Tema 20 Ecología - La productividad primaria PDF

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Tema 20 La productividad primaria Concepto de ecosistema  El vínculo entre el ambiente físico y biológico llevo a A. G. Tansley a definir el termino ecosistema por primera vez en la revista Ecology en 1935.  En el concepto de ecosistema los componentes biológicos y físicos del ambiente constituyen un ambiente interactivo.  Enfoque funcional e integrador. Termodinámica  Energía potencial: energía almacenada, capaz y disponible para llevar a cabo los trabajos (almacenamiento de energía y la organización de la materia).  Energía cinética: energía en movimiento y funciona a expensas de la energía potencial.  Primera Ley de la Termodinámica: la energía no se crea ni se destruye.  Reacción exotérmica: perdida de energía al sistema.  Reacción endotérmica: absorben energía.  Entropía: grado de organización del sistema.  Segunda ley de la Termodinámica: cuando se transfiere o transforma parte de la energía adopta una forma que no puede trasladarse (sistemas cerrados).  En los ecosistemas hay un entrada permanente de energía (sistemas abiertos). Productividad primaria  Producción primaria: la fijación de energía que realizan los autótrofos en un ecosistema.  Tasa de producción primaria o productividad primaria: la cantidad de energía fijada durante un periodo de tiempo.  Productividad primaria bruta: cantidad total de energía fijada por todos los autótrofos en el ecosistemas.  Productividad primaria neta: cantidad de energía que queda después de que los autótrofos hayan cubierto sus necesidades energéticas. Producción primaria neta (PPN) = producción primaria bruta (PPB) – Respiración de los autótrofos (R)  La producción se expresa generalmente en unidades de energía por unidad de superficie por unidad de tiempo: kilocalorías por metro cuadrado por año (kcal/m2/año).  La producción también puede expresarse en unidades de materia orgánica seca (g/m2/año).

Biomasa en pie: la cantidad de materia orgánica acumulada que se encuentra en un área en un determinado periodo.  La biomasa se expresa como gramos de materia orgánica por metro cuadrado (g/m2). Cuantificación 

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Dificultades en la cuantificación de la PPN:

o Perdidas de materia orgánica por herbivoría (sistemas herbáceos>>sistemas leñosos). o Perdidas de materia muerta: difícil de cosechar. o Materia exportada (p.ej. hojarasca en un río) Ecosistemas forestales Usando ecuaciones alométricas + recogida de hojarasca + raíces  En rodales seleccionados, determinar la estructura de edades por medición del diámetro normal  Elegir árboles representa>vos de cada clase de edad.  Apearlos, trocearlos y medir su biomasa de tronco y ramas  Calcular ecuaciones alométricas que permitan estimar la masa de cualquier árbol por interpolación.  Con trampas de hojas se determina la masa de hojas por unidad de superficie Trampa hojas Trincheras  Estima de biomasa de raíces cavando trincheras. Las ecuaciones de biomasa son sólo válidas para el si8o que se muestrea, no se deben emplear en si8os con condiciones ambientales diferentes o densidades poblacionales diferentes  Cuantificación de la PPN mediante teledetección: o Basado en la eficiencia máxima de captación de carbono por cada unidad de luz solar que absorben las hojas (emax).

APAR: radiación fotosintéDcamente acDva absorbida -emax: eficiencia máxima de uDlización de luz (0.4-0.8 g de C por Megajulio de energía solar; valores superiores a 2 en sistemas agrícolas irrigados y ferDlizados). o Efact: factor que controla los procesos que impiden que la planta alcance la emax (p. ej. temperaturas extremas). Índice Normalizado de Vegetación (NDVI). Se usa para estimar el APAR. o

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o NIR: reflectancia en la parte infrarroja cercana (700-1200 nm) o VIR: reflectancia en la parte visible del espectro (400-700 nm). Productividad primaria en ecosistemas terrestres Importancia de la temperatura y la luz en la PPN  La evapotranspiración real refleja tanto la demanda como el suministro de agua.  La demanda varía en función de la radiación y la temperatura.  El suministro varía en función de la precipitación. Productividad primaria en ecosistemas acuáticos  PAR disminuye de forma exponencial con la profundidad.  La tasa fotosintética alcanza su máximo a niveles intermedios de PAR.  Profundidad de compensación: la tasa fotosintética equivale a la tasa respiratoria. Productividad primaria: biomasa y PPN  Proporción biomasa subterránea/aérea: 0,2 selva tropical lluviosa; 1,2 (matorrales áridos); 4,5 ecosistemas desérticos.  PPNR (productividad primaria neta relativa): tasa de acumulación de biomasa por unidad de masa vegetal presente. Mayor en praderas que en bosques.  El fitoplancton tiene una tasa de renovación muy rápida (vida corta y elevadas tasas de reproducción). Valores muy altos de PPNR. Aportación humana de la producción primaria neta (AHPPN)  Distintas estimaciones de la AHPPN: o Cantidad de PPN que usan los humanos: fibras, madera, leña. o Superficie de suelo dedicado a actividades humanas (p. ej.: cultivos). o Capacidad productiva que se pierde como resultado como conversión de campos abiertos en ciudades y bosques en praderas o debido a la desertificación.

Cantidad de PPN necesaria para obtener los alimentos y productos fibrosos que consumen los humanos. La AHPPN anual es de 24.2 Pg de materia orgánica (1Pg=1015 g), aprox. el 20 % de la PPN terrestre anual. Algunas regiones (Europa, Asia Central y Sur) consumen el 70 % de la PPN anual, otras no superan el 15 %. o

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