Cadena alimentaria marina y sus niveles tróficos

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Algunas de las relaciones que se establecen entre diferentes organismos dentro de los ecosistemas pueden ser descritos por el tipo de relación trófica existente entre ellos, es decir, la cadena alimentaria. Debemos tomar en cuenta que, en todos los ecosistemas conocidos, el flujo de energía a través de sus diferentes niveles es indispensable para mantener funcionando al ecosistema; en el océano, la cadena alimentaria marina no es la excepción, esta nos muestra quién come y quién es comido.

Todos los organismos utilizan energía para fabricar los compuestos que los mantienen vivos y que contribuyen a generar los tejidos y estructuras que los conforman, a moverse y a dejar descendencia, y esta energía proviene de la ingesta de otros organismos. Es por esto que, a grandes rasgos, los seres vivos se clasifican en productores y consumidores. Esto no implica que todos los consumidores se alimentan de los productores, más bien quiere decir que algunos de los consumidores se alimentan de otros consumidores; de manera que en la transferencia de energía tienen lugar varias etapas que configuran la cadena alimentaria marina, y a cada nivel de la misma se le llama nivel trófico.

​Niveles tróficos de la cadena alimentaria marina

Los organismos autótrofos son la base de la cadena alimentaria marina, este primer nivel está integrado por los productores primarios marinos, conocidos como fitopláncton (por ejemplo, las diatomeas, las algas verde-azules o los dinoflagelados). Obtienen la energía para vivir del medio ambiente inerte que los rodea, como el sol. El fitopláncton utiliza la energía adquirida para generar su propio alimento, a partir de moléculas simples como el CO2, H20 y nutrientes. A medida que incrementa en talla y densidad en su medio ambiente, se convierten en alimento para los organismos heterótrofos (organismos que no pueden fabricar su propio alimento y dependen de la materia orgánica producida por los autótrofos).

Uno de los factores limitantes para los productores primarios es la profundidad, a mayor profundidad, menor cantidad de luz. La disponibilidad de nutrientes, como el nitrógeno, es otro factor que limita el desarrollo de los productores primarios dentro de la cadena alimenticia marina.

Cuando un organismo es consumido, parte de la materia orgánica y de la energía almacenada en los tejidos pasa al siguiente nivel trófico, de manera que la energía solar de un ambiente inerte fluye de un organismo a otro, y de un ecosistema a otro.

A los organismos que se alimentan directamente de los productores primarios, se les denomina consumidores primarios o de primer nivel; dentro de la cadena alimentaria marina, en este nivel, encontramos al krill de los mares árticos y a todos el zoopláncton, en general; así como a los peces herbívoros pequeños y erizos de arrecifes de coral. En el segundo nivel de consumidores o consumidores secundarios, están los depredadores secundarios de los peces herbívoros y planctófagos.

Los consumidores terciarios, son depredadores mayores; por ejemplo, los peces grandes como el mero que se alimentan de otros peces más pequeños. Los niveles tróficos se van incrementando sucesivamente, en función de la complejidad de la cadena alimentaria marina; cada nuevo nivel depende del nivel inmediato inferior para su sobrevivencia. Al final de la cadena se encuentran los depredadores máximos; que, por ejemplo, en una cadena alimentaria marina típica, estaría representado por las orcas. Uno de los aspectos que se deben tener claro, es que este esquema representa una “cadena alimentaria marina ideal”; en la naturaleza se ha encontrado que los organismos se pueden alimentar de diferentes niveles tróficos, dependiendo de la disponibilidad de alimento al momento de la búsqueda.

Una cadena alimentaria marina excepcionalmente larga y compleja, y que ha sido estudiada profusamente, es la integrada por los bosques marinos de kelp, razón por la cual se le tipifica como red alimentaria marina (marine food web) más que como cadena alimentaria marina (marine food chain).

El kelp crece de forma acelerada y puede llegar a medir más de 90 m de largo, los científicos han llegado a detectar más de 23 000 animales en las raíces de cinco plantas de kelp, esto nos habla de una cadena alimentaria marina altamente compleja. En esta participan otras plantas marinas asociadas, fitoplancton, zooplancton, bivalvos filtradores, herbívoros (invertebrados y peces muy pequeños), erizos marinos, abulones, predadores pequeños (cangrejos y peces de pequeña talla), estrellas de mar y en los niveles superiores se encuentran las nutrias marinas, los peces de grandes tallas y los pulpos.

​¿Pirámide trófica o cadena alimentaria marina?

Si bien ambos conceptos tratan de energía, conceptualmente, la pirámide trófica se asemeja más a la representación del flujo de energía entre niveles en las que hay una gran base que sustenta pocos individuos en la cima; mientras que la cadena alimentaria marina hace alusión a un arreglo en función del conocimiento generado sobre los hábitos alimenticios de un organismo, al cual se le asigna un nivel.

La pirámide trófica representa la estructura trófica de un ecosistema y se ha podido determinar que cada nivel contiene menos energía que el nivel trófico inferior. Por ejemplo, las diatomeas emplean muchas de su energía en procesos y actividades propias de automantenimiento, de manera que sólo un porcentaje de esta pasa al siguiente. De manera general, se ha logrado estimar que -dependiendo del ecosistema marino- solamente del 5% al 20% de la energía almacenada en los tejidos de las presas, pasa al siguiente nivel.

En una cadena alimentaria marina simple; por ejemplo, la de la ballena azul antártica, constituida por tres niveles: diatomeas-krill-ballena azul, solamente el 10% pasa al nivel superior (es decir, de 1 000 000 de calorías que podría obtener el krill, tan solo 100 000 calorías llegan a la ballena) de manera que esto se traduce en menos organismo (menor densidad) en el siguiente nivel. A esto se le conoce como la regla del 10%. De acuerdo con esto, hay menos consumidores primarios que productores y menos consumidores secundarios que primarios.

​Diferencia entre cadena alimentaria marina y red alimentaria marina

Una cadena alimentaria marina es una secuencia lineal simple que puede ser de pocos niveles, mientras que una red alimentaria implica la formación de una red alimentaria compleja y entretejida en la que se ven involucradas varias cadenas alimenticias, de diferente número de niveles. Ambas inician con los productores y terminan con los descomponedores.

En toda cadena hay un cierto porcentaje de materia orgánica que no se integra a esta de manera directa; sin embargo, esta no se pierda, ya que las bacterias descomponedoras la degradan a detritos y se convierte en una fuente importante de energía para los organismos marinos detritívoros, que suelen encontrarse en altas densidades en ambientes marinos altamente productivos como los manglares y las zonas costeras.

​Métodos para determinar la posición de un elemento

La capacidad de medir la posición que ocupa un organismo en una cadena alimentaria marina o red trófica, es importante para el entendimiento de las interacciones que se establecen a través de ella, entre todos los organismos y para poder medir el nivel de perturbaciones que puede generar el hombre.

Mientras que los métodos tradicionales para analizar una cadena alimentaria marina o una red trófica implican la colecta y análisis de contenido estomacal, análisis fecal o un análisis observacional directo; una herramienta surgida en el siglo pasado, conocida como técnica de isótopos estables, permite determinar la posición que ocupa un organismo, empleando el isótopo estable del carbono (C) o del nitrógeno (δ15N).

Los isótopos ( se llama isótopo a los átomos de un mismo elemento, pero que tienen diferente masa atómica como consecuencia de la diferencia en el número de neutrones que poseen) se encuentran de manera abundante en la naturaleza y son considerados la firma biológica de los compuestos, y su concentración puede ser cuantificable por medio de un espectrómetro de masas (mide la relación masa-carga de una sustancia). Las mediciones se realizan sobre dos (o más muestras de los tejidos de los consumidores) para establecer la diferencia entre estas y el valor de referencia o estándar (generalmente provisto por los diseñadores de los espectrómetros).

Dado que la composición isotópica de dos muestras podría no diferir mucho en sus valores absolutos, el análisis diferencial permitirá centrarse en las diferencias entre las muestras. Estás variaciones estarán directamente relacionadas con los componentes de los tejidos, es decir, se podrá ver que los compuestos lipídicos contenidos en los tejidos son más ligeros que otros componentes como por ejemplo, la celulosa o las ligninas. También es posible detectar el cambio en la composición isotópica cuando un pez juvenil migra del océano a un estuario y cambia de dieta o incorpora nuevos elementos.

Los estudios sobre cualquier cadena alimentaria marina empleando δ15N son interesantes, ya que la intensidad de la señal emitida es particularmente fuerte para el nivel trófico de los individuos analizados, durante un período de tiempo igual al tiempo requerido para la renovación de los átomos de nitrógeno en el tejido muestreado.

​Referencias

– Castro, P., & Huber, M. E. (2016). Marine biology McGraw Hill, New York, 481 p

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– Pearcy, Robert W.; Ehleringer, James R.; Mooney, Harold A.; Rundel, Philip W. (1991). Plant Physiological Ecology || Stable isotopes. , 10.1007/978-94-010-9013-1(Chapter 13), 281–300. doi:10.1007/978-94-010-9013-1_13