Condicionantes ambientales de la Productividad de los Biomas

Ecología Ambiental - Trabajo Práctico
Nº 5
Condicionantes Ambientales de la
Productividad.
Una aproximación regional
 Productividad Primaria
Reciclaje de Nutrientes
CO2
Nutrientes
Detritivoros
SUELO
Nutr. de
la lluvia
Animales
MORTALIDAD
Energía
Solar
PRODUCTIVIDAD
PRIMARIA
NETA
Hojas
Troncos,
raíces,
frutos
CONSUMIDORES
Plantas
PRODUCTIVIDAD
PRIMARIA
BRUTA
RESPIRACIÓN
Productos de la Respiración
2
El crecimiento vegetal a diferentes escalas de
percepción
Cantidad de luz que llega a la superficie
terrestre
Temperatura
Cantidad de agua disponible
Disponibilidad de nutrientes
Eficiencia Fotosintética: es la tasa a la cual las
plantas de una comunidad fijan la energía, se mide a
través de la transformación de esta energía en
glucosa por medio de la fotosíntesis. Esa depende
de características propias de la misma planta como:
Cantidad de clorofila
Presencia de adaptaciones morfológicas
(cutícula, pelos, tamaño de hojas, etc)
Presencia de adaptaciones metabólicas
(vías alternativas de extracción de dióxido
de carbono desde el aire; plantas C3, C4 o
CAM)
Biomasa: cantidad total de materia
orgánica presente en una unidad de área,
en un momento dado (g.m2, Kg.ha, etc.).
Productividad primaria: cantidad total de
materia orgánica generada por las plantas
durante un período de tiempo (g.m-2.día-1,
Kg.ha.año-1, etc.).
Productividad Primaria Bruta (PPB): La
fijación total de energía a través de la
fotosíntesis
Productividad Primaria Neta (PPN): parte
de la PPB es consumida por las plantas a
través de la respiración y la diferencia
entre PPB y respiración se conoce como
PPN
Estimación de la PPN
 Cosecha: Sistemas herbáceos en
general. Diferencia de Biomasa entre T1 y T2
Alometría: Sistemas de
leñosas en general. Relación
entre variables de las plantas. Ej.:
Diámetro del Tronco y Biomasa en
árboles
Altura del Tallo y Biomasa en
graminiformes
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A escala global, los diferentes tipos de
organismos fotosintéticos sintetizan los hidratos
de carbono de manera muy similar aunque
difieren significativamente en la cantidad de
producción y distribución de los productos (por
ejemplo, en el porcentaje almacenado en
distintos compartimientos vegetales).
La PPN varía entonces en distintos órdenes de
magnitud en las distintas regiones del globo
(biomas distintos tienen distinta productividad),
y en la mayoría de los casos pueden atribuirse a
las condiciones ambientales.
Ecosistemas Terrestres
El agua es la principal variable ambiental que
condiciona la PPN en ecosistemas terrestres.
El agua provee de hidrógenos en el proceso de
reducción del CO2 para formar hidratos de
carbono.
Para transpiración en el proceso de asimilación
de CO2 y producir materia orgánica (mantener los
estomas abiertos implica perder mucho agua).
El agua transpirada ayuda a mantener el balance
térmico favorable, evitando sobrecalentamiento
Por cada gramo de MO producida, se gastan
entre 700 y 1000 g de agua transpirada (entre 50
y 300 g en plantas con adaptaciones
morfoecológicas y funcionales).
Como resultado de los procesos de
asimilación fotosintética y transpiración
existirá una relación directa entre Pp
(como factor determinante de la
disponibilidad de agua en el suelo) y la
PPN anual de los ecosistemas terrestres.
Al incrementarse la temperatura del aire se
afectará el balance hídrico para una
determinada cantidad de Pp. debido a que
se perderá más agua por evaporación y
traspiración del sistema.
Por otra parte, no solo importa cuanto
llueve sino como están distribuidas las
Pps. a lo largo del año.
La PPN también está condicionada por la
disponibilidad de nutrientes, pero en los
ecosistemas terrestres las restricciones
por dicha disponibilidad, a menudo, son
relativamente inferiores frente a los otros
condicionantes.
Se buscaron variables de representación global que
puedan servir como predictores de la
productividad:
Temperatura
Precipitación
Evapotranspiración
El uso combinado de temperatura
media anual y valores anuales
medios de precipitación “modelo
de Miami”
Mapa mundial de PPN con el
modelo de Miami
Predicción de la PPN mediante TºC
Al analizar la curva se ve que
por debajo de los 15 °C de
temperatura media anual se
dan condiciones subóptimas
para la fotosíntesis en la
mayoría de las spp., con lo
que hay una limitante en la
PPN. Por encima de los 25 °C
se alcanza una asíntota
debido a la existencia de otros
factores limitantes (e.g.
Limitación en el intercambio
gaseoso)
Predicción de la PPN mediante Pp
De la curva se ve que a
valores de Pp<1000 mm
anuales, la relación con PPN
es casi lineal. Por encima de
los 2000 mm, al dejar de ser
el agua un factor limitante, la
PPN tiende a estabilizarse
con valores entre 2500 y 3000
g/m2.año
Estos modelos fueron
construidos con un
conjunto de datos
limitados (alrededor de
1000 estaciones)
distribuidos de la
manera más uniforme
posible.
Predicción de la PPN mediante ET
Modelo de
Montreal 2
Evapotranspiración
Por último, existe también otro modelo que
utiliza la ETR para evaluar la productividad
(Modelo de Rosenzweig, 1968) donde:
Log PPN (g/m2 año) = (1.66 ± 0.27) Log ETR (1.66 ± 0.07)
Modelos de Regresión (Gómez y Gallopín
1991)
Estos autores desarrollaron modelos globales
de PPNA y modelos específicos para los
siguientes tipos de ecosistemas:




Pastizales tropicales y subtropicales (ecuación 1)
Pastizales templados y templado fríos (ecuación 2)
Bosques tropicales y subtropicales (ecuación 3)
Bosques y arbustales templados y templado frios
(ecuación 4)
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Relación de la PPNA en función de las
condiciones climáticas y edáficas
Variables
Independientes
Clima
AMBIENTE
Parámetros
CPS
Reg.
n
R2
p
a
b
1-Pastizales
tropicales
subtropicales
y ETR
no
Lineal
Simple
15
0,82
0,001
29
0,553
2-Pastizales
templados
templado fríos
y ETR
no
Lineal
Simple
22
0,55
0,001
51
0,428
3-Bosques
tropicales
subtropicales
y ETR
Logística
7
0,97
1247
1814
c=0,01
Lineal
Simple
13
0,65
203
0,433
4-Bosques
arbustales
templados
templado fríos
y
y
Pp
B-M
0,001
Variables independientes (x); ETR: evapotranspiración real anual; pp: precipitación anual;
CPS: capacidad productiva de los suelos (B=Baja – M=Media); n: número de datos;
Funciones: Lineal simple, PPNA= a+ b x. Logistica PPNA a/(1+be-cx).
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Los sensores remotos satelitales
están siendo empleados
frecuentemente en la modelización
del flujo de C para grandes
extensiones espaciales asociadas
con escalas regionales a globales.
Actualmente se han realizado
considerables progresos combinando
los productos de las imágenes
satelitales y los modelos basados en
intercambio neto de carbono a una
amplia variedad de escalas
espaciales.
Objetivo
Los objetivos del presente trabajo práctico son:
Analizar la PPN de sitios pertenecientes a
diferentes regiones fitogeográficas del país.
Comparar los resultados obtenidos a partir
de la aplicación de distintos modelos
predictivos que consideren diferentes
variables ambientales.
Desarrollo
1.- Para las estaciones de las transectas
analizadas en los trabajos prácticos
anteriores:
a) Calcule el valor esperado de productividad
P según cada una de las ecuaciones
previamente presentadas (1, 2, 3 y 4). Analice
el efecto de cada variable sobre la
productividad en forma independiente.
b) Calcule el valor esperado por el modelo de
Miami (valor mínimo entre los resultados de
las ecuaciones 1 y 2) ( Por qué?),
c) Ordene a lo largo de un gradiente ideal de
productividad las estaciones según el
resultado de cada ecuación y cada modelo.
Productividad de los diferentes
biomas.
Productividad de los diferentes
biomas.
Eficiencia Productiva de los
diferentes biomas.
Construya un grafico de barras con los valores
de este índice a fin de observar gráficamente las
diferencias entre eficiencia y compararlas con
los valores de PPN (En las abcisas ordenar los
biomas según el gradiente de productividad y en
las ordenadas colocar los EP).
Muchas Gracias
Productividad en distintos
sistemas
% de Biomasa en diferentes sistemas
Sabana
6%
Pluviselva Tropical
14%
9%
Bosque Subtropical
30%
11%
56%
85%
18%
71%
Bosque Templado Deciduo
4%
23%
Pradera
73%
5%
Estepa arbustiva
3%
7%
Desierto
95%
1%
10%
89%
90%
Biomasa Verde
Biomasa Perenne Aérea
Raíces