Productores primarios.
Los productores primarios son los organismos que hacen entrar la
energ�a en los ecosistemas. Los principales productores primarios son las plantas
verdes terrestres y acu�ticas, incluidas las algas, y algunas bacterias. Forman el 99,9%
en peso de los seres vivos de la biosfera.
Fotos�ntesis y
respiraci�n
La fotos�ntesis es el proceso por el que se capta la energ�a
luminosa que procede del sol y se convierte en energ�a qu�mica. Con esta
energ�a el CO2, el agua y los nitratos que las plantas absorben reaccionan
sintetizando las mol�culas de carbohidratos (glucosa, almid�n, celulosa, etc.), l�pidos
(aceites, vitaminas, etc.), prote�nas y �cidos nucleicos (ADN y ARN) que forman las
estructuras vivas de la planta.
Las plantas crecen y se desarrollan gracias a la
fotos�ntesis, pero respiran en los periodos en los que no pueden obtener energ�a
por fotos�ntesis porque no hay luz o porque tienen que mantener los estomas cerrados. En
la respiraci�n se oxidan las mol�culas org�nicas con ox�geno del aire para obtener la
energ�a necesaria para los procesos vitales. En este proceso se consume O2 y
se desprende CO2 y agua, por lo que, en cierta forma, es lo contrario de la
fotos�ntesis que toma CO2 y agua desprendiendo O2.
Fotos�ntesis y respiraci�n
La fotos�ntesis se produce en los cloroplastos y su reacci�n global es
6 CO2 + 6 H2O + Energ�a luminosa � C6H12O6 + 6 O2
La energ�a luminosas es captada por la clorofila de las c�lulas verdes de las
plantas y utilizada para regenerar mol�culas de ATP y NADPH (Fase luminosa). En una
segunda fase la energ�a qu�mica contenida en el ATP y el NADPH es utilizada para reducir
mol�culas de CO2 hasta gliceraldehido, a partir del cual se sintetizan las
distintas mol�culas org�nicas, principalmente glucosa. Con la glucosa se forma almid�n,
celulosa y otros carbohidratos esenciales en la constituci�n de las plantas
La respiraci�n se realiza en las mitocondrias con una reacci�n
global:
C6H12O6 + 6 O2 � 6 CO2 + 6 H2O + Energ�a
La energ�a desprendida en esta reacci�n queda almacenada en ATP y NADH que la
c�lula puede utilizar para cualquier proceso en el que necesite energ�a.
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Producci�n primaria
bruta y neta
Cuando se habla de producci�n de un ecosistema se hace referencia a la
cantidad de energ�a que ese ecosistema es capaz de aprovechar. Una pradera h�meda y
templada, por ejemplo, es capaz de convertir m�s energ�a luminosa en biomasa que un
desierto y, por tanto, su producci�n es mayor.
La producci�n primaria bruta de un ecosistema es la energ�a
total fijada por fotos�ntesis por las plantas. La producci�n primaria neta es
la energ�a fijada por fotos�ntesis menos la energ�a empleada en la respiraci�n, es
decir la producci�n primaria bruta menos la respiraci�n.
Cuando la producci�n 1� neta es positiva, la biomasa de las plantas
del ecosistema va aumentando. Es lo que sucede, por ejemplo, en un bosque joven en el que
los �rboles van creciendo y aumentando su n�mero. Cuando el bosque ha envejecido, sigue
haciendo fotos�ntesis pero toda la energ�a que recoge la emplea en la respiraci�n, la
producci�n neta se hace cero y la masa de vegetales del bosque ya no aumenta.
Producci�n en la biosfera |
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Producci�n anual (entre bruta y neta)
(gC/m2) |
Extensi�n
(106 km2) |
Producci�n anual
(106 ton C) |
| Bosques |
400 |
41 |
16 400 |
| Cultivos |
350 |
15 |
5 250 |
| Estepas y pastos |
200 |
30 |
6 000 |
| Desiertos |
50 |
40 |
2 000 |
| Rocas, hielos, ciudades |
0 |
22 |
0 |
| Tierras |
|
148 |
29 650 |
| Oc�anos |
100 |
361 |
36 100 |
| Aguas continentales |
100 |
1.9 |
190 |
| Aguas |
|
362.9 |
36 290 |
| Total |
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65 940 |
Eficiencia
En el concepto de eficiencia no interesa s�lo la cantidad total de
energ�a asimilada por el ecosistema en energ�a qu�mica sino que proporci�n es
del total de energ�a luminosa que le llega al ecosistema
Llamamos eficiencia de la producci�n primaria al cociente entre la
energ�a fijada por la producci�n primaria y la energ�a de la luz solar que llega a ese
ecosistema.
El proceso de fotos�ntesis podr�a llegar a tener una
eficiencia te�rica de hasta un 9% de la radiaci�n que llega a la superficie, sobre las
plantas. Es decir un 2% de la energ�a que llega a la parte alta de la atm�sfera. Pero
nunca se han medido, en la realidad, valores tan altos. El valor m�ximo. observado, en un
caso muy especial de una planta tropical con valores de iluminaci�n muy altos, ha sido de
un 4,5% de la radiaci�n total que llegaba a la planta.
Eficiencias "normales", en plena estaci�n de
crecimiento, con buenas condiciones de humedad, temperatura, etc. son:
Eficiencia de distintas comunidades vegetales
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Eficiencia de la Producci�n 1� bruta |
% dedicado a Respiraci�n |
| Comunidades de fitoplancton |
< 0,5% |
10 - 40% |
| Plantas acu�ticas enraizadas y algas de poca profundidad |
> 0,5% |
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| Bosques |
2 - 3'5% |
50 - 75% |
| Praderas y comunidades herb�ceas |
1 - 2% |
40 - 50% |
| Cosechas |
< 1,5% |
40 - 50% |
Se puede decir, en resumen, que en plena estaci�n de
crecimiento y con las condiciones que hemos dicho, eficiencias muy normales son del 1% de
la energ�a que llega a las plantas, o lo que es lo mismo del 0,2% de la energ�a total
que llega a la parte alta de la atm�sfera.
Las plantas est� bien adaptadas al uso de luz difusa y de
relativamente baja intensidad y son mediocres usando luz de alta intensidad, como la del
mediod�a, por ejemplo. La explicaci�n m�s probable de por qu� no usan mejor la luz que
reciben, es que su actividad se encuentra limitada por la escasez de elementos qu�micos y
no por la luz. Por tanto, en la evoluci�n no han sido necesitado desarrollar mecanismos
de fotos�ntesis m�s eficientes.
El C, el N y el P , entre otros, son los elementos que las
plantas necesitan. La producci�n depende siempre del m�s escaso de esos elementos: el
llamado factor limitante. Normalmente suele ser el P, aunque a veces lo es el N.
Relaci�n Productividad/Biomasa
Al analizar la productividad en los ecosistemas resulta muy interesante el cociente
productividad neta / biomasa. As�, por ejemplo, en una poblaci�n de algas en la que cada
alga se dividiera en dos iguales cada 24 horas, ese cociente ser�a de 1 (eficiencia del
100%). Significa que cada gramo de algas dobla su peso en 24 horas
La relaci�n productividad / biomasa es muy alta en el plancton, puede ser cercana al
100% diario. Esto quiere decir que la poblaci�n se renueva con gran rapidez.
Significar�a que pueden llegar a tener tasas de renovaci�n de hasta un d�a.
En la vegetaci�n terrestre el valor suele estar entre un 2 y un 100% anual
lo que significa tasas de renovaci�n de entre 1 y 50 a�os.
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