7.4: Patrones de producción primaria

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La productividad primaria varía tanto geográficamente como estacionalmente. Geográficamente, la abundancia de fitoplancton generalmente disminuye a medida que se mueve de aguas costeras a oceánicas (Figura\(\PageIndex{1}\)). Las aguas costeras son más productivas que el océano central por dos razones principales. Primero, la escorrentía de la tierra a menudo contiene una gran abundancia de nutrientes que se depositan en las aguas costeras y estimulan la producción. Segundo, el fondo menos profundo a lo largo de la plataforma continental puede atrapar nutrientes y evitar que se hundan a mayores profundidades. Es más fácil que estos nutrientes vuelvan a la superficie cuando permanecen atrapados en las aguas poco profundas. Por el contrario, el océano central generalmente tiene una producción primaria muy baja, ya que estas áreas están muy alejadas de cualquier fuente terrestre de nutrientes, y la gran profundidad impide que los nutrientes profundos regresen a la superficie.

Los promedios globales para la producción primaria de superficie oceánica son de aproximadamente 75-150 g C/m ² /año. Algunas áreas altamente productivas incluyen la costa de California (200-300 g C/m ² /año), el Océano Austral (200-400 g C/m ² /año) y la costa del Perú (200-400 g C/m ² /año), todas regiones con surgencia significativa. El océano central, por el contrario, produce menos de 50 g C/m ² /año.

Figura Productividad primaria oceánica superficial\(\PageIndex{1}\) global, medida por concentración de clorofila (Proporcionado por el Proyecto SeaWifs, Goddard Space Flight Center y ORBIMAGE [Dominio público], vía Wikimedia Commons).

Los cambios regionales y estacionales en la producción primaria se deben a una combinación de la disponibilidad de luz y la cantidad de nutrientes que aporta el agua que se mezcla por encima de la termoclina. En las regiones tropicales la luz solar es abundante durante todo el año, por lo que la luz no es un factor limitante. El agua superficial siempre es cálida y siempre hay una termoclina pronunciada, lo que lleva a un agua altamente estratificada que impide que el agua del fondo rica en nutrientes llegue a la superficie (sección 6.2). Así, la productividad en aguas tropicales siempre está limitada en nutrientes, y la productividad es baja a lo largo del año (Figura\(\PageIndex{2}\)). Debido a que el agua tropical es pobre en nutrientes con poca producción de fitoplancton, el agua es muy clara, como es el caso del agua en el océano central.

En los polos, el agua está uniformemente fría a todas las profundidades, por lo que no hay mucha termoclina y poca estratificación, lo que permite que la mezcla se produzca durante todo el año (sección 6.2). Esta mezcla distribuye los nutrientes por toda la columna de agua, por lo que durante gran parte del año la productividad no estará limitada en nutrientes. Sin embargo, las regiones polares pueden experimentar varios meses con poca o ninguna luz durante el invierno, y la fluctuación en los niveles de luz conduce a la variación es la productividad estacional. En los meses de invierno se está produciendo la mezcla y los nutrientes abundan, pero no hay luz, por lo que no hay productividad. A finales de la primavera regresa la luz solar, y combinada con la abundancia de nutrientes, se produce una floración primavera/verano del fitoplancton (Figura\(\PageIndex{2}\)). A finales del verano, los nutrientes se han agotado y el zooplancton ha estado pastando sobre el fitoplancton, por lo que la floración comienza a disminuir. En el otoño, los niveles de luz disminuyen y evitan una mayor producción durante todo el invierno. Pero durante el invierno la mezcla está distribuyendo nutrientes por todo el agua, listos para que el sol regrese y estimule una floración en el verano siguiente.

En las regiones templadas hay mucha más variación estacional en la profundidad e intensidad de la termoclina (ver sección 6.2). La termoclina es menos profunda y más fuerte en verano, y es cada vez más profunda en el invierno, por lo que la mezcla de aguas profundas y superficiales es más pronunciada en los meses de invierno. Al igual que con los polos, esta mezcla invernal crea agua rica en nutrientes durante el invierno, pero la falta de luz limita la productividad invernal. Cuando los niveles de luz aumentan en la primavera, la combinación de abundante luz y nutrientes crea una floración primaveral de productividad. A finales del verano todavía hay mucha luz, pero los nutrientes se han agotado por la floración del fitoplancton, y la termoclina estival ha impedido una mayor mezcla, por lo que la productividad disminuye. En el otoño, las temperaturas más frías debilitan la termoclina, y las tormentas crecientes provocan que se forme una capa mixta más profunda, trayendo los nutrientes de regreso a la superficie. Al mismo tiempo, todavía hay suficiente luz disponible para que ocurra una floración otoñal más pequeña (Figura\(\PageIndex{2}\)). Pero esta floración es efímera, ya que la luz disminuye a lo largo del otoño y hasta el invierno. Nuevamente, hay poca producción durante el invierno debido a las limitaciones de luz, pero las tormentas invernales y la termoclina profunda recargan el agua con nutrientes para la próxima floración primaveral.

Figura Patrones\(\PageIndex{2}\) estacionales de productividad en el hemisferio norte. Las regiones tropicales son siempre limitadas en nutrientes y muestran baja productividad. Las regiones polares tienen poca luz en invierno y solo muestran producción a fines de primavera y verano cuando hay luz disponible. Las regiones templadas del norte tienen una floración primaveral y una floración otoñal (PW) más pequeña.