Diferencias vegetacionales en Chile

Los siguientes videos muestran dos ecosistemas totalmente distintos, como lo son la cuarta y décima región de Chile.

Primer video: Zona sur de Chile

Segundo video: Cuarta región de Chile

Luego de observar estos videos, queda aún más en evidencia las diferencias existentes a lo largo de Chile, en cuento a biomas y ecosistemas.

• Dinámica de carbono en turberas de Chiloé

Las turberas presentes en el video son de origen humano, esto quiere decir que se producen en sectores donde ha habido perturbación antrópica, en este caso el mal drenaje del suelo permitió la acumulación de agua y posterior asentamiento de especies vegetales. Las turberas son humedales formados por la acumulación de turba (materia orgánica) y su función es captar co2 y otros componentes como el metano. Se estima que la acumulación de carbono al año en estas turberas es de 1000 g/m² al año y emiten entre 200 y 600 g/m²a la atmósfera en el mismo tiempo y espacio. Este tipo de ecosistema almacena un tercio del carbono a nivel mundial, el que podría ser liberado de forma abrupta si hay un desbalance.

• Diferencias entre ecosistemas presentados en los videos

Las diferencias entre ecosistemas radican esencialmente en la vegetación presente en ambos lugares, por ejemplo el primer video muestra el sur de Chile, donde están presentes las turberas, bosques maduros y extensos campos verdes, ya sea con fines agrícolas o de ganadería. En cambio, el segundo video muestra el norte, específicamente la cuarta región, donde la vegetación es xerófita, de pradera. La diferencia de vegetación claramente es una consecuencia de la variación de precipitación y temperatura que hay entre ambas regiones. 

• Tabla comparativa entre regiones:

Zona Norte (Cuarta Región)	Zona Sur (Décima Región)
Precipitación anual: 360 mm aprox	Precipitación anual: 1980 mm aprox
Tº media: 17 ºC	Tº media: 12, 5 ºC
Radiación: Alta	Radiación: Baja
Formación vegetal característica: Matorral, pradera	Formación vegetal característica: Bosque siempre verde y turberas

Ciclos Biogeoquímicos: ¿Qué son los reservorios y flujos?

Los ciclos biogeoquímicos corresponden a una serie de procesos a través de los cuales los nutrientes son transportados y transformados dentro de un sistema como la Tierra. Estos ciclos abarcan macronutrientes como carbono, nitrógeno, azufre, fósforo y agua y están conformados por flujos y reservorios (Valdés, 2012). Es importante conocer éstos últimos conceptos, para entender cómo funciona el ciclaje de nutrientes y hacia dónde se mueven tanto la energía como la materia.

Reservorio o fuente*: Es el lugar en donde están contenidos los macronutrientes en una unidad de área o volumen (Valdés, 2012). Los principales reservorios a nivel global son la atmósfera y aguas oceánicas si se trata de ciclos de nutrientes gaseosos. En el caso de ciclos sedimentarios, los reservorios más importantes son los suelos, las rocas y los minerales (Huaquín, 2009).

Flujo: Movimiento o intercambio de nutrientes y materia en general, desde un reservorio a otro. En el caso del carbono, sus principales flujos ocurren a través de la fotosíntesis, la respiración y la descomposición. Un claro ejemplo de flujo es una cadena trófica, ya que la energía se transfiere desde un nivel a otro en la cadena, pasando desde productores primarios, a consumidores y luego a descomponedores (Carabias, 2009).

Sumidero: Se considera como sumidero al área por donde son canalizados nutrientes, el agua o cualquier tipo de compuesto, tanto físico como químico y que sirve como almacén de los mismos. Los sumideros terrestres son reservas importantes aunque previsionales. Actualmente se utiliza este término para referirse a los bosques, por su papel en la absorción de CO2 de la atmósfera y la consiguiente reducción del efecto invernadero (Ramos, 2005).

*De acuerdo a la revisión bibliográfica revisada, reservorio y fuente se definen como el mismo concepto.

Ejemplo de reservorios y flujos

Fuente: Elaboración propia, 2015. Basado en Smith, 2001.

En la imagen anterior, los rectángulos representan reservorios o fuentes y las flechas indican flujos de energía y materia.

El bosque como sumidero de CO2

Fuente: Eco, 2015

Referencias bibliográficas

CARABIAS J & JA MEAVE (2009) Ecología y Medio Ambiente en el siglo XXI. Editorial Pearson Educación, Ciudad de México, México

HUAQUÍN L (2009) Ciclo de nutrientes. Facultad de Ciencias Veterinarias y Pecuarias, Universidad de Chile.

RAMOS P (2005) Gestión del Medio Ambiente. Ediciones Universidad de Salamanca, España

SMITH R & TM SMITH (2001) Ecología. Editorial Addison-Wesley, Estados Unidos.

VALDÉS A (2012) Ciclos Biogeoquímicos. Facultad de Ciencias, Universidad de Chile, Santiago, Chile.


Imágenes

http://www.ecoportal.net/Temas-Especiales/Cambio-Climatico/los_bosques_y_el_cambio_climatico

Respiración y fotosíntesis: Procesos vegetales responsables de la variación de carbono presente en la atmósfera

Como es sabido, la principal fuente de carbono presente en organismos vivos es el dióxido de carbono que circula en la atmósfera (Carabias, 2009). El gráfico presentado a continuación representa la variación de CO2 que ocurre a lo largo del día en un ecosistema natural como el bosque.

Variación de CO2 a lo largo de un día de verano

Fuente: Smith, 2001.

La fluctuación de dióxido de carbono es responsabilidad principalmente de dos procesos vegetales: fotosíntesis y respiración. A medida que el sol comienza a salir, las plantas inician el proceso de captación de dióxido de carbono circundante en el ambiente, por lo que la concentración de CO2 disminuye abruptamente. Lo anterior se explica a través del proceso de fotosíntesis, donde la apertura de estomas permite el ingreso de CO2 al interior de las hojas, donde es almacenado en forma de carbono orgánico en tejidos leñosos y foliares de las plantas (Almagro, 2011). A medida que avanzan las horas del día y la temperatura del ambiente comienza a aumentar, la fotosíntesis va disminuyendo, trayendo como consecuencia un nuevo aumento de dióxido de carbono en la atmósfera. Cuando la luz del sol se esconde y anochece, la fotosíntesis se detiene, por lo que el carbono deja de ser captado a través de las hojas. Acá comienza el rol de la respiración, ya que ésta va en aumento, devolviendo así una mayor cantidad de dióxido de carbono a la atmósfera. Al finalizar el día, los niveles de CO2 siguen aumentando hasta llegar a un nivel elevado. Una vez iniciada nuevamente la actividad fotosintética con la salida del sol, se repiten los procesos mencionados anteriormente y las fluctuaciones de CO2 se mantienen a lo largo de las estaciones del año (Smith, 2001). 

El siguiente video explica la fotosíntesis y la respiración vegetal

Fuente: Youtube, 2015.

Video

https://www.youtube.com/watch?v=Xl5m1t-A78A

Fuentes bibliográficas

ALMAGRO M (2011) Reservorios y flujos de carbono en un gradiente de intensificación de usos de suelo de un ecosistema mediterráneo: factores de control y capacidad de secuestro de carbono. Tesis doctoral. Departamento de Química agrícola, geología y edafología, Universidad de Murcia, España.

CARABIAS J & JA MEAVE (2009) Ecología y Medio Ambiente en el siglo XXI. Editorial Pearson Educación, Ciudad de México, México.

SMITH R & TM SMITH (2001) Ecología. Editorial Addison-Wesley, Estados Unidos.

¿Qué influye sobre la producción primaria?

Muchas variables ambientales influyen en la productividad de un ecosistema, por ejemplo: la cantidad de nutrientes disponibles para los productores, la cantidad de luz solar que llega a ellos, la disponibilidad de agua y temperatura. Así, en un desierto la productividad va a estar limitada por la falta de agua (escaza precipitación), mientras que en el océano la luz es el factor limitante de las aguas profundas para la productividad, y los nutrimentos lo son para las aguas superficiales. Cuando los recursos abundan, como el caso de la selva tropical la productividad será muy alta (Monje-Nájera, 2002).

En el caso particular de los ecosistemas terrestres, la variable más influyente en cuanto a producción primaria es el clima, sobre todo los factores de temperatura y precipitación. La razón es que ambos factores influyen directamente en la tasa de fotosíntesis, la cantidad de superficie de hoja que puede ser albergada y la duración de la estación de crecimiento. Las tasas de fotosíntesis están limitadas por temperaturas extremadamente altas o bajas, por lo que el proceso fotosintético es efectivo sólo en un rango de temperatura determinada. Si la temperatura aumenta, la fotosíntesis aumenta también, por lo que hábitats con temperaturas cálidas presentan altas tasas de producción (Smith, 2001).

Con respecto a las precipitaciones, para que ocurra fotosíntesis y producción, la planta debe mantener abiertos sus estomas y permitir el ingreso de CO2, por lo que la raíz debe reemplazar la pérdida de agua, esto no sería posible si el agua disponible es poca. Por ende, entre más lluvia, más agua estará disponible para la planta, por lo que la precipitación no será limitante en procesos de fotosíntesis y mantención de hojas. Esta combinación determina la tasa de producción primaria en vegetales (Smith, 2001).

Producción primaria a nivel mundial

Fuente: Smith, 2001

Variables que influyen en la producción primaria

Fuente: Elaboración propia, 2015. Basado en Smith, 2001.

Fuente: Elaboración propia, 2015. Basado en Smith, 2001.

Referencias bibliográficas

MONJE-NÁJERA J & P GÓMEZ (2002) Biología general. Editorial Universidad Estatal a Distancia, San José, Costa Rica.

SMITH R & TM SMITH (2001) Ecología. Editorial Addison-Wesley, Estados Unidos.

Relación existente entre fotosíntesis, entropía y biomasa

La segunda ley de la termodinámica indica que cuando la energía se transforma o se transfiere, parte de ella se convierte en una forma que no puede ser utilizada y no está disponible para hacer ningún tipo de trabajo. Esta forma de energía conocida como calor, es energía degradada, la cual es simplemente el movimiento desorganizado de moléculas (por esto se dice que el calor es la forma de energía con mayor entropía). La segunda ley de la termodinámica implica que siempre hay una tendencia hacia el desorden o entropía. Para contrarrestar dicho desorden, es decir para crear orden, se tiene que usar energía. La operación de esta ley puede visualizarse claramente en un ecosistema natural, cuando la energía se transfiere de un organismo a otro en forma de alimento, gran parte de esta energía se degrada en forma de calor por la actividad metabólica, lo que implica un incremento de entropía. En otras palabras, los sistemas biológicos pueden crear orden a partir del desorden, es decir no se ven afectados significativamente por la segunda ley de termodinámica. Los ecosistemas pueden hacen lo antes descrito gracias al constante ingreso de energía, en forma de energía solar (Gliessman, 2002).

Entropía

Fuente: Elaboración propia, 2015.

La energía solar ingresa a la cadena trófica a través del proceso de fotosíntesis. En este proceso, las plantas verdes captan la energía proveniente del sol gracias a la clorofila y mediante un mecanismo electroquímico, transforman productos minerales como el dióxido de carbono y el agua en sustancias orgánicas y oxígeno mediante la radiación solar. La materia orgánica que se obtiene posee un alto valor energético asociado a su estructura interna, y se conoce como biomasa vegetal. En el proceso señalado anteriormente, la energía de la radiación solar se transforma en energía química. Esta transformación energética asociada a la fotosíntesis tiene un rendimiento bajo, ya que sólo es útil la radiación solar comprendida en el rango de longitud de onda de 0,4 y 0,7 metros, lo que supone una cierta restricción. El rendimiento en el proceso de generación de biomasa a partir de energía solar varía sólo entre el 3% y el 5% (Delgado, 2008). Como resultado de la fotosíntesis se obtiene energía en forma de baja entropía y a medida que es consumida, se va desecha en una forma de alta entropía (calor, dióxido de carbono y desechos) (Gliessman, 2002). 

Generación de Biomasa

Fuente: Opex energy, 2015.

¡Observa este video sobre producción de biomasa!

Fuente: Youtube, 2015.

Imágenes

http://opex-energy.com/biomasa/

Video

https://www.youtube.com/watch?v=s6OjgzC8IBQ

Referencias bibliográficas

GLIESSMAN S (2002) Agroecología: procesos ecológicos en agricultura sostenible. Editorial Litocat, Turrialba, Costa Rica.

DELGADO R (2008) La biomasa como recurso energético. Ediciones Universidad Salamanca, España.

Productividad y producción, conceptos esenciales en el estudio de Ecosistemas

Los ecosistemas, al igual que los individuos, poblaciones y comunidades poseen propiedades emergentes particulares. Dentro de estas propiedades se encuentran: productividad primaria y secundaria, tasa de descomposición, estructura trófica, entre otras (Carabias, 2009). En esta oportunidad el enfoque estará sobre producción y productividad, términos de los cuales se desprenden conceptos como productividad primaria bruta y neta, biomasa en pie y productividad ecosistémica neta, cuyas definiciones se encuentran a continuación.

Biomasa en pie: Corresponde a la cantidad de materia orgánica por unidad de área que se almacena en los seres vivos de un ecosistema. Puede medirse también en términos de energía, puesto que esta materia está formada por enlaces químicos que contienen energía (Carabias, 2009).

Generalmente la biomasa se puede expresar en gramos de materia orgánica por metro cuadrado (g/m²)  o como calorías por metro cuadrado (cal/m²) o cualquier otra unidad de superficie que sea apropiada (Smith, 2001).

Productividad primaria bruta (PPB): Cantidad de energía asimilada por la planta a través de la fotosíntesis (Smith, 2001). Esta energía es utilizada para realizar procesos de mantenimiento, producción y reproducción, tales como el metabolismo (esencialmente la respiración) y el crecimiento (Carabias, 2009).

Productividad primaria neta (PPN): Es la fracción de energía que queda luego de la liberación de energía que se realiza a través de la respiración, es decir, la cantidad efectiva que es almacenada en el tejido vegetal, por lo que se dice que la productividad primaria neta es la cantidad de energía potencialmente disponible para animales que se alimenten de las plantas en cuestión (Common, 2008).

La productividad primaria neta se puede describir mediante la siguiente fórmula:

Productividad primaria neta (PPN)= Productividad primaria bruta (PPB) – Respiración vegetal (R) (Carabias, 2009).

Habitualmente, la producción es medida a través de dos formas:

-En unidades de energía por unidad de área  por unidad de tiempo: Kilo-calorías por metro cuadrado por día (kcal/m²d)

-O como la cantidad de materia orgánica seca: gramos por metro cuadrado/día (g/m²d) (Smith, 2007).

Productividad ecosistémica neta (PNE): Es la producción primaria neta, menos la respiración realizada por los organismos heterótrofos (en su mayor parte, descomposición de materia orgánica muerta) (Valdés, 2012).

Distribución de producción primaria neta, biomasa y radiación

Fuente: Smith, 2001.

A modo de resumen, observa el siguiente video sobre productividad en un ecosistema

Fuente: Youtube, 2015.

Imagen:

http://www.agro.uba.ar/users/martinez/Smith%2023.5.JPG

Video:
https://www.youtube.com/watch?v=cUfcZtlon1k

Referencias bibliográficas:

CARABIAS J & JA MEAVE (2009) Ecología y Medio Ambiente en el siglo XXI. Editorial Pearson Educación, Ciudad de México, México.

COMMON M & S STRAGL (2008) Introducción a la economía ecológica. Editorial Reverté, Madrid, España.

SMITH R & TM SMITH (2001) Ecología. Editorial Addison-Wesley, Estados Unidos. 

VALDÉS A (2012) Ciclos Biogeoquímicos. Facultad de Ciencias, Universidad de Chile, Santiago, Chile.