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27.3: Producción primaria
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Primary Production
 
TRANSCRIPCIÓN

27.3: Primary Production

27.3: Producción primaria

The total amount of energy acquired by primary producers in an ecosystem is called gross primary production (GPP). However, of this energy, producers use some for metabolic processes, and some is lost as heat, decreasing the amount of energy available to the next trophic level. The remaining usable amount of energy is called the net primary productivity (NPP). In terrestrial ecosystems, NPP is driven by climate, while light penetration and nutrient availability drive NPP in aquatic ecosystems.

Gross Primary Production

Energy can be acquired by organisms in three ways: photosynthesis, chemosynthesis and by the consumption of other organisms. Autotrophs, or producers, synthesize their food. Chemoautotrophs occur in ecosystems where sunlight is unavailable and use chemicals as an energy source—like hydrogen sulfide, H2S, from deep ocean hydrothermal vents—while photoautotrophs transform energy from sunlight into usable energy for the rest of the organisms in an ecosystem. The rate at which these producers obtain and transform this energy is known as the ecosystem’s gross primary production (GPP), which is also a measure of the total amount of energy accumulated by primary producers in an ecosystem.

Net Primary Production

However, not all of the energy obtained by producers is available for use by other organisms in the ecosystem. During both chemosynthesis and photosynthesis, energy is used by primary producers to fuel their cellular respiration, and some is lost as heat as a byproduct of metabolic processes. The energy left over after respiration and metabolism by primary producers is known as net primary production (NPP), which is then available to primary consumers on the next trophic level.

NPP of Ecosystems

Ecosystems with the highest NPP are tropical wet rainforests and estuaries influenced by warm temperatures, high humidity and an influx of nutrients. Low productivity ecosystems include deserts and the Arctic, which are dry and either too hot or too cold for high rates of plant growth.

In aquatic ecosystems, quantities of both light and nutrients control primary production. The depth of light penetration drives high primary productivity in both shallow coastal waters, and at the surface of deep-ocean and lakes. Phytoplankton, which produces almost 40% of the earth’s oxygen, thrives at the surface of deep marine and fresh waters, while in shallow waters, vastly diverse coral reefs and aquatic plants thrive.

Areas of nutrient inflow have exceptionally high levels of primary production. Examples are estuaries where nitrogen-rich freshwater mixes with saltwater, or ocean upwellings where the organic matter of the deep ocean circulates to the surface. The inflow of macronutrients, such as phosphorus and nitrogen, increases primary production as these are otherwise limiting factors in the growth of photosynthesizing organisms. An excessive influx of these nutrients from agricultural runoff can cause exponential growth in algal and phytoplankton populations, depleting the water of oxygen, and negatively affecting the aquatic flora and fauna—a process known as eutrophication.

La cantidad total de energía adquirida por los productores primarios en un ecosistema se denomina producción primaria bruta (GPP). Sin embargo, de esta energía, los productores utilizan algunos para los procesos metabólicos, y algunos se pierden como calor, disminuyendo la cantidad de energía disponible al siguiente nivel trófico. La cantidad restante de energía utilizable se denomina productividad primaria neta (NPP). En los ecosistemas terrestres, el PNP es impulsado por el clima, mientras que la penetración de la luz y la disponibilidad de nutrientes impulsan el PNP en los ecosistemas acuáticos.

Producción Primaria Bruta

La energía puede ser adquirida por los organismos de tres maneras: fotosíntesis, quimiosíntesis y por el consumo de otros organismos. Los autótrofos, o los productores, sintetizan sus alimentos. Los quimioautotrotrópicos se producen en ecosistemas donde la luz solar no está disponible y utilizan los productos químicos como fuente de energía, como el sulfuro de hidrógeno, H2S, a partir de respiraderos hidrotermales del océano profundo, mientras que los fotoautotrópicos transforman la energía de la luz solar en energía utilizable para el resto de los organismos de un ecosistema. La velocidad a la que estos productores obtienen y transforman esta energía se conoce como la producción primaria bruta (GPP) del ecosistema, que también es una medida de la cantidad total de energía acumulada por los productores primarios en un ecosistema.

Producción Primaria Neta

Sin embargo, no toda la energía obtenida por los productores está disponible para su uso por otros organismos en el ecosistema. Durante la quimiosíntesis y la fotosíntesis, la energía es utilizada por los productores primarios para alimentar su respiración celular, y algunos se pierden como el calor como un subproducto de los procesos metabólicos. La energía sobrante después de la respiración y el metabolismo por los productores primarios se conoce como producción primaria neta (NPP), que luego está disponible para los consumidores primarios en el siguiente nivel trófico.

NPP de Ecosistemas

Los ecosistemas con el PNP más alto son las selvas tropicales húmedas y los estuarios influenciados por temperaturas cálidas, alta humedad y una afluencia de nutrientes. Los ecosistemas de baja productividad incluyen los desiertos y el ártico, que son secos y demasiado calientes o demasiado fríos para altas tasas de crecimiento de las plantas.

En los ecosistemas acuáticos, las cantidades de luz y nutrientes controlan la producción primaria. La profundidad de la penetración de la luz impulsa una alta productividad primaria tanto en aguas costeras poco profundas como en la superficie de los océanos profundos y los lagos. El fitoplancton, que produce casi el 40% del oxígeno de la tierra, prospera en la superficie de aguas marinas y frescas profundas, mientras que en aguas poco profundas, los arrecifes de coral muy diversos y las plantas acuáticas prosperan.

Las áreas de entrada de nutrientes tienen niveles excepcionalmente altos de producción primaria. Ejemplos son los estuarios donde el agua dulce rica en nitrógeno se mezcla con agua salada, o los crecimientos oceánicos donde la materia orgánica del océano profundo circula a la superficie. La entrada de macronutrientes, como el fósforo y el nitrógeno, aumenta la producción primaria, ya que estos son factores que de otro modo limitan el crecimiento de organismos fotosintetizantes. Una afluencia excesiva de estos nutrientes de la escorrentía agrícola puede causar un crecimiento exponencial en las poblaciones de algas y fitoplancton, agotando el agua de oxígeno y afectando negativamente a la flora y fauna acuática, un proceso conocido como eutrofización.


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