Estructura de la comunidad ecológica

(Ciencias de Joseleg)(Biología) (Ecología) (La comunidad) (Introducción) (Generalidades) (Competencia interespecífica) (Relación depredador-presa) (Tácticas de los depredadores) (Tácticas de las presas) (La simbiosis) (Carroñeo) (Modelo matemático) (Estructura) (Interacciones indirectas) (Gremios y especies clave) (Biodiversidad) (Medición de la biodiversidad) (Sucesiones ecológicas) (Referencias bibliográficas)

  Aunque parece una teoría novedosa, la aplicación de la teoría de redes para describir la estructura de las comunidades se viene usando desde antes que las redes se convirtieran en una teoría matemática popularmente reconocida, es simplemente que no nos habíamos percatado de esto. La razón para esto es que la red de relaciones más simple que podemos emplear para describir con éxito a una comunidad es absolutamente lineal y solo toma en cuenta las relaciones de depredador-presa, estamos hablando de la archiconocida cadena alimenticia.

Figura 59.  La cadena alimenticia. La cadena alimenticia es el modelo más simple para el entendimiento de una comunidad ecológica, pero debe ser trascendido.

Figura 60.  Pirámide de niveles tróficos. Modelo de una pirámide ecológica, es común que en este modelo se excluyan a los simbióticos y a los carroñeros/descomponedores, aunque sin ellos toda la pirámide colapsaría rápidamente.

Figura 61.  Relaciones ecológicas. Modelo de red simple, un vínculo entre dos especies que modela su relación en el ecosistema. La flecha apunta la dirección del beneficio y el origen el perjuicio.

Las cadenas alimenticias

Como mencionamos anteriormente, las relaciones de depredador-presa son de las interacciones más fácilmente documentables al interior de una comunidad. Y de todos los diagramas de depredador-presa que podemos generar el más elemental es la cadena alimenticia que todos debemos aprender en primaria. Y dado que la aprendemos en primaria iniciaremos con un diagrama para niños de primaria.

La Figura 59 nos muestra una cadena alimenticia, en esta tenemos ilustraciones idealizadas de las especies que habitan en un ecosistema. Este esquema es importante ya que nos ayuda a mostrar un concepto emergente, las especies al interior de la cadena alimenticia se organizan en jerarquías de depredación, donde la pase son los productores y en el final tenemos al depredador de nivel superior. Estos conceptos aparecerán nuevamente con mayor profundidad cuando analicemos el ecosistema, pero por ahora introduciremos estos con brevedad.

Figura 62.  Abstracción de la cadena alimenticia. Modelado en red de una cadena alimenticia simple. Se representa un productor P1, herbívoro H1, depredador D1 y depredador ápex DA1.

Los productores son aquellos que convierten compuestos inorgánicos, así como energía en estado no biológico en alimento para todos los demás, siendo la base de todo ecosistema. Los consumidores primarios o herbívoros se alimentan de los productores primarios. Los consumidores secundarios son depredadores intermedios que cazan y al mismo tiempo pueden ser cazados. Los consumidores de tercer nivel son los depredadores máximos. El número de especies en cada nivel permite diagramarlo en forma de pirámide, donde los productores son más numerosos. A demás de estos, debemos tener en cuenta las especies que reciclan nutrientes y a los simbióticos obligados, que pueden ser mutualistas, comensales o parásitos.

Ahora si hablamos de la cadena alimenticia solo debemos preocuparnos por dos relaciones, la depredación verdadera y el forrajeo. De esta forma podemos transformar el diagrama de la canea alimenticia en un diagrama de nodos. Sin embargo, la cadena alimenticia es un concepto tremendamente limitado, y de hecho te das cuenta de eso rápidamente al observar cualquier documental de vida natural, ya que las relaciones de alimentación son mucho más complejas.

Redes alimenticias

La zona costera del océano antártico es un buen lugar para empezar, digamos que hemos diseñado una cadena alimenticia simple. La especie productora 1 será una diatomea “hay que tener en cuenta que existen como 20.000 especies de diatomeas y en un ecosistema fácilmente puede haber cientos de especies, pero comencemos con una sola diatomea”. El consumidor primario son crustáceos pequeños o larvas que llamamos krill, por ejemplo, un camarón del antártico Euphausia superba. El pingüino se alimenta de krill. Y finalmente el pingüino es alimento de los leones marinos

Figura 63.  Cadena alimenticia de los polos.

Figura 64.  Red alimenticia de los polos.

Sin embargo, la situación no es tan simple. Aun si asumimos que no somos capaces de distinguir las especies de productores y consumidores primarios, sí que podemos distinguir la diversidad de consumidores secundarios, ya que a parte del pingüino tenemos, focas, aves marinas, otros peces y calamares.

Sin embargo, un depredador máximo como el león marino puede cazar focas, peces, pingüinos y aves marinas. A demás el krill puede aumentar estacionalmente con lo que estos ecosistemas reciben las visitas cíclicas de colosales consumidores primarios como las ballenas azules, entre casi una decena de especies de ballenas. Las ballenas azules son muy grandes aun para los leones marinos, pero sus crías pueden ser víctimas de las orcas, las cuales son otro tipo de depredador máximo que puede cazar incluso a los leones marinos.

Podemos seguir intrincando este enredo, porque realmente varias especies de peces, varias de aves, varias de ballenas. Sin embargo, debido a la complejidad de las relaciones, a estos diagramas se los ha denominado como redes alimenticias.

Las redes alimenticias sirven como un marco de referencia para los ecólogos, estas permiten organizar interacciones complejas al interior de las especies observadas en la naturaleza. Como mencionamos anteriormente la forma más simple de red alimenticia es la cadena alimenticia, la cual fue descrita en un texto académico por primera vez por el filósofo medieval Al-Jahiz (Egerton, 2002). La idea de una red de relaciones desde una perspectoiva más generalizada, que involucra a otras relaciones procede del padre de la biología Charles Darwin quien acuñó la misma idea por medio de varias metáforas como el cajón de hilos enredados “entangled bank”, la red de la vida “web of life”, red de relaciones complejas “web of complex relations” y su referencia al carroñeo y descomposición por parte de los gusanos como un movimiento continuo de las partículas en la Tierra (Bascompte, 2009; Berlow et al., 2009; Hagen, 1992).

Figura 65.  Otros tipos de interacciones. Si tomamos un sistema ecológico de nodos y representamos otras relaciones además de la depredador presa, se obtiene una verdadera red ecológica.

Figura 66.  Red de hilos enredados. Modelo simplificado de una red no trófica con grupos de especies semejantes organizadas en gremios. Las relaciones de forrajeo y depredación están en verde y rojo, las demás son relaciones no tróficas, las cuales son mucho más numerosas, especialmente las de carroñeo y descomposición, lo que muestra la importancia de estos seres vivos.

Sin embargo el primer diagrama gráfico de una cadena alimenticia fue realizada en 1880 por Lorenzo Camerano, e independientemente por Pierce y colaboradores en 1912 y Victor Shelford en 1913 (Egerton, 2007; Shelford, 1913).  Las primeras redes alimenticias fueron descritas en el siglo XX con la transformación ya definitiva de la historia natural en la ecología por parte de Victor Summerhayes y Charles Elton (Summerhayes & Elton, 1923) y Alister Hardy (Hardy, 1924). Charles Elton posteriormente avanzó en el concepto de ciclos alimenticios cadenas alimenticias y tamaño del aliembnto en su texto clásico “ecología animal” (Elton, 1927), aunque posteriores ediciones alteraron el concepto de ciclo alimentico a red alimenticia. Elton organizó a las especies en grupos funcionales, los cuales se convertirían en la base del  sistema de clasificación trófico de la pirámide ecológica de Raymond Lindeman (Lindeman, 1942)

Los diagramas de redes tróficas reales pueden ser bastante complejos. Las redes alimenticias pueden distinguir relaciones fuertes y relaciones débiles. Las relaciones fuertes son las que se dan con mayor seguridad en un ecosistema, se entablan entre parejas de especialistas, por ejemplo en un depredador que se especializa en una sola presa, mientras que las relaciones débiles se dan en depredadores generalistas que pueden atacar a varias especies (Wootton & Stouffer, 2016). En los ejemplos siguientes tenemos dos redes generadas de una misma comunidad, pero en una se muestran todas las relaciones mientras que en la de la derecha solo se muestran las relaciones fuertes.

Figura 67.  Las redes reales son super-complejas. La gran mayoría de las redes alimenticias de libros de texto son sobre simplificaciones o modelos didácticos, los ecosistemas reales son complejos, aun asumiendo solo la relación de depredador-presa.

Aunque existen formas para darles algo de sentido como por ejemplo  clasificar a las especies en cofradías, que son grupos de especies con un comportamiento ecológico similar (Baskerville et al., 2011).

Introduciendo otras relaciones

Los ecosistemas no se configuran únicamente por medio de la relación depredador presa, existen otras interacciones importantes que deben ser tenidas en cuenta para una comprensión completa de un sistema ecológico. En cuanto a la simbología es algo meramente didáctico y trata de modelar el concepto de beneficio. Una punta de flecha anuncia hacia donde fluye el beneficio de la relación, que no necesariamente es alimento. Si la base de la relación no tiene símbolo se trata de una relación antagónica que lastima a la especia de la cual surge la flecha para beneficiar a la especie hacia la cual apunta la flecha. Si la base y la punta de la relación poseen flechas, significa que la relación es de mutuo beneficio. Si la base de la relación tiene símbolo plano significa que la especie de la cual surge la relación no se beneficia o se perjudica de la relación. Si a la mitad de la relación hay dos flechas enfrentadas significa que la relación es mutuamente perjudicial. Ahora vamos a proceder a ilustrar una red comunitario no trófica Figura 66. Lo peor de todo es que esta sigue siendo una aproximación muy limitada de lo que sucede en un sistema real, y es precisamente lo que Charles Darwin refería mentalmente como un cajón de hilos enredados. La maraña de relaciones hace que un ecosistema sea un todo, un sistema altamente integrado que responde como conjunto a los disturbios del ambiente. Este diagrama también nos revela algo muy conocido por los ecólogos desde hace algún tiempo, por muy despreciados que sean los parásitos de cualquier tipo son un factor de control crucial en cualquier ecosistema, tal vez mucho más importante que la relación de depredador presa (Marcogliese, 2004; Price et al., 1986).