Productividad primaria en los ecosistemas

En este video hablaremos de la energía, y en  particular hablaremos de la energía de la vida,   es decir, la energía que todos necesitamos para  vivir, la energía que necesitamos para pensar o   la energía que requiero en este momento para crear  el video. Y algunos de ustedes ya pueden adivinar   de dónde proviene esta energía. La superficie  de nuestro planeta está siendo bombardeada   constantemente con energía luminosa del sol. Y es  posible que sepan que hay ciertos organismos en   nuestro planeta que son capaces de tomar esa  energía luminosa y almacenarla como energía   química. Y hay varios tipos de estos organismos,  pero los que normalmente vemos en nuestro día a   día son las plantas. Entonces imaginemos una  planta por aquí, esta planta usa la energía   luminosa junto con el dióxido de carbono del aire  y el agua que normalmente obtiene del suelo a   través de sus raíces. La planta usa esa energía  de la luz para fijar el carbono y así crecer;   en su tejido almacena esa energía y si se degrada  ese tejido podría liberar esa energía en varias   formas. Ahora bien, es posible que también estés  familiarizado con que, mientras hace esto, estos   fotosintetizadores o estos productores primarios  o estos autótrofos, también liberan oxígeno   molecular. Ahora bien, si queremos escribirlo en  términos químicos, describiremos este proceso de   fotosíntesis de la siguiente manera: tomamos  dióxido de carbono del aire junto con agua del   suelo y podríamos decir que alimentando todo esto  tenemos la energía luminosa, casi siempre del sol,   y con ello se produce el tejido de la planta que  almacena esa energía, es decir, tenemos energía   química en una forma orgánica. La forma principal  en la que se hace esto es a través de la glucosa,   que es C₆H₁₂O₆, y seguramente estás pensando que  no todas las plantas tienen un sabor dulce, pero   si tomamos las cadenas de azúcares y las juntamos  obtenemos carbohidratos, y si los adaptamos un   poco obtenemos cosas como almidones, que es lo que  forma la mayor parte del tejido vegetal, es decir,   algunas variaciones de esta glucosa unidas  entre sí. Aquí es donde se almacena la energía,   tenemos energía almacenada en el tejido vegetal  y no olvidemos que libera oxígeno molecular.   Este es el proceso de la fotosíntesis. Si  observas la palabra fotosíntesis puedes ver   que las partes que la conforman son "foto",  que hace referencia a la luz, y "síntesis",   que hace referencia a unir cosas, sintetizar algo,  entonces la fotosíntesis es el proceso que usa   la luz para fijar el carbono y así almacenar  energía. Ahora bien, puedes decir "Muy bien,   esto es agradable. Estamos almacenando energía  de esta forma, pero ¿cómo podemos utilizar esa   energía?" Bueno, esto es algo que todos nosotros  hacemos y todos los sistemas vivos hacen:   el proceso de la respiración celular, y ya  puedes adivinar cómo se ve la reacción química   de la respiración celular. Empezaremos con nuestra  energía almacenada, es decir, con nuestra glucosa,   C₆H₁₂O₆, que en presencia de oxígeno, y dado que  estamos respirando todo el tiempo necesitamos   respirar oxígeno, esto producirá dióxido  de carbono, es por esto que exhalamos más   dióxido de carbono que el que inhalamos. También  produciremos agua, y además liberaremos... Ojo,   este es el punto clave de la respiración: además  liberaremos energía celular. En otros videos de   biología hablaremos de cómo esta forma de energía  almacenada se convierte en otras formas de energía   y cómo la utilizan los diversos mecanismos y  células para simplemente dividir, reproducirse,   moverse en muchos casos. Ahora bien, una pregunta  interesante es: ¿cómo medimos cuánta fotosíntesis   se produce, es decir, cuánta productividad  primaria sucede? Bueno, una forma de pensarlo   es preguntarse: si se toma un área determinada de  la superficie de un ecosistema, ya sea terrestre   o marino, ¿cuánto crecerá en un cierto periodo de  tiempo que a menudo es un año? Así que imagina que   esto es lo que crece en esta área, y parece obvio  que entre más plantas crecen más fotosíntesis se   realiza. Y la forma en la que se mide qué tanto  crece es en términos de gramos de biomasa. Biomasa   es sólo una forma elegante de nombrar la masa de  algo biológico que esté aumentando en esta área,   y normalmente eliminan el agua para obtener  una medición consistente. Otra forma de medir   qué tanto crece es convertir esto en calorías y,  bueno, casi siempre se mide en miles de calorías,   es decir, kilocalorías. Cuando ves la palabra  "calorías" en un empaque de comida, o lo que   la mayoría de nosotros conocemos como calorías,  son en realidad kilocalorías cuando lo pensamos   en términos científicos. Y sé qué estás pensando:  "Espera. Tenemos masa y kilocalorías, las calorías   son sólo una forma de energía". Bueno, es que  podemos transformar la masa en calorías porque   generalmente un gramo de cierto tipo de biomasa  tiene una cierta cantidad de energía almacenada;   no forzosamente esa energía que los animales  pueden usar o que nosotros podamos usar, pero hay   energía almacenada en ella. Ahora, cuando hablamos  de esta productividad primaria es posible que ya   estés pensando "¿No necesitarán las plantas parte  de la energía que producen para sobrevivir?",   y la respuesta es que claro que la necesitan. De  hecho, esta es la razón más importante por la que   necesitan realizar fotosíntesis, ellas necesitan  llevar a cabo la respiración celular para poder   crecer, metabolizar, vivir y reproducirse.  Entonces, cuando observamos qué tanto se   ha producido en un área determinada en un año  establecido, podemos ver la productividad primaria   neta, podemos pensar en ella como la cantidad de  fotosíntesis que se lleva a cabo menos la cantidad   de respiración celular que se realiza. Entonces  podemos pensar en la cantidad de fotosíntesis que   realizan como la productividad primaria bruta, es  decir, la cantidad total de fotosíntesis, y si a   esto le restamos la cantidad de energía celular o  química que necesitan para la respiración celular,   obtendremos la productividad primaria neta. Como  mencioné, sólo para hacer las cosas más tangibles,   si tomamos un ecosistema muy productivo, digamos  una selva tropical como la que muestro de fondo,   si tomamos en promedio un metro cuadrado de un  ecosistema muy productivo como este -no sé qué   produce en un año, aproximadamente 2,000 gramos  de biomasa-, entonces aquí podemos decir que la   productividad primaria neta (PPN) de la selva  tropical que vemos de fondo es de 2,000 g/m²   por año. Si queremos pensar esto en términos  de kilocalorías, tenemos que pensar a cuántas   calorías equivale cada gramo de biomasa. Esto  depende del tipo de biomasa, pero imaginemos que   en este caso son 4 kilocalorías por cada gramo  de biomasa, por lo tanto, también podemos decir   que esta productividad primaria neta será igual  a 2,000 g/m² por año por 4 kcl/g. Los gramos se   cancelan, y si multiplicamos 4 x 2,000 nos darán  8,000, 8,000 kcl/m² por año. Esta será nuestra   productividad primaria neta, ya que es el valor  que se obtiene después de que las plantas hagan   su respiración celular. Ahora bien, ¿cómo podemos  encontrar la productividad primaria bruta? Bueno,   no podemos obtenerla de manera directa, pero  podemos encontrarla calculando la tasa de   respiración celular. Si tomamos algunas plantas  de este ecosistema y las colocamos en un cuarto   sin luz y observamos qué tanto oxígeno absorben  o utilizan, entonces tendremos una idea de cuánta   respiración celular realizan. Y existen  varias formas de calcular la razón de los   oxígenos y carbonos para encontrar de manera  exacta la cantidad de respiración celular. Y   si sabemos la productividad primaria neta y la  tasa de respiración celular, podremos encontrar   la productividad primaria bruta. Te dejaré  por aquí, ya que todas estas son medidas muy   útiles. Primero es importante pensar de dónde  viene toda la energía que nos permite vivir,   pero también es útil para los ecólogos saber qué  tan productivo es un sistema o qué lo hace más o   menos productivo. Como veremos, estos números de  aquí se encuentran en el rango alto de valores de   la productividad primaria neta. Si estuviéramos  en un tipo de ecosistema desértico, este número   podría estar en el rango inferior de los cientos  y no en el rango de las 8,000 kilocalorías.