El documento describe los conceptos de productividad primaria bruta, productividad primaria neta y flujo de energía en los ecosistemas. Explica que la productividad primaria bruta es la cantidad de energía química fijada por los organismos autótrofos, mientras que la productividad primaria neta es la cantidad de energía almacenada después de restar la energía usada en la respiración celular. También presenta un ejemplo numérico del cálculo de ambas productividades para un ecosistema de maíz.

1. Liceo Polivalente Gral. José De San Martin
Departamento de Ciencias
Biología Profesor José De La Cruz

2. Productividad en los ecosistema:
El término acuñado en 1935 por el ecólogo sir Arthur
George Tansley, para realzar el concepto de que cada
ecosistema es un todo integrado (sistema es un grupo de
partes que están conectadas y trabajan juntas.)
La tierra está cubierta de cosas vivas e inertes que
interactúan formando sistemas, los que llamaremos
ecosistemas (sistema ecológico).

3. Un ecosistema contiene, cosas vivas como por
ejemplo árboles, animales; y cosas inertes como
sustancias nutrientes y agua que funcionan como una
unidad y requiere entradas y salidas. Las entradas al
ecosistema son energía solar, agua, oxígeno, dióxido
de carbono, nitrógeno, otros elementos y compuestos,
mientras que las salidas del ecosistema incluyen el
calor producido por la respiración, agua, oxígeno,
dióxido de carbono y nutrientes. La fuerza impulsora
fundamental es la energía solar.

4. La productividad de un ecosistema se relaciona con la
cantidad de energía que sus niveles tróficos pueden
aprovechar
Productividad Primaria Bruta (PPB): Es la cantidad de
energía química fijada por los organismos autótrofos
durante un tiempo determinado, en una superficie
dada y equivale a la biomasa

5. Productividad Primaria Neta
Es la cantidad de energía almacenada en la biomasa
de los productores y corresponde a la diferencia entre
Productividad Primaria Bruta y el gasto energético
que realizan los organismos autótrofos durante la
respiración celular
PPN = PPB – respiración celular

6. Ejemplo: calculo de PPN
“Las plantas de maíz son eficientes en transformar la
energía lumínica ,se midió, durante 100 días de
verano, la cantidad de energía lumínica que llegaba a
un terreno de alrededor de media hectárea (5.000 m2
).

7. El resultado fue 2.043.000.000 kilocalorías (Kcal).
Durante los 100 días de investigación, los
investigadores cultivaron cerca de 10.000 plantas de
maíz y calcularon que la cantidad de azúcar
producida por estas era de 6.678 kg. También
calcularon la cantidad de azúcar que las plantas de
maíz emplearon como fuente de energía para su
crecimiento y desarrollo, la que correspondía a
2.045 kg. Por lo tanto la cantidad de azúcar
producida es de 8.723 kg

8. Como un gramo de azúcar contiene 4
kilocalorías(Kcal) el paso siguiente es determinar la
masa de azúcar en gramos pues fue medida en
kilogramos
8.723 kg x 1.000g/kg = 8.723.000 g
Se tiene que la cantidad de Energía en Kcal
4 Kcal/g x 8.723.00 g = 34.892.000 Kcal

9. Recordemos que la Productividad Primaria Bruta
(PPB): Es la cantidad de energía química fijada por los
organismos autótrofos durante un tiempo
determinado, en una superficie dada y equivale a la
biomasa
La energía se determino en 34.892.000 Kcal y
tomando en consideración que se cultivo media
hectárea (5.000 m2.
).
La PPB 34.892.000 Kcal / 5.000 m2
= 6.978,4 Kcal /m2

10. PPN = PPB – respiración celular
También calcularon la cantidad de azúcar
que las plantas de maíz emplearon como
fuente de energía para su crecimiento y
desarrollo, la que correspondía a 2.045 kg.
Utilizando el mismo procedimiento para el
calculo de energía se tiene que un gramo de
azúcar contiene 4 kilocalorías(Kcal)
2.045 kg x 1.000g/kg = 2.045.000 g

11. Se tiene que la cantidad de Energía en Kcal
4 Kcal/g x 2.045.000 g = 8.180.000 Kcal
La energía se determino en 8.180.000 Kcal y tomando
en consideración que se cultivo media hectárea (5.000
m2.
).
8.180.000 Kcal / 5.000 m2
= 1.636 Kcal /m2
por lo tanto la PPN o Productividad Primaria Neta
PPN= 6.978,4 Kcal /m2
- 1.636 Kcal /m2
= 5.342 Kcal /m2

12. Representación de la transferencia de energía en
un ecosistema

13. La imagen representa una pirámide de energía. Analiza y
responde en tu cuaderno las siguientes preguntas:
¿A qué nivel trófico corresponde la base de la pirámide?,
¿por qué?
¿Qué nivel trófico representa la cúspide de la pirámide?
¿ A qué se debe que el porcentaje de energía que pasa de
un nivel trófico al siguiente sea menor

14. La regla del 10%
Cuando los organismos emplean energía, tanto en su
funciones vitales como en sus actividades, disipan al
ambiente parte importante de esta como calor
Se estima que aproximadamente el 10% de la energía,
se transfiere de un nivel trófico al que lo sucede

15. 50.000
Kcal
5.000
Kcal
500
Kcal
50
Kcal
Respiración
L
U
Z
S
O
L
A
R
Respiración
Ejemplo: Flujo de energía  La energía es gobernada
por las leyes de la
termodinámica

17. ¿Qué formas de energía obtiene los seres vivos del¿Qué formas de energía obtiene los seres vivos del
ambiente?ambiente?
 Los ecosistemas se estudian analizando las relaciones
alimentarias, los ciclos de la materia y los flujos de energía.
 La vida necesita un aporte continuo de energía que llega a la
Tierra desde el Sol y pasa de unos organismos a otros a través
de la cadena trófica.
 Las redes de alimentación comienzan en las plantas
(productores) que captan la energía luminosa con su
actividad fotosintética y la convierten en energía química
almacenada en moléculas orgánicas.

18. Las plantas son devoradas por otros seres vivos que
forman el nivel trófico de los consumidores
primarios (herbívoros).
La cadena alimentaria más corta estaría formada por
los dos eslabones citados (ej.: jirafas alimentándose de
la vegetación). Pero los herbívoros suelen ser presa,
generalmente, de los carnívoros (depredadores) que
son consumidores secundarios en el ecosistema.
Cadenas alimentarias de 3 eslabones serían:
algas → krill → ballena.

19. La materia vegetal y animal no utilizada, como
hojas caídas, ramas, raíces, troncos de árbol y
cuerpos muertos de animales, dan sustento a
la red alimentaria de la descomposición

20. Las bacterias, hongos y pequeños animales
(generalmente invertebrados) que se alimentan de
materia muerta se convierten en fuente de energía
para niveles tróficos superiores vinculados a la red
alimentaria de producción.
Arévalo y Rivas 1B

21.  De esta forma en todo ecosistema se encuentran
ciclos del oxígeno, el carbono, hidrógeno, nitrógeno,
fosforo, etc. cuyo estudio es esencial para conocer su
funcionamiento
21

22. Los ecosistemas funcionan gracias al flujo de
energía.
La energía fluye por medio de cadena alimentaria.
Nivel trófico: posición respecto a entrada de energía.
 Productores: plantas
 Consumidores primarios: herbívoros.
 Consumidores secundarios: carnívoros.
 Organismos descomponedores.
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23. De este modo la naturaleza aprovecha al máximo la
energía inicialmente fijada por las plantas.
En ambas redes alimentarias el número de niveles
tróficos es limitado debido a que en cada
transferencia se pierde gran cantidad de energía
(como calor de respiración) que deja de ser utilizable
o transferible al siguiente nivel trófico.
Así pues, cada nivel trófico contiene menos energía
que el que le sustenta. Debido a esto, por ejemplo,
los ciervos o los alces (herbívoros) son más
abundantes que los lobos (carnívoros).
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24. • La fuente primera y principal de energía es el
sol.
• En todos los ecosistemas existe, además, un
movimiento continuo de los materiales.
• Los diferentes elementos químicos pasan del
suelo, el agua o el aire a los organismos y de
unos seres vivos a otros, hasta que vuelven,
cerrándose el ciclo, al suelo o al agua o al aire.
• En el ecosistema la materia se recicla (en un
ciclo cerrado) y la energía fluye generando
organización en el sistema.
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25. Ciclos de la materiaCiclos de la materia
 Los elementos químicos forman los seres vivos
(oxígeno, carbono, hidrógeno, nitrógeno, azufre
y fósforo, etc.) van pasando de unos niveles tróficos
que a otros.
 Las plantas los recogen del suelo o de la atmósfera y
los convierten en moléculas orgánicas (glúcidos,
lípidos, proteínas y ácidos nucleicos).
 Los animales los toman de las plantas o de otros
animales.
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26. Ciclo del FosforoCiclo del Fosforo
El fósforo es un componente de los ácidos nucleídos
y de la molécula donante de energía, el ATP.
Se encuentra también en huesos y dientes de
animales.
26

27. En la naturaleza la principal reserva de fósforo se
encuentra en las rocas de tipo apatito (fosfato tricálcico)
en la corteza terrestre, por lo que no es una forma
accesible para los seres vivos.
Por meteorización se libera lentamente entrando en los
ecosistemas terrestres en forma de sales disueltas
(fosfatos)

28. 1-Las plantas toman del suelo el fósforo en forma de
sales minerales, los fosfatos, y lo incorporan a sus
estructuras

29. 2-Los consumidores incorporan el fósforo a través de las
cadenas tróficas.

30. 3-Cuando los organismos mueren sus esqueletos ricos en
fosfatos se liberan y se incorporan de nuevo al suelo.

31. 1-En el medio marino el fósforo se acumula en el fondo oceánico y con el
tiempo da lugar a rocas fosfatadas.

32. 2- Estas rocas por acción del agua van desprendiendo fósforo
lentamente. El fósforo liberado puede ser utilizado por las algas e
iniciar el ciclo.

33. Una fuente importante de fósforo son los excrementos
de aves marinas, el guano, que puede acumularse en
algunos lugares en grandes cantidades.

34. Ciclo del CarbonoCiclo del Carbono

35. El carbono es uno de los elementos más abundantes de la
materia viva, formando la base estructural de las
moléculas orgánicas:
glúcidos
lípidos
proteínas
ácidos nucléicos

36. El Carbono se puede encontrar en la naturaleza de muchas
formas:
 en la atmósfera en forma de dióxido de carbono (CO2).
 disuelto en el agua de los océanos.
 en las rocas carbonatadas, como las calizas.
 en los combustibles fósiles como el petróleo, el carbón y el
gas natural.

37. Los organismos productores, tanto terrestres
como acuáticos, incorporan el carbono en forma
de CO2 mediante la fotosíntesis, formando
moléculas orgánicas ( glúcidos, proteínas...).

38. Los consumidores incorporan el carbono mediante los
alimentos.

39. Mediante la respiración se desprende CO2 de nuevo a la
atmósfera.

40. La descomposición de la materia orgánica muerta por los
descomponedores también libera CO2 a la atmósfera.
Restos orgánicos pueden quedar enterrados en
condiciones anaeróbicas y formar con el tiempo
carbón, petróleo o gas natural.
La quema de los combustibles fósiles por el ser
humano devuelve a la atmósfera el CO2 enterrado
hace millones de años.

41. CICLO DEL NITRÓGENOCICLO DEL NITRÓGENO
El nitrógeno es un elemento esencial para los seres
vivos ya que forma parte de las proteínas y de los
ácidos nucleídos.
El nitrógeno se encuentra en la atmósfera como gas
(N2) constituyendo el 78% de los gases del aire.
En el suelo en cambio es muy escaso.

42. El nitrógeno atmosférico (N2), no es utilizable por la
mayoría de los seres vivos, ya que sólo determinadas
bacterias tienen la capacidad de usarlo.
Los productores deben tomarlo en forma de nitratos
(NO3).
1-En el suelo existen bacterias fijadoras de nitrógeno atmosférico
(N2) que producen compuestos inorgánicos como el amoníaco
(NH3).

43. 2-Otras bacterias transforman el amoníaco (NH3) en nitrato (NO3) que
pueden ser utilizado directamente por las plantas. NITRIFICACIÓN

44. 3-El resto de los seres vivos incorporan el nitrógeno a través de las cadenas
tróficas

45. 4-Los restos nitrogenados que excretan los seres vivos, como la urea y los restos
de organismos muertos, pueden ser de nuevo utilizados por las plantas.
AMONIFICACIÓN

46. 5-Otras bacterias del suelo, devuelven el nitrógeno de nuevo a la atmósfera.
DESNITRIFICACIÓN.

47. CICLO DEL NITRÓGENOCICLO DEL NITRÓGENO
En este ciclo intervienen bacterias, que son las que
permiten la circulación del Nitrógeno.
• Bacterias que fijan nitrógeno atmosférico (N2) y lo
convierten en amoníaco (NH3).
N2 NH3
• Bacterias nitrificantes que transforman el amoníaco
(NH3)en nitrato (NO3).
NH3 NO3
I

48.  Bacterias amonificantes que partiendo de restos
orgánicos (orines y cadáveres de animales) devuelven
amoníaco al suelo.
 Bacterias desnitrificantes que transforman el nitrato
(NO3) a nitrógeno atmosférico (N2).
NO3 N2

49. En la fijación de nitrógeno intervienen bacterias
simbióticas que viven en las raíces de las plantas, sobre
todo en leguminosas como el guisante, el haba, la judía, el
garbanzo…
El género Rhizobium realiza una simbiosis con las
leguminosas, en la que las bacterias penetran en las células
de las raíces de las plantas y forman unos abultamientos
llamados nódulos donde se fija el nitrógeno.

50. Estas bacterias son capaces de fijar el N2 del aire y
transformarlo en nitrato (NO3), que es la forma en
que los vegetales incorporan el nitrógeno que
necesitan.
N2 NO3

51. La bacteria proporciona nitrógeno al vegetal y
éste le proporciona a la bacteria materia orgánica
obtenida mediante la fotosíntesis.
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