Medición de la productividad primaria bruta y neta
Se utilizan varias herramientas complementarias para cuantificar la productividad primaria bruta y neta terrestre en los ecosistemas a escalas globales. Los métodos basados en el muestreo a campo se usan comúnmente en los cultivos, pastizales y bosques. Este enfoque requiere estimaciones de la producción de biomasa a través de mediciones periódicas del crecimiento de raíces, tallos, hojas y frutos. El crecimiento a lo largo del tiempo de todos los tejidos vegetales dentro de un ecosistema terrestre es igual a la productividad primaria neta (PPN).
Los avances tecnológicos recientes también permiten estimaciones sobre el terreno de la producción primaria terrestre utilizando torres meteorológicas que miden la captación o las emisiones de CO2 por parte de los ecosistemas. Las torres meteorológicas miden el intercambio neto de CO2 en el ecosistema (NEE), que es igual a la productividad primaria bruta (PPB) menos la respiración del ecosistema o la cantidad de CO2 que representan tanto los autótrofos (plantas) como los heterótrofos (principalmente microbios). PPB y PPN se calculan indirectamente agregando la respiración heterotrófica y del ecosistema a la NEE.
A escala global, los datos satelitales combinados con modelos matemáticos son esenciales para proporcionar estimaciones mundiales de la productividad primaria terrestre. Se han utilizado varios métodos, pero los más notables son los productos derivados del espectrorradiómetro de imágenes de resolución moderada (MODIS) de la NASA, un instrumento montado en satélite que recopila datos espectrales o de color de superficie útiles para rastrear los cambios en la productividad de los ecosistemas terrestres y marinos. Un ejemplo de producto MODIS es un índice de «verdor» de la superficie de la Tierra utilizado para estimar la producción primaria terrestre.
La productividad primaria terrestre fluctúa con el tiempo. En escalas de segundos a horas, la producción primaria durante la temporada de crecimiento responde a los impulsores ambientales de la fotosíntesis, generalmente aumentando con la densidad de flujo de fotones fotosintéticos o el espectro de radiación solar disponible. En la escala estacional, la producción primaria terrestre de ecosistemas boreales y templados está vinculada a cambios en la temperatura y el fotoperíodo, o la duración del día, mientras que en las regiones tropicales los patrones de precipitación estacional a menudo dictan ciclos de producción primaria alta y baja.
Durante décadas, un período que es significativo para la sucesión ecológica, la producción primaria terrestre cambia en respuesta a los cambios en la competencia y perturbación de las plantas. La PPN generalmente disminuye una vez que las plantas comienzan a hacinarse unas a otras y comienzan a competir más intensamente para limitar los recursos de luz, nutrientes y agua. La producción primaria terrestre también puede cambiar con el tiempo en respuesta a perturbaciones naturales como brotes de insectos, vientos, incendios y patógenos que disminuyen la fotosíntesis al reducir la biomasa de las hojas y causar la muerte de las plantas. Los aumentos a largo plazo del CO2 atmosférico y la deposición de nitrógeno asociados principalmente con la quema de combustibles fósiles generalmente aumentan el crecimiento de la planta durante largos períodos de tiempo.