17.1A: Productividad del Ecosistema
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El insumo de energía
Las regiones tropicales todos los días y las regiones templadas durante la temporada de crecimiento reciben alrededor de 8,000 a 10,000 kilocalorías (kcal) de energía cada día en cada metro cuadrado (1 m 2) de superficie. Una kilocaloría es la cantidad de calor necesario para calentar 1 kg de agua 1 grado Celsius (°C). Debido a que toda la luz atrapada en la fotosíntesis se libera en última instancia como calor, tiene sentido seguir el flujo de energía a través de los ecosistemas en unidades de calor.
¿Qué tan eficientes son las plantas para convertir esta energía en moléculas orgánicas?
Productividad Bruta
La productividad bruta es la cantidad de energía atrapada en la materia orgánica durante un intervalo específico a un nivel trófico dado.
La tabla muestra el uso de la luz solar visible es un pantano de totora. Las plantas han atrapado sólo 2.2% de la energía que cae sobre ellas.
| Fotosíntesis | 2.2% |
| Reflexión | 3.0 |
| Evaporación (incluyendo transpiración y calentamiento del entorno | 94.8 |
| Total | 100.0% |
Sin embargo, al menos la mitad de esto se pierde por la respiración celular ya que las plantas tienen su propio metabolismo.
Productividad neta
La productividad neta es la cantidad de energía atrapada en la materia orgánica durante un intervalo específico a un nivel trófico dado menor que la perdida por la respiración de los organismos en ese nivel. Una forma de determinar esto es recolectar y pesar el material vegetal producido en 1 m 2 de tierra en un intervalo dado. Un gramo de material vegetal (por ejemplo, tallos y hojas), que es en gran parte carbohidrato, produce alrededor de 4.25 kcal de energía cuando se quema (o respira).
La tabla muestra valores representativos para la productividad neta de una variedad de ecosistemas, tanto naturales como manejados. Estos valores son solo aproximaciones y están sujetos a marcadas fluctuaciones debido a las variaciones de temperatura, fertilidad y disponibilidad de agua.
| Productividad neta estimada de ciertos ecosistemas (en kilocalorías/m 2 /año) | |
|---|---|
| Bosque caducifolio templado | 5,000 |
| Selva tropical | 15,000 |
| Pradera de pasto alto | 2,000 |
| Desierto | 500 |
| Marisma costero | 12,000 |
| Océano cerca de la costa | 2,500 |
| Océano abierto | 800 |
| Lago claro (oligotrófico) | 800 |
| Lago en avanzado estado de eutrofización | 2,400 |
| Silver Springs | 8,800 |
| Campo de alfalfa (alfalfa) | 15,000 |
| Campo de maíz (maíz), U.S. | 4,500 |
| Arrozales, Japón | 5,500 |
| Lawn, Washington, D.C. | 6,800 |
| Caña de azúcar, Hawái | 25,000 |
¿Qué sucede con la productividad neta de una comunidad vegetal?
- Algunos son cosechados por herbívoros comedores de plantas, por ejemplo, insectos, venados. A menudo esto es solo el inicio de una serie de transformaciones a medida que pasa por una serie de heterótrofos —que juntos conforman una cadena alimentaria.
- Algunos son consumidos por organismos de descomposición, por ejemplo, hongos y bacterias.
- Algunos pueden almacenarse, por ejemplo, en un bosque en crecimiento o como turba en un pantano.
¿Qué pasa con los humanos?
Los humanos, como todos los heterótrofos, dependen de la productividad neta para sus alimentos tanto directamente como consumimos material vegetal (por ejemplo, arroz, trigo, maíz) como indirectamente cuando comemos animales que, ellos mismos, se han alimentado de material vegetal (aves de corral, ganado bovino, ovino, etc.) y/o productos animales (por ejemplo, leche, huevos).
También utilizamos la productividad neta de la tierra para satisfacer otras necesidades como:
- madera para combustible
- madera y fibra (por ejemplo, algodón, lino) para albergarnos y cubrirnos
Sumado, se estima que nuestra especie ahora se apropia de alrededor del 20% de la productividad neta mundial para nuestro propio uso. Sin embargo, esta cifra oscurece grandes variaciones regionales con estimaciones que llegan hasta el 80% en el sur de Asia central y tan bajas como 6% en América del Sur.
También reducimos la productividad neta de nuestro planeta por otras actividades como
- pavimentación sobre terrenos para edificios, caminos, estacionamientos, etc.
- quema bosques para despejarlos para la agricultura