Productividad primaria
Los ecosistemas terrestres dependen casi exclusivamente de la energía del sol para apoyar el crecimiento y el metabolismo de sus organismos residentes. Las plantas son, literalmente, las fábricas de biomasa alimentadas por la luz solar, que suministran a los organismos superiores en la cadena alimentaria con energía y los componentes estructurales de la vida. Las plantas terrestres, o autótrofas, son productoras primarias terrestres: organismos que fabrican, mediante la fotosíntesis, nuevas moléculas orgánicas como los carbohidratos y los lípidos a partir de materiales inorgánicos crudos (CO2, agua, nutrientes minerales). Estos nuevos compuestos orgánicos bloquean la energía del sol en enlaces químicos, proporcionando una moneda de energía accesible para los heterótrofos. De esta manera, los productores primarios son un vehículo esencial para la transferencia de energía del sol a los consumidores, asegurando la energía que puede pasar de un consumidor a otro. Los productos energéticos y ricos en carbono de la producción primaria suministran a los consumidores, incluidos los humanos, combustible para impulsar su metabolismo, al tiempo que proporcionan compuestos esenciales que contienen carbono que son la base de las células vivas.
Los ecólogos de ecosistemas han estado interesados en dos métricas relacionadas de la producción primaria terrestre. La productividad primaria bruta (PPB) es la cantidad total de dióxido de carbono «fijada» por las plantas terrestres por unidad de tiempo a través de la reducción fotosintética del CO2 en compuestos orgánicos. Una fracción sustancial de PPB es compatible con la respiración autótrofa (Ra) de la planta, y el resto se asigna a la productividad primaria neta (PPN) de la biomasa estructural de la planta en tallos, hojas y frutos, carbohidratos lábiles como azúcares y almidón y, en gran medida, En menor medida, compuestos orgánicos volátiles utilizados en defensa y señalización de plantas. PPB terrestre, por lo tanto, se relaciona con PPN de la siguiente manera:
PPN = PPB – Ra
Tanto PPB como NPP se expresan como tasas, generalmente en términos de su moneda de carbono (por ejemplo, g C m-2 hr-1, toneladas C ha-1 año-1). Debido a que los compuestos orgánicos volátiles representan solo una pequeña fracción de PPN, la tasa de crecimiento (o rendimiento) total de la planta en un ecosistema terrestre es virtualmente sinónimo de PPB, ya que la producción de biomasa ya está descontada para gastos respiratorios que apoyan el crecimiento y mantenimiento de la planta. La proporción de PPN a PPB, o eficiencia en el uso de carbono, es la fracción de carbono absorbida por un ecosistema que se asigna a la producción de biomasa vegetal. Curiosamente, la eficiencia en el uso del carbono a menudo es notablemente similar en todos los ecosistemas ubicados en diferentes biomas, lo que sugiere que los ecosistemas se organizan de una manera que maximiza la asignación de carbono al crecimiento.
La evidencia reciente sugiere que la PPN terrestre puede estar disminuyendo en respuesta al calentamiento global y la sequía estimando una reducción de un 1% en el PNP terrestre global de 2000 a 2009. En todo el mundo, el PPN no solo reduciría la captura de carbono por los ecosistemas terrestres, sino que también comprometería la seguridad alimentaria y perturbaría los cimientos de las redes alimentarias.
