Dinámica de la energía

La primera ley de la termodinámica, la energía no se puede crear ni destruir, solo transformarse, se puede demostrar dentro de una red alimentaria clásica. Aquí, la energía luminosa del sol es aprovechada primero como energía radiante por las plantas y luego se convierte en energía química almacenada como carbohidratos complejos. Parte de la vegetación es eventualmente consumida por los animales. En su proceso de descomposición de los azúcares, la energía se libera en forma de calor, se almacena en macromoléculas como reservas de energía química para ser utilizadas más tarde, o se transmite a un depredador. Cada una de estas etapas de la cadena alimentaria se denomina nivel trófico. Las plantas son las productoras. La ardilla sería el consumidor primario y el zorro depredador sería el consumidor secundario. La materia orgánica que se transfiere del nivel trófico al siguiente se denomina biomasa, que suele medirse en unidades de energía, calorías o kilocalorías.

Sin embargo, la transferencia de biomasa no es lineal. Después de que los productores primarios reciben energía del sol y producen alimentos, debido a la respiración celular, una pequeña cantidad se transforma en energía térmica inutilizable que se libera junto con el dióxido de carbono al medio ambiente. La energía lumínica total aprovechada se denomina productividad primaria bruta o GPP. Si se resta la energía perdida por la respiración de la GPP, el resultado es la productividad primaria neta o NPP, que es la tasa de energía a la que se almacena la biomasa. Del mismo modo, mientras que los consumidores primarios cosechan energía química de las plantas, también liberan una pequeña cantidad de energía térmica junto con dióxido de carbono durante el metabolismo. Y solo una parte de la biomasa consumida se restaura en sus tejidos. Finalmente, a nivel de depredador, solo una fracción de la energía original aprovechada del sol está disponible para su uso. Por lo tanto, la biomasa transferida del productor al consumidor primario no es igual a la biomasa transferida del productor al consumidor secundario. Estos cambios en la biomasa en cada nivel de una cadena alimentaria nos hablan de la productividad de un ecosistema en su conjunto.

En este laboratorio investigarás estos principios de dinámica energética y productividad midiendo la transferencia de biomasa y energía de un productor, la col, a un consumidor primario, el gusano de la col.