7.3: Factores que influyen en la producción

Para las plantas terrestres, muchos factores afectan la productividad, incluyendo la luz, la temperatura, los nutrientes, el suelo y el agua. Para el fitoplancton, obviamente no se necesita suelo, y la disponibilidad de agua no es un problema. La temperatura es generalmente más estable en el océano que en tierra, por lo que para el fitoplancton, la productividad se reduce a la disponibilidad de luz y nutrientes.

Luz

Dado que la luz es vital para la fotosíntesis, el fitoplancton y otros productores primarios se limitan a las capas superiores del océano donde la luz es lo suficientemente abundante como para sostener la reacción. A medida que aumenta la profundidad, la intensidad de la luz disminuye hasta que se alcanza una profundidad donde la fotosíntesis ya no puede ocurrir (Figura\(\PageIndex{1}\)). La región a través de la cual puede penetrar suficiente luz para la fotosíntesis se denomina zona fótica o eufótica, que se extiende hasta aproximadamente 200 m (sección 6.5).

Además de someterse a la fotosíntesis, el fitoplancton también respira, consumiendo algunos de los compuestos orgánicos que producen. Las tasas de respiración no dependen de la luz, y la respiración ocurre a todas las profundidades y niveles de luz. Por lo tanto, a medida que aumenta la profundidad la tasa de fotosíntesis disminuye a medida que disminuye la luz, hasta llegar a un punto donde la tasa de fotosíntesis es igual a la tasa de respiración (Figura\(\PageIndex{1}\)). Esta profundidad es la profundidad de compensación, y marca el nivel inferior de la zona fótica, y representa la profundidad donde termina la producción primaria neta. Por debajo de esta profundidad, hay respiración neta.

Figura\(\PageIndex{1}\) A medida que aumenta la profundidad, la tasa de fotosíntesis disminuye a medida que la luz se ve limitada. La tasa de respiración se mantiene constante en todas las profundidades. La profundidad donde la fotosíntesis equivale a la respiración es la profundidad de compensación (PW).

Nutrientes

Los nutrientes son requeridos por todos los productores primarios marinos. Los principales nutrientes que requiere el fitoplancton son el nitrógeno y el fósforo, en forma de nitrato NO ₃ ^—, nitrito NO ₂ ^-, amonio NH ₄ ⁺ y fosfato PO ₄ ^3-. Muchos fitoplancton, particularmente las diatomeas, también requieren sílice, SiO ₂, para la formación de conchas. Todos estos nutrientes se presentan en cantidades muy pequeñas en el agua de mar, por lo que a menudo son los factores limitantes para el crecimiento del fitoplancton en la mayoría de las situaciones, particularmente los compuestos nitrogenados. Por ejemplo, el suelo agrícola contiene 0.5% de nitrógeno en el metro superior del suelo, mientras que el agua superficial del océano contiene aproximadamente 0.00005% de nitrógeno, 1/10,000 la cantidad en el suelo.

Como vimos en la sección 5.6, los nutrientes no se distribuyen uniformemente por toda la columna de agua (Figura\(\PageIndex{2}\)). Cerca de la superficie, los nutrientes son rápidamente utilizados por el fitoplancton a medida que están disponibles, por lo que las aguas superficiales son pobres en nutrientes. Pero a medida que el fitoplancton se consume o muere se reciclan en partículas de materia orgánica, como pellets fecales o canales, que se hunden en aguas más profundas. Una vez en aguas profundas, la descomposición de estos materiales libera los nutrientes de nuevo a la columna de agua. Debido a que no hay productores que los utilicen en profundidad, los nutrientes son más abundantes en aguas más profundas.

Figura Perfil nutrimental\(\PageIndex{2}\) representativo en océano abierto. Si bien este perfil muestra abundancia de nitratos, el perfil es similar para otros nutrientes como fosfato y sílice (PW).

Estos nutrientes de aguas profundas están fuera del alcance del fitoplancton en la superficie. La termoclina y estratificación de densidad de la columna de agua generalmente evita que las aguas profundas ricas en nutrientes se mezclen con las aguas superficiales. Sin embargo, bajo ciertas condiciones esta agua profunda rica en nutrientes puede ser llevada a la superficie a través del proceso de surgencia (ver sección 9.5). Donde ocurre la surgencia generalmente hay alta productividad ya que el fitoplancton puede aprovechar el aporte de nutrientes.