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 Energía Solar MORTALIDAD PRODUCTIVIDAD PRIMARIA NETA Troncos, raíces, frutos Hojas CONSUMIDORES Plantas RESPIRACIÓN PRODUCTIVIDAD PRIMARIA BRUTA Productos de la Respiración

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)

Eficiencia Productiva Es la relación porcentual entre la PPN y la Biomasa Cuando mayor es el valor mas eficiente es el sistema

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

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 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)

Relación de la PPNA en función de las condiciones climáticas y edáficas   Variables Independientes Parámetros AMBIENTE Clima CPS Reg. n R2 p a b 1-Pastizales tropicales y subtropicales ETR no Lineal Simple 15 0,82 0,001 29 0,553 2-Pastizales templados y templado fríos 22 0,55 51 0,428 3-Bosques tropicales y subtropicales Logística 7 0,97 1247 1814 c=0,01 4-Bosques y arbustales templados y templado fríos Pp B-M 13 0,65 203 0,433 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).

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 del Trabajo Práctico 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 uno 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