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Los productores primarios son los organismos
que hacen entrar la energía en los ecosistemas. Los principales
productores primarios son las plantas verdes terrestres y
acuáticas, incluidas las algas, y algunas bacterias. Forman el
99,9% en peso de los seres vivos de la biosfera. Fotosíntesis y respiración La fotosíntesis es el proceso por el que se capta la energía luminosa que procede del sol y se convierte en energía química. Con esta energía el CO2, el agua y los nitratos que las plantas absorben reaccionan sintetizando las moléculas de carbohidratos (glucosa, almidón, celulosa, etc.), lípidos (aceites, vitaminas, etc.), proteínas y ácidos nucleicos (ADN y ARN) que forman las estructuras vivas de la planta. Las plantas crecen y se
desarrollan gracias a la fotosíntesis, pero respiran en
los periodos en los que no pueden obtener energía por
fotosíntesis porque no hay luz o porque tienen que mantener los
estomas cerrados. En la respiración se oxidan las
moléculas orgánicas con oxígeno del aire para
obtener la energía 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 fotosíntesis
que toma CO2 y agua desprendiendo O2. Producción primaria bruta y neta Cuando se habla de producción de un ecosistema se hace referencia a la cantidad de energía que ese ecosistema es capaz de aprovechar. Una pradera húmeda y templada, por ejemplo, es capaz de convertir más energía luminosa en biomasa que un desierto y, por tanto, su producción es mayor. La producción primaria bruta de un ecosistema es la energía total fijada por fotosíntesis por las plantas. La producción primaria neta es la energía fijada por fotosíntesis menos la energía empleada en la respiración, es decir la producción primaria bruta menos la respiración. Cuando la producción 1ª 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
árboles van creciendo y aumentando su número. Cuando el
bosque ha envejecido, sigue haciendo fotosíntesis pero toda la
energía que recoge la emplea en la respiración, la
producción neta se hace cero y la masa de vegetales del bosque
ya no aumenta. Eficiencia En el concepto de eficiencia no interesa sólo la cantidad total de energía asimilada por el ecosistema en energía química sino que proporción es del total de energía luminosa que le llega al ecosistema Llamamos eficiencia de la producción primaria al cociente entre la energía fijada por la producción primaria y la energía de la luz solar que llega a ese ecosistema. El proceso de fotosíntesis podría llegar a tener una eficiencia teórica de hasta un 9% de la radiación que llega a la superficie, sobre las plantas. Es decir un 2% de la energía que llega a la parte alta de la atmósfera. Pero nunca se han medido, en la realidad, valores tan altos. El valor máximo. observado, en un caso muy especial de una planta tropical con valores de iluminación muy altos, ha sido de un 4,5% de la radiación total que llegaba a la planta. Eficiencias "normales", en plena estación de crecimiento, con buenas condiciones de humedad, temperatura, etc. son: Se puede decir, en resumen, que en plena estación de crecimiento y con las condiciones que hemos dicho, eficiencias muy normales son del 1% de la energía que llega a las plantas, o lo que es lo mismo del 0,2% de la energía total que llega a la parte alta de la atmósfera. Las plantas está bien adaptadas al uso de luz difusa y de relativamente baja intensidad y son mediocres usando luz de alta intensidad, como la del mediodía, por ejemplo. La explicación más probable de por qué no usan mejor la luz que reciben, es que su actividad se encuentra limitada por la escasez de elementos químicos y no por la luz. Por tanto, en la evolución no han sido necesitado desarrollar mecanismos de fotosíntesis más eficientes. El C, el N y el P , entre otros, son los
elementos que las plantas necesitan. La producción depende
siempre del más escaso de esos elementos: el llamado factor
limitante. Normalmente suele ser el P, aunque a veces lo es el N.
Los productores secundarios son todo el conjunto de animales y detritívoros que se alimentan de los organismos fotosintéticos. Los herbívoros se alimentan
directamente de las plantas, pero los diferentes niveles de carnívoros
y los detritívoros también reciben la
energía indirectamente de las plantas, a través de la
cadena trófica. Uso de la energía por los animales Los animales obtienen la
energía para su metabolismo de la oxidación de los
alimentos (respiración), pero no todo lo que comen acaba siendo
oxidado. Parte se desecha en las heces o en la orina, parte se difunde
en forma de calor, etc. La repartición de energía en un
animal es:
Figura 4-5 >Repartición de energía en un animal Así, por ejemplo, una ardilla se alimenta de piñones, que son la energía bruta que introduce en su sistema digestivo, pero deja como residuos todo el resto de la piña (energía no utilizada). De los piñones que ha comido parte se elimina en las heces y sólo los nutrientes digeribles pasan a la sangre para ser distribuidos entre las células. De esta energía parte se elimina en la orina y sólo el resto se utiliza para el metabolismo. Parte de la energía metabólica se emplea para mantener su organismo vivo y activo y parte (producción secundaria neta) para crecer o reproducirse. La mayor parte de la energía absorbida se utiliza en el mantenimiento o se pierde a través de las heces. Sólo una pequeña parte se convierte en producción secundaria (aumento de peso del animal o nuevas crías). Sólo una fracción insignificante de la energía puesta en juego en la biosfera circula por las estructuras más complejas de la vida, las de los animales superiores.
Figura 4-6 > Ciclo energético
En ecosistemas acuáticos,
cuando la diferencia de tasa de renovación entre dos niveles
tróficos sucesivos es muy grande, no se produce esta
reducción de la biomasa. Así sucede en algunos sistemas
planctónicos en los que la masa de fitoplancton se puede
duplicar en 24 horas y 1 kg de fitoplancton puede alimentar a
más de 1 Kg de zooplancton. |
Por este motivo, las biomasas
de los niveles tróficos decrecen rápidamente a medida que
aumenta el nivel. Así, por ejemplo, con 8 toneladas de hierba se
alimenta una tonelada de vacas, y con una tonelada de vaca se alimenta
una persona de unos 48 kg.