Tema 17. El flujo de energía en las comunidades. La productividad
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Tema 17. El flujo de energía en las comunidades. La productividad primaria 1) El flujo de energía en las comunidades 2) Concepto de productividad primaria neta 3) Medición de la productividad primaria 4) Patrones de variación de la productividad primaria neta en ecosistemas terrestres y acuáticos 5) Factores limitantes de la productividad primaria neta en ecosistemas terrestres y acuáticos 6) Conceptos de materia autóctona y alóctona. 7) La PPN secuestrada por el hombre Ecología Pedro Villar El flujo de energía en las comunidades 1) La energía que primariamente “impulsa” los ecosistemas es la energía solar, pero previamente debe ser fijada (almacenada) en la materia en forma de energía química 2) La materia orgánica difiere en su contenido energético. 3) Los organismos tienen diferente capacidad de acceder a la energía almacenada en la materia Ecología Pedro Villar El flujo de energía en las comunidades Cadena trófica de los descomponedores y detritívoros Respiración Consumidores Respiración Carnívoros Carnívoros Respiración Respiración Herbívoros Herbívoros descomponedores Respiración Respiración Productores primarios Ecología Materia orgánica muerta Pirámides eltonianas, Raymond Lindeman 1942 Pedro Villar Concepto de productividad primaria neta (PPN) Mantenimiento (respiración) Fotosíntesis Reproducción Crecimiento vegetativo Biomasa de plantas tiempo Biomasa 1 / Ha Biomasa 2 / Ha Productividad primaria neta= ∆ BIOMASA / tiempo (Tm Ha-1 año-1) A veces a la productividad primaria neta también se le llama producción primaria neta Ecología Pedro Villar ¿Cómo se mide la productividad primaria neta (PPN)? Ecosistemas acuáticos 1º Se mide la [C02] inicial =5 mg L-1 2º En botellas opacas y transparentes se mide la variación de [C02] 1h 1h En la botella opaca solo ocurre RESPIRACIÓN (ganancia de C02 en el agua)=8 mg L-1 En la botella transparente ocurre FOTOSINTESIS (pérdida de C02) + RESPIRACIÓN=3 mg L-1 PPN=(inicial)-(botella transp.)=5-3= 2 mg L-1 h-1 Respiración=(inicial)-(botella opaca)=│5-8│=3 mg L-1 h-1 PPB=(Botella transp.)-(botella opaca)=│3-8│=5 mg L-1 Ecología Pedro Villar ¿Cómo se mide la productividad primaria neta (PPN)? 4) Intercambio gaseoso Ecosistemas terrestres 1) Método de cosecha (comunidades herbáceas) 2) Usando ecuaciones alométricas + recogida de hojarasca 3) Imágenes de satélite calculando la cantidad de luz absorbida por la vegetación: NDVI (Índice de vegetación de diferencia normalizado) Medida Flujos Turbulentos (Eddy Covariance) Ecología Cámaras cerradas (IRGAs) Pedro Villar Patrones de variación de la productividad primaria neta Ecosistemas terrestres Ecología Pedro Villar Patrones de variación de la productividad primaria neta Ecosistemas marinos Ecología Pedro Villar Patrones de variación de la productividad primaria neta 17.9 3.1 16.8 0.8 0.5 8.0 Ecología 56.4 Geider et al. 2001 Pedro Villar ¿Qué limita la PPN? Ecosistemas terrestres PPN= tasa de asimilación neta X Índice de área foliar (LAI) PPN= (tasa de fotosíntesis bruta - tasa de respiración) X LAI a) Factores climáticos: temperatura, precipitación, radiación Ecología Pedro Villar ¿Qué limita la PPN? Ecosistemas terrestres in su f ic ien te En los desiertos, la PPN está mas limitada por la baja LAI que por efectos negativos de la sequía sobre la fotosíntesis LA I Productividad primaria neta b) Factores estructurales de la vegetación: LAI (A LAI UT ex OS ces OM ivo BR EO ) En las comunidades de plantas muy densas la competencia intensa por la luz deprime la PPN Índice de área foliar (LAI) Ecología Pedro Villar ¿Qué limita la PPN? Ecosistemas terrestres c) La duración del período de actividad de la vegetación: Bosques caducifolios de la costa este de Norteamérica Ecología Pedro Villar ¿Qué limita la PPN? Ecosistemas terrestres d) Disponibilidad de nutrientes Molles 2005 Ecología Pedro Villar ¿Qué limita la PPN? Ecosistemas terrestres e) Estrategia fotosintética y funcional de las plantas * Las plantas C3 tienen tasas de asimilación neta inferiores a las C4: * Las plantas con mayor resistencia a factores de estrés tienen tasas de asimilación neta inferiores que las plantas de menor resistencia a factores de estrés Ecología Pedro Villar La PPN se reduce con la madurez de la comunidad, especialmente en las dominadas por plantas leñosas Ecosistemas terrestres Bosque de Picea abies (Smith and Smith, 2007) Tronco + ramas Dominado por herbáceas, arbustos heliofilos y árboles jóvenes Ecología Dominado por árboles maduros y arbustos esciofilos Hojas Larcher 2003 Pedro Villar ¿Qué limita la PPN? Ecosistemas acuáticos a) La PPN en ecosistemas acuáticos depende sobretodo de la concentración de nutrientes y de la luz Profundidad Productividad primaria bruta Aguas Aguas más Ecología turbias claras La reducción de la luz en profundidad reduce la PPN Pedro Villar Una parte de la PPN se exporta fuera de la comunidad: conceptos de materia autóctona y alóctona En los ecosistemas acuáticos, especialmente los continentales, una parte de la energía que “mueve” dicho ecosistema proviene de fuentes exteriores Materia alóctona Materia autóctona Ecología Pedro Villar Los seres humanos acaparamos una parte importante de la PPN mundial: Apropiación humana de la PPN (AHPPN) La AHPPN se define como la cantidad de PPN que consume un humana en forma de alimentos, fibras e incluye la materia orgánica perdida en el cosechado y procesado de las plantas Ecología Pedro Villar Los seres humanos acaparamos una parte importante de la PPN mundial: Apropiación humana de la PPN (AHPPN) Carpintero 2007. Revista Ecosistemas Ecología Pedro Villar
