Metabolismo de la Producción Primaria en una Comunidad Biológica

Al igual que cualquier sistema todos los organismos requieren la entrada y salida de energía. Ya conocedores de la leyes de la termodinámica sabemos que, la energía no se crea ni se destruye, se transforma, y que en cada transformación se pierde un 10% de energía en forma de calor. La entrada de energía se hace necesaria para sustituir la utilizada para las funciones metabólicas, de crecimiento-desarrollo y reproducción.

Imagen propia capturada con cámara Sony y editada en paint.

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En un ecosistema encontraremos aquellos materiales abióticos y bióticos, por donde fluye energía. La publicación de hoy hablará un poco sobre la energía a nivel biótico, específicamente, sobre los productores, que no son más que aquellos seres autótrofos que a través de la fotosíntesis procesan o transforman, la energía lumínica a química. Los heterótrofos, vienen a ser aquellos organismos que se comen otros seres vivos, para obtener energía.

Unidad Básica del Metabolismo

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Antes de comenzar a detallar los procesos metabólicos, se debe definir la unidad básica metabólica, que está definida por el organismo, incluso si este llega a pertenecer a una comunidad biológica.

Imagen propia capturada con cámara Sony y editada en paint.

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Para iniciar un estudio metabólico a nivel de una comunidad, se debe reconocer la red alimenticia, de ese caso particular. Una vez que logramos establecer la cadena, se debe evaluar la importancia o relevancia de las diversas especies en el metabolismo comunitario, por ejemplo, si encontramos en un ecosistema unas diez mil especies, agrupadas en una zona boscosa, se debe jerarquizar, cuáles de estas se pueden extraer sin afectar considerablemente los valores metabólicos del ecosistema.

Métodos para Definir los Valores de Importancia Relativa en una Comunidad Biológica

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Algunas de las medidas empleadas son:

1. Flujo de energía: debemos considerar a la comunidad biológica como una maquina transformadora de energía, que inicialmente absorbe de la luz solar, la fija mediante la realización del proceso fotosintético (plantas C3 y C4) y luego comienza a fluir cuando los herbívoros se alimenten de las plantas, y luego estos sean consumidos. Esta energía va fluyendo por los eslabones de la cadena, en una sola oportunidad, lo que indica que no se recicla, sino que se transforma en energía térmica, hasta que sale del ecosistema.

2. Flujo de materiales químicos: La comunidad se va a comportar como un supersistema que va a absorber nutrientes, los metaboliza, y posteriormente los deja salir al ecosistema. En varias oportunidades, logran reciclarse. Coloquemos como ejemplo, una molécula de fósforo que fue incorporada a través de los vasos de las raíces hacia el cuerpo del vegetal. Es utilizado como insumo importante en el proceso fotosintético en la hoja de la planta, y posteriormente consumida por un insecto, que al morir, es degradado por las bacterias, y devuelve nuevamente al sustrato, la importante molécula.

1. Biomasa: además de las anteriores, se puede utilizar el peso de los organismos de la comunidad como medida de importancia. Sin embargo, el rendimiento de un ecosistema está siempre relacionado con los valores de biomasa.

La mayoría de los Ecólogos consideran el flujo de materiales químicos y el de energía, como los más precisos; sin embargo, una gran parte se inclina a evaluar el flujo de energía como una medida más representativa y exacta a la hora de considerar relevancias metabólicas. La caloría entonces se presenta como una unidad elemental en la naturaleza.

La Producción Primaria- Fotosíntesis

Imagen propia capturada con cámara Sony y editada en paint.

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Dentro de esta solo se encuentran las plantas como productores primarios. Estas son las únicas que logran transformar la energía luminosa, en química a través del proceso fotosintético, por lo que son el punto de partida para realizar los estudios metabólicos de una comunidad. Según Krebs (1985):

La mayor parte de la sustancia viva del planeta consiste en plantas verdes y solo una pequeña fracción corresponde a los animales. (Krebs, 1985. P. 572).

La ecuación química de la FOTOSÍNTESIS se detalla a continuación:

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¿Cómo medir la producción primaria?

Algunas de las maneras de medir la producción primaria, pudiese estar definida por la determinación en la medición de los carbohidratos producidos como resultado de la fotosíntesis, pero, este no es el único proceso metabólico en el vegetal, pues la respiración y la energía usada en su fisiología en general, ocurren de una manera simultánea.

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La respiración se presenta entonces como, un proceso contrario a la fotosíntesis. Por lo que no es un criterio objetivo para medir la producción primaria. He de acotar que, si existiera un equilibrio entre la fotosíntesis y la respiración, los animales no se alimentarían de estas. La producción primaria puede visualizarse a partir de dos fórmulas:

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Esto se puede realizar mediante la medición de las concentraciones de oxígeno y dióxido de carbono en el ambiente donde se encuentre el vegetal, considerando que, durante el día se realizan ambos procesos, mientras que por la noche, la fase luminosa de la fotosíntesis es nula y sólo encontraremos CO2. Sin embargo, también debemos considerar algunos elementos que pueden afectar la realización de ambos procesos, y algunos de estos son:

El método de cosecha

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Uno de los medios más sencillos para medir la producción primaria, es el método de cosecha que consiste en calcular el peso de la materia vegetal que se generó en una unidad de tiempo, considerando el resultado de la diferencia encontrada en los pesos, en dos momentos diferentes.

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Considerando que:

∆B: Cambio en la biomasa en diferentes tiempos
B₁: Biomasa en una primera medición t₁
B₂: Biomasa en una segunda medición t₂

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Imagen Pública editada en Paint

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Resumen de la publicación

El desarrollo del contenido consistió en analizar a una comunidad biológica como un sistema donde la energía entra, se utiliza y fluye entre sus eslabones. Entre los métodos seleccionados por los interesados en el estudio metabólico de poblaciones se encuentra el de biomasa, flujo de materiales y de energía, siendo este último, uno de los más exactos. Las plantas, son consideradas productores primarios, por ser las únicas capaces de realizar el proceso fotosintético. Los niveles de producción varían dentro del planeta Tierra, encontrando los niveles más altos en las selvas tropicales. Son muchos los elementos que influyen en los valores de producción, tanto dentro o fuera del agua.

Referencias utilizadas en la publicación del Temario

Krebs, C. (1985). Ecología: Estudio de la distribución y abundancia. México: Harla
Los esquemas fueron realizados usando el programa Paint.