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Productividad (ecología)

En ecología , el término productividad se refiere a la tasa de generación de biomasa en un ecosistema , generalmente expresada en unidades de masa por volumen (unidad de superficie) por unidad de tiempo, como gramos por metro cuadrado por día (gm −2 d −1 ). La unidad de masa puede relacionarse con la materia seca o con la masa de carbono generado . La productividad de los autótrofos , como las plantas , se denomina productividad primaria , mientras que la productividad de los heterótrofos , como los animales , se denomina productividad secundaria . [1]

La productividad de un ecosistema está influenciada por una amplia gama de factores, incluida la disponibilidad de nutrientes, la temperatura y la disponibilidad de agua. Comprender la productividad ecológica es vital porque proporciona información sobre cómo funcionan los ecosistemas y en qué medida pueden sustentar la vida. [2] La productividad normalmente se divide en dos categorías: productividad primaria y secundaria.

Producción primaria

La producción primaria es la síntesis de materia orgánica a partir de moléculas inorgánicas . La producción primaria en la mayoría de los ecosistemas está dominada por el proceso de fotosíntesis , en el que los organismos sintetizan moléculas orgánicas a partir de la luz solar , H2O y CO2 . [3] La productividad primaria acuática se refiere a la producción de materia orgánica, como fitoplancton, plantas acuáticas y algas, en ecosistemas acuáticos, que incluyen océanos, lagos y ríos. La productividad primaria terrestre se refiere a la producción de materia orgánica que tiene lugar en ecosistemas terrestres como bosques, pastizales y humedales.

La producción primaria se divide en Producción Primaria Neta (PNP) y Producción Primaria Bruta (PBB). La producción primaria bruta mide todo el carbono asimilado en moléculas orgánicas por los productores primarios. [4] La producción primaria neta mide las moléculas orgánicas de los productores primarios. La producción primaria neta también mide la cantidad de carbono asimilado en moléculas orgánicas por los productores primarios, pero no incluye las moléculas orgánicas que luego estos organismos descomponen nuevamente para procesos biológicos como la respiración celular . [5] La fórmula utilizada para calcular la PPN es producción primaria neta = producción primaria bruta - respiración.

productores primarios

Fotoautótrofos

Los organismos que dependen de la energía luminosa para fijar carbono y, por tanto, participar en la producción primaria, se denominan fotoautótrofos . [6]

Los fotoautótrofos existen en todo el árbol de la vida. Se sabe que muchos taxones de bacterias son fotoautótrofos, como las cianobacterias [7] y algunas Pseudomonadota (anteriormente proteobacterias). [8] Los organismos eucariotas obtuvieron la capacidad de participar en la fotosíntesis mediante el desarrollo de plastidios derivados de relaciones endosimbióticas . [9] Archaeplastida , que incluye algas rojas , algas verdes y plantas, ha desarrollado cloroplastos que se originan a partir de una antigua relación endosimbiótica con una alfaproteobacteria . [10] La productividad de las plantas, si bien son fotoautótrofas, también depende de factores como la salinidad y los factores estresantes abióticos del entorno circundante. [11] El resto de los organismos fotoautótrofos eucariotas se encuentran dentro del clado SAR (que comprende Stramenopila , Alveolata y Rhizaria ). Los organismos del clado SAR que desarrollaron plastidios lo hicieron a través de relaciones endosimbióticas secundarias o terciarias con algas verdes y/o algas rojas. [12] El clado SAR incluye muchos productores primarios acuáticos y marinos, como algas marinas , diatomeas y dinoflagelados . [12]

Litoautótrofos

El otro proceso de producción primaria es la litoautotrofia . Los litoautótrofos utilizan compuestos químicos reducidos como gas hidrógeno , sulfuro de hidrógeno , metano o iones ferrosos para fijar carbono y participar en la producción primaria. Los organismos litoautótrofos son procarióticos y están representados por miembros de los dominios bacteriano y arqueal . [13] La litoautotrofia es la única forma de producción primaria posible en ecosistemas sin luz, como los ecosistemas de aguas subterráneas , [14] ecosistemas de respiraderos hidrotermales , [15] ecosistemas de suelo , [16] y ecosistemas de cuevas. [17]

producción secundaria

La producción secundaria es la generación de biomasa de organismos heterótrofos (consumidores) en un sistema. Esto es impulsado por la transferencia de material orgánico entre niveles tróficos y representa la cantidad de tejido nuevo creado mediante el uso de alimentos asimilados . La producción secundaria a veces se define para incluir únicamente el consumo de los productores primarios por parte de los consumidores herbívoros [18] (y la producción terciaria se refiere a los consumidores carnívoros ), [19] pero se define más comúnmente para incluir toda la generación de biomasa por parte de los heterótrofos. [1]

Los organismos responsables de la producción secundaria incluyen animales, protistas , hongos y muchas bacterias. [ cita necesaria ]

La producción secundaria se puede estimar mediante varios métodos diferentes, incluida la suma de incrementos, la suma de eliminaciones, el método de crecimiento instantáneo y el método de la curva de Allen. [20] La elección entre estos métodos dependerá de los supuestos de cada uno y del ecosistema en estudio. Por ejemplo, si se deben distinguir cohortes , si se puede suponer una mortalidad lineal y si el crecimiento demográfico es exponencial. [ cita necesaria ]

La producción neta del ecosistema se define como la diferencia entre la producción primaria bruta (PPB) y la respiración del ecosistema. [21] La fórmula para calcular la producción neta del ecosistema es NEP = GPP - respiración (por autótrofos) - respiración (por heterótrofos). [22] La diferencia clave entre NPP y NEP es que NPP se centra principalmente en la producción autótrofa, mientras que NEP incorpora las contribuciones de otros aspectos del ecosistema al presupuesto total de carbono. [23]

Productividad

A continuación se muestra la lista de ecosistemas en orden de productividad decreciente. [ cita necesaria ]

Relación entre diversidad de especies y productividad.

La conexión entre la productividad vegetal y la biodiversidad es un tema importante en ecología, aunque ha sido controvertido durante décadas. Tanto la productividad como la diversidad de especies están limitadas por otras variables como el clima, el tipo de ecosistema y la intensidad del uso de la tierra. [24] Según algunas investigaciones sobre la correlación entre la diversidad de plantas y el funcionamiento de los ecosistemas, la productividad aumenta a medida que aumenta la diversidad de especies. [25] Un razonamiento para esto es que la probabilidad de descubrir una especie altamente productiva aumenta a medida que aumenta el número de especies inicialmente presentes en un ecosistema. [25] [26]

Otros investigadores creen que la relación entre diversidad de especies y productividad es unimodal dentro de un ecosistema. [27] Un estudio de 1999 sobre ecosistemas de pastizales en Europa, por ejemplo, encontró que el aumento de la diversidad de especies inicialmente aumentaba la productividad, pero gradualmente se estabilizaba en niveles intermedios de diversidad. [28] Más recientemente, un metanálisis de 44 estudios de varios tipos de ecosistemas observó que la interacción entre diversidad y producción era unimodal en todos los estudios menos uno. [29]

Interacciones humanas

Las actividades antropogénicas (actividades humanas) han impactado la productividad y la biomasa de varios ecosistemas. Ejemplos de estas actividades incluyen la modificación del hábitat, el consumo de agua dulce, el aumento de nutrientes debido a los fertilizantes y muchas otras. [30] El aumento de nutrientes puede estimular la proliferación de algas en cuerpos de agua, aumentando la producción primaria pero haciendo que el ecosistema sea menos estable. [31] Esto aumentaría la producción secundaria y tendría un efecto de cascada trófica en toda la cadena alimentaria, aumentando en última instancia la productividad general del ecosistema. [32]

Ver también

Referencias

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