Ciclo de materia y flujo de energía

Productividad:
Relación entre la producción neta (cantidad de energía almacenada por unidad de tiempo) y biomasa (materia orgánica total). Sirve para valorar la riqueza de un ecosistema o nivel trófico.

Tiempo de renovación:
Periodo que tarda en renovarse un nivel trófico o sistema. Se puede medir en días o años.

Eficiencia:
Rendimiento de un nivel trófico o de un sistema y se calcula mediante el cociente salidas/entradas.
-Eficiencia de los productores se calcula mediante la relación energía asimilada/energía incidente, que alcanza valores inferiores al 2% (producción bruta).
-Si calculamos el cociente Pn/pb medimos la cantidad de energía incorporada a cada nivel respecto al total asimilado, así sabremos las pérdidas respiratorias, que en el caso del fitoplancton son del 10 al 40% y el 50% en vegetación terrestre.
Rentabilidad de los consumidores relacion Pn/alimento total ingerido o Engorde/alimento ingerido (ganaderos).
Eficiencia ecológica: fracción de la producción neta de un determinado nivel trófico que se convierte en producción neta del nivel siguiente (PN/PN del nivel anterior) x 100.

Bioacumulación: Proceso de acumulación de sustancias tóxicas: metales pesados o de compuestos orgánicos sintéticos, en organismos vivos. Ocurre cuando las sustancias ingeridas no pueden ser descompuestas ni excretadas. Se mide mediante el factor de bioconcentración: relación existente entre las concentraciones del organismo y el agua o aire circundante.

Pirámides ecológicas

Representaciones gráficas que nos proporcionan información sobre algunos parámetros del ecosistema. Son diagramas de barras horizontales cuyas barras tienen la misma altura y su base es proporcional al valor del parámetro representado. Los descomponedores no se suelen incluir por ser organismos de crecimiento muy rápido.

Pirámides de números: Realizadas mediante el recuento de individuos de cada nivel trófico. Resultan engañosas y a menudo resultan invertidas.

Pirámides de biomasa: Representan la biomasa de cada nivel trófico. En ecosistemas terrestres son pirámides normales, donde la biomasa de los consumidores secundarios es mucho menor que la de los productores. En ecosistemas marinos a menudo son pirámides invertidas debido a la elevada tasa de reproducción del fitoplancton.

Pirámides de energía: Representan la producción (bruta o neta) de cada nivel trófico. Cumplen la regla del 10%, se expresan en Kc o Kj/m2.año y nunca se presentan invertidas. Son las más usadas.

Factores limitantes de la producción primaria

Factor limitante: según la ley del mínimo, es aquel elemento que se encuentra en cantidad inferior a la necesaria y limita el crecimiento de una especie vegetal. Para que la fotosíntesis sea posible es necesario un aporte de energía:
Energías internas: o cantidad de luz solar usada por la fotosíntesis (entre un 0.06 y 0.09% del total incidente).
Energías externas: son de procedencia solar y encargadas de mover el ciclo del agua, originar vientos y corrientes marinas, mover los nutrientes o aportadas por el hombre en las explotaciones agrarias y que implican directa o indirectamente el uso de combustibles fósiles.
Durante la fotosíntesis, las reacciones pueden seguir dos rutas metabólicas distintas por la doble actuación que representa la enzima RuBisCO que depende de la concentración de CO2 y O2 existentes en el ambiente.
Fotosíntesis: si la concentración de ambos gases es la existente en la atmosférica, la enzima fija del CO2 para producir glucosa y libera O2.
Fotorrespiración: si la enzima favorece un proceso parecido a la respiración en el que se consume O2 y se libera CO2 hasta que se alcanzan los niveles adecuados de gases para volver a realizar la fotosíntesis. Provoca una disminución en la producción de materia orgánica.

Temperatura y humedad:
Estos dos factores limitan la producción primaria en las áreas continentales.
– Temperatura: sube producción primaria por desnaturalización de los enzimas (RuBisCO).
– Temperatura baja durante una época del año:
– Predominio de plantas herbáceas anuales.
– Aparición de un Fotoperíodo: época de máximo desarrollo de hojas y flores.
– Formas latentes subterráneas: rizomas, tubérculos, bulbos.
Épocas de sequía:
Plantas C3 (trigo, patata, arroz, tomate, judías…): para evitar la pérdida de agua cierran los estomas, por lo que al realizar la fotosíntesis, baja [CO2] y sube [O2], dando comienzo la fotorrespiración y baja la eficiencia fotosintética (Pn = 10 – 30 Tm/Ha.año).
Plantas C4 (maíz, caña de azúcar, mijo…): son capaces de bombear el CO2 y acumularlo en el interior de las hojas, evitando la fotorrespiración y sube la eficiencia fotosintética (Pn= 60 – 80 Tm/Ha.año), además las que viven en los desiertos (cactus), presentan: Mecanismo CAM (Crassulaceam Acid Metabolism) de las crasuláceas y cactáceas, mediante el que fijan CO2 por la noche y cierran los estomas durante el día. Adaptaciones morfológicas: espinas, tallos suculentos, estomas hundidos.

Nutrientes.
CO2: no es factor limitante, ni en la tierra ni en el mar, pero se alcanza la saturación por falta de otros nutrientes.
Principales factores limitantes: Fósforo (principal factor limitante) y Nitrógeno (si falta este compuesto y no el anterior, aparecen organismos fijadores del nitrógeno).
Distancia entre el lugar de producción de materia orgánica y el degradado de la misma. Un aumento de distancia supone un mayor tiempo de reciclado de la materia y es necesario un aporte de energía exterior (viento, lluvia, olas…).
– Ecosistemas marinos: la fotosíntesis sólo puede producirse en los primeros 200 m, por lo que serán zonas productivas las ‘plataformas costeras’ y las ‘zonas de afloramiento’. Ecosistemas terrestres: la distancia no representa un problema, salvo en caso de arrastre de nutrientes por lixiviado o explotación humana.

Intensidad luminosa:
Un aumento de intensidad luminosa (amanecer, atardecer) provoca el aumento de la fotosíntesis, pero cuando la intensidad es elevada (mediodía) se produce una saturación de las unidades fotosintéticas (muchos receptores de pigmentos y pocos centros de reacción).