Ecología Ambiental - Trabajo Ecología Ambiental - Trabajo Práctico Nº 5 Práctico Nº 5

Condicionantes Ambientales de la Condicionantes Ambientales de la Productividad. Productividad.

Una aproximación regionalUna aproximación regional

Productividad Primaria Productividad Primaria

22

EnergíaSolar

SUELO

Detritivoros

Nutr. de la lluvia

HojasTroncos, raíces, frutos

Animales

Nutrientes

Plantas

Reciclaje de Nutrientes

Productos de la Respiración

CO2

CONSUMIDORES

MORTALIDAD

RESPIRACIÓNPRODUCTIVIDAD

PRIMARIA BRUTA

PRODUCTIVIDAD PRIMARIA

NETA

El crecimiento vegetal a diferentes escalas de El crecimiento vegetal a diferentes escalas de percepciónpercepción

Cantidad de luz que llega a la superficie Cantidad de luz que llega a la superficie terrestreterrestre

TemperaturaTemperatura

Cantidad de agua disponibleCantidad de agua disponible

Disponibilidad de nutrientesDisponibilidad de nutrientes

Eficiencia Fotosintética:Eficiencia Fotosintética: es la tasa a la cual es la tasa a la cual las plantas de una comunidad fijan la las plantas de una comunidad fijan la energía, se mide a través de la energía, se mide a través de la transformación de esta energía en glucosa transformación de esta energía en glucosa por medio de la por medio de la fotosíntesisfotosíntesis. Esa depende . Esa depende de características propias de la misma de características propias de la misma planta como:planta como:

Cantidad de clorofilaCantidad de clorofila

Presencia de adaptaciones morfológicas Presencia de adaptaciones morfológicas (cutícula, pelos, tamaño de hojas, etc)(cutícula, pelos, tamaño de hojas, etc)

Presencia de adaptaciones metabólicas Presencia de adaptaciones metabólicas (vías alternativas de extracción de dióxido (vías alternativas de extracción de dióxido de carbono desde el aire; plantas C3, C4 o de carbono desde el aire; plantas C3, C4 o CAM)CAM)

Eficiencia ProductivaEficiencia Productiva

Es la relación porcentual entre la Es la relación porcentual entre la PPNPPN y y la la BiomasaBiomasa Cuando mayor es el valor mas Cuando mayor es el valor mas

eficiente es el sistemaeficiente es el sistema

55

100ALBIOMASATOT

PPNEP

Biomasa:Biomasa: cantidad total de materia orgánica cantidad total de materia orgánica presente en una unidad de área, en un momento presente en una unidad de área, en un momento dado (g.mdado (g.m22, Kg.ha, etc.)., Kg.ha, etc.).Productividad primaria:Productividad primaria: cantidad total de materia cantidad total de materia orgánica generada por las plantas durante un orgánica generada por las plantas durante un período de tiempo (g.mperíodo de tiempo (g.m-2-2.día.día-1-1, Kg.ha.año, Kg.ha.año-1-1, etc.)., etc.).Productividad Primaria Bruta (PPB):Productividad Primaria Bruta (PPB): La fijación total La fijación total de energía a través de la fotosíntesisde energía a través de la fotosíntesisProductividad Primaria Neta (PPN):Productividad Primaria Neta (PPN): parte de la PPB parte de la PPB es consumida por las plantas a través de la es consumida por las plantas a través de la respiración y la diferencia entre PPB y respiración respiración y la diferencia entre PPB y respiración se conoce como PPNse conoce como PPN

Estimación de la PPNEstimación de la PPN CosechaCosecha: Sistemas herbáceos en : Sistemas herbáceos en

general. general. Diferencia de Biomasa entre T1 y T2Diferencia de Biomasa entre T1 y T2

77

AlometríaAlometría: Sistemas de Sistemas de leñosas en generalleñosas 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 A escala global, los diferentes tipos de organismos fotosintéticos sintetizan los hidratos de carbono de fotosintéticos sintetizan los hidratos de carbono de manera muy similar aunque difieren significativamente manera muy similar aunque difieren significativamente en la cantidad de producción y distribución de los en la cantidad de producción y distribución de los productos (por ejemplo, en el porcentaje almacenado productos (por ejemplo, en el porcentaje almacenado en distintos compartimientos vegetales). en distintos compartimientos vegetales).

La PPN varía en distintos órdenes de magnitud en las La PPN varía en distintos órdenes de magnitud en las distintas regiones del globo (biomas distintos tienen distintas regiones del globo (biomas distintos tienen distinta productividad), y en la mayoría de los casos distinta productividad), y en la mayoría de los casos pueden atribuirse a las condiciones ambientales. pueden atribuirse a las condiciones ambientales.

Ecosistemas TerrestresEcosistemas Terrestres

El agua es la principal variable ambiental que condiciona la El agua es la principal variable ambiental que condiciona la PPN en ecosistemas terrestres.PPN en ecosistemas terrestres.El agua provee de hidrógenos en el proceso de reducción del El agua provee de hidrógenos en el proceso de reducción del COCO22 para formar hidratos de carbono. para formar hidratos de carbono.

Para transpiración en el proceso de asimilación de COPara transpiración en el proceso de asimilación de CO2 2 y y producir materia orgánica (mantener los estomas abiertos producir materia orgánica (mantener los estomas abiertos implica perder mucho agua).implica perder mucho agua).El agua transpirada ayuda a mantener el balance térmico El agua transpirada ayuda a mantener el balance térmico favorable, evitando sobrecalentamientofavorable, evitando sobrecalentamientoPor Por cada gramo cada gramo de MO producida, se gastan entre de MO producida, se gastan entre 700 y 1000 700 y 1000 gg de agua transpirada (entre de agua transpirada (entre 50 y 300 g50 y 300 g en plantas con en plantas con adaptaciones morfoecológicas y funcionales).adaptaciones morfoecológicas y funcionales).

Como resultado de los procesos de Como resultado de los procesos de asimilación fotosintética y transpiración asimilación fotosintética y transpiración existirá una relación directa entre Pp existirá una relación directa entre Pp (como factor determinante de la (como factor determinante de la disponibilidad de agua en el suelo) y la disponibilidad de agua en el suelo) y la PPN anual de los ecosistemas terrestres.PPN anual de los ecosistemas terrestres.

Al incrementarse la temperatura del aire se Al incrementarse la temperatura del aire se afectará el balance hídrico para una afectará el balance hídrico para una determinada cantidad de Pp. debido a que determinada cantidad de Pp. debido a que se perderá más agua por evaporación y se perderá más agua por evaporación y traspiración del sistema. traspiración del sistema.

Por otra parte, no solo importa cuanto Por otra parte, no solo importa cuanto llueve sino como están distribuidas las llueve sino como están distribuidas las Pps. a lo largo del año.Pps. a lo largo del año.

La PPN también está condicionada por la La PPN también está condicionada por la disponibilidad de nutrientes, pero en los disponibilidad de nutrientes, pero en los ecosistemas terrestres las restricciones ecosistemas terrestres las restricciones por dicha disponibilidad, a menudo, son por dicha disponibilidad, a menudo, son relativamente inferiores frente a los otros relativamente inferiores frente a los otros condicionantes. condicionantes.

Se buscaron variables de representación global que Se buscaron variables de representación global que puedan servir como predictores de la puedan servir como predictores de la productividadproductividad::

TemperaturaTemperatura

PrecipitaciónPrecipitación

EvapotranspiraciónEvapotranspiración

El uso combinado de temperatura El uso combinado de temperatura media anual y valores anuales media anual y valores anuales medios de precipitación medios de precipitación “modelo de “modelo de Miami” Miami”

Mapa mundial de PPN con el Mapa mundial de PPN con el modelo de Miamimodelo de Miami

Predicción de la PPN mediante TºCPredicción 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 PpPredicción 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 Estos modelos fueron construidos con un construidos con un conjunto de datos conjunto de datos limitadoslimitados (alrededor de (alrededor de 1000 estaciones) 1000 estaciones) distribuidos de la distribuidos de la manera más uniforme manera más uniforme posible. posible.

Predicción de la PPN mediante ETPredicción de la PPN mediante ET

Modelo de Montreal 2

EvapotranspiraciónEvapotranspiración

Por último, existe también otro modelo que Por último, existe también otro modelo que utiliza la ETR para evaluar la productividad utiliza la ETR para evaluar la productividad (Modelo de Rosenzweig, 1968) donde: (Modelo de Rosenzweig, 1968) donde:

  

Log PPN (g/mLog PPN (g/m2 2 año) = (1.66 ± 0.27) Log ETR - año) = (1.66 ± 0.27) Log ETR - (1.66 ± 0.07)(1.66 ± 0.07)

Modelos de Regresión (Gómez y Gallopín 1991)

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)

2121

Estos autores desarrollaron modelos globales de PPNA y modelos específicos para los siguientes tipos de ecosistemas:

Relación de la PPNA en función de las condiciones climáticas y edáficas

2222

 Variables Independientes

 

Parámetros

AMBIENTE Clima CPS Reg. n R2 p a b

1-Pastizales tropicales y subtropicales

ETR noLineal Simple

15 0,82 0,001 29 0,553

2-Pastizales templados y templado fríos

ETR noLineal Simple

22 0,55 0,001 51 0,428

3-Bosques tropicales y subtropicales

ETR   Logística 7 0,97   12471814 c=0,01

4-Bosques y arbustales templados y templado fríos

Pp B-MLineal Simple

13 0,65 0,001 203 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 Los sensores remotos satelitales están siendo empleados están siendo empleados frecuentemente en la modelización frecuentemente en la modelización del flujo de C para grandes del flujo de C para grandes extensiones espaciales asociadas extensiones espaciales asociadas con escalas regionales a globales. con escalas regionales a globales. Actualmente se han realizado Actualmente se han realizado considerables progresos considerables progresos combinando los productos de las combinando los productos de las imágenes satelitales y los modelos imágenes satelitales y los modelos basados en intercambio neto de basados en intercambio neto de carbono a una amplia variedad de carbono a una amplia variedad de

escalas espaciales.escalas espaciales.

Objetivo del Trabajo PrácticoObjetivo del Trabajo Práctico

Analizar la PPN de sitios pertenecientes a Analizar la PPN de sitios pertenecientes a diferentes regiones fitogeográficas del país. diferentes regiones fitogeográficas del país.

Comparar los resultados obtenidos a partir Comparar los resultados obtenidos a partir de la aplicación de distintos modelos de la aplicación de distintos modelos predictivos que consideren diferentes predictivos que consideren diferentes variables ambientales.variables ambientales.

DesarrolloDesarrollo 1.- Para las estaciones de las transectas 1.- Para las estaciones de las transectas

analizadas en los trabajos prácticos analizadas en los trabajos prácticos anteriores:anteriores:

    a) Calcule el valor esperado de productividad a) Calcule el valor esperado de productividad PP según cada una de las ecuaciones según cada una de las ecuaciones previamente presentadas (1, 2, 3 y 4). previamente presentadas (1, 2, 3 y 4). Analice Analice el efecto de cada uno sobre la productividad el efecto de cada uno sobre la productividad en forma independiente.en forma independiente.

  

  

b) Calcule el valor esperado por el modelo de b) Calcule el valor esperado por el modelo de Miami (valor mínimo entre los resultados de Miami (valor mínimo entre los resultados de las ecuaciones 1 y 2) ( Por qué?), las ecuaciones 1 y 2) ( Por qué?),

  c) Ordene a lo largo de un gradiente ideal de c) Ordene a lo largo de un gradiente ideal de productividad las estaciones según el productividad las estaciones según el resultado de cada ecuación y cada modelo. resultado de cada ecuación y cada modelo.

    

  

Productividad de los diferentes biomas.Productividad de los diferentes biomas.

Productividad de los diferentes biomas.Productividad de los diferentes biomas.

Eficiencia Productiva de los diferentes biomasEficiencia 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 Productividad en distintos sistemasdistintos sistemas

% de Biomasa en diferentes sistemas% de Biomasa en diferentes sistemas