Ecosistemas: Producción primaria y flujos de energía.

Ecosistemas.- Aunque no se comportan como verdaderos “sistemas”(no tienen fronteras definidas ni se encuentran en equilibrio), aprendemos más de ellos siguiendo los flujos que contemplando suorganización completa (Strong, 2008).

Ecosistema: La unidad básica de la naturaleza que incluye a la comunidad más todos los factores físicos que influyen en ella.

Ecosistema

Comunidad Ambiente Físico

Seres vivosFormada por

Energía

Materia

Requieren

Luz

Compuestos minerales

CO2

Oxígeno

Compuesto por

Proveen o limitan

El estudio de los ecosistemas involucra el análisis de los Flujos de energía, agua y nutrientes prestando atención a los procesos físicos, químicos y biológicos.

Producción primaria:

Líneas azules=materia

Líneas rojas=energía

•Es la fijación de energía que realizan los autótrofos en un ecosistema.

•P.P. Bruta.- Energía total fijada por los autótrofos (unidades de C/unidad de área o volumen/unidad de tiempo).

•P.P. Neta.- Es la energía real disponible para el siguiente nivel trófico (P.P. Bruta –Respiración) incluyendo excreción y biosíntesis.

Cuales son los patrones espaciales y temporales de la variación de la P.P.en los ambientes terrestres y marinos?

Producción primaria: escala global del ambiente terrestre

•La mayor P.P. se presenta en regiones templadas y húmedas.

•Factores físicos como la temperatura y la humedad regulan su P.P..

•Se correlaciona con la evapotranspiración real (f(Temp. y humedad)).

Relación de la P.P. con la evapotranspiración:

La evapotranspiración explica una proporción importante de los cambios globales en la P.P.

entre diversos ecosistemas.

Pero en un mismo sistema existen cambios debidos a otros factores regionales.

Diferencias en la escala regional (este-oeste en pradera central)

Además de la temperatura y la humedad, sabemos que otros factores determinan la producción primaria.

Producción primaria

Luz CO2 Nutrientes Agua

Cualquiera de estos elementos que falte, va a limitar la producción primaria

¿Cuál(es) de ellos explicará(n) las diferencias este-oeste?

requiere

Ley del mínimo: la velocidad de un proceso va a estar definida por aquél elemento que esté menos disponible

Factores químicos.- Las diferencias en la fertilidad del sueloexplican las variaciones regionales este-oeste en la P.P..

En diversos sistemas terrestres: Nitrógeno seguido por fósforo handemostrado ser limitantes.

Producción primaria en sistemas acuáticos:

•El fósforo ha demostrado ser importante en lagos.

•Comparados con los lagos, los océanos son limitados por el nitrógenoseguido por el fierro, sílice y el fósforo.

•Globalmente la mayor P.P. de los océanos se presenta en las zonas con mayor disponibilidad de nutrientes (costas y zonas de surgencias).

Experimentos para determinar la limitancia de nutrientes: …. añadir nutrientes y comparar crecimientos.

Producción primaria en sistemas marinos:

Trópicos:Siempre limitados por nutrientes

Zonas templadas:Nutrientes limitantes al final del verano, limitados por luz en otoño-invierno

Polos:Mayormente limitados por luz.

Y la luz?..Cambios temporales en la P.P.:

La luz es limitante a profundidad.

•La influencia de los factores físicos y químicos en la P.P. y su desencadenamiento hacia niveles tróficos superiores es conocida como un control de “abajo hacia arriba” (Bottom-up).

•Pero también los consumidores pueden ejercer control sobre la producción primaria ejerciendo un control de “arriba hacia abajo” (Top-down).

•Experimentos en lagos han demostrado los efectos mediante la remoción de un pez piscívoro (Carpenter y Kitchell, 1993).

• Estos efectos han sido bautizados como “cascadas tróficas”. Generalmente reportadas para sistemas acuáticos pero también presentes en los ambientes terrestres.

Influencia de los consumidores en la P.P.:

Los flujos de energía se analizan y simplifican estudiando su paso entre niveles tróficos

El número máximo de niveles es limitado por la baja eficiencia en la transferencia de energía (aprox. 10%).

Dinámica trófica

•Producción mundial de túnidos (1990): 2,975,000 tons = 0.1g C/m2

de océanos

•0.1 atunes

•1.0 peces pelágicos

•10 zooplancton

100 g C/m2 de fitopláncton se requieren para sostener la pesquería mundial de túnidos

Ejemplo de la limitación de una pesquería

El hombre como un consumidor superior: ejemplos pesqueros

•Porcentajes altos de P.P. con flujos antropogénicos.

•Efectos en poblaciones, comunidades y ecosistemas…...