensarse prácticamente para cualquier elemento de la tabla periódica como el fósforo, nitrógeno, calcio, etc. Entonces vamos a hablar de flujo de energía y de ciclo de los materiales para todos los ecosistemas de nuestro planeta. ¿Vamos un poco más allá? Podemos entender esto explorando dos procesos clave que diferencian a los ecosistemas: la productividad y la descomposición.

Figura 7: Visualización del ciclo de los materiales para un elemento particular, el carbono (C). Las flechas lila muestran como el C pasa de la atmósfera a las plantas y de allí al ciervo. Al morir el ciervo, el C pasa a descomponedores y luego regresa a la atmósfera como CO₂.

Si bien nos referimos al flujo de energía y al ciclo de los materiales pensando en un ecosistema particular, podríamos considerar uno inmenso, un gran ecosistema, el más grande posible: el planeta entero. En este caso, parte de la energía que recibimos del sol se quedará en la Tierra (efecto invernadero), y otra parte se disipa y vuelve al espacio. No ocurre lo mismo con los materiales: ciclan de manera perpetua dentro de nuestro planeta, y si se “extraen” de alguna región, esa región lo pierde, y cuando se “depositan” en otra región, esa región lo gana. O sea que tendremos consecuencias dispares para los sistemas de origen y destino (CAJA 2).