De toda la energía que llega a la Tierra procedente del Sol, los ecosistemas aprovechan una parte muy pequeña, que se puede cifrar aproximadamente en una milésima, y solo en forma de energía luminosa, ya que el resto, que alcanza la Tierra en forma de radiaciones infrarrojas y ultravioletas, no es aprovechable por los seres vivos.
Por su parte, de todas las moléculas que componen la materia viva, no hay prácticamente más que dos tipos capaces de captar la energía de la luz: las clorofilas, pigmentos verdes de las plantas, y los carotenoides, pigmentos anaranjados de las plantas y constitutivos de los ojos de los animales.
Moléculas en las plantas
En las plantas, estas moléculas son capaces de captar la energía luminosa procedente del Sol y transferirla a otras moléculas en forma de energía química para transformar, en último término, el dióxido de carbono de la atmósfera, incorporando a la planta el carbono a partir del cual se formará materia orgánica nueva.
La organización de la célula vegetal ha evolucionado de manera que un gramo de clorofila fija, en general, cuatro gramos de carbono a la hora, en las condiciones óptimas de luz, temperatura y nutrientes.
Las proporciones de la clorofila
Un tercio de gramo de clorofila (350 mg), extendido uniformemente en un metro cuadrado, absorbe el 99% de luz que incide sobre él.
La cantidad de clorofila que contienen los ecosistemas acuáticos es inferior, sin embargo, a este valor, excepto en los casos de lagos muy eutróficos (con muchos nutrientes), siendo del orden de 100 mg de clorofila por metro cuadrado contenida en las algas microscópicas del plancton.
Estas se sitúan en las aguas limpias y transparentes en los primeros 100 metros de profundidad, puesto que el agua absorbe las radiaciones. y el desarrollo de la vida vegetal solo es posible en dicho espesor.
Ecosistemas terrestres
En los ecosistemas terrestres, la cantidad de clorofila es diez veces mayor: es decir, del orden de un gramo por metro cuadrado. Parecería que esta cantidad es excesiva. Sin embargo, hay que tener en cuenta el hecho de que la concentración de clorofila en las hojas es precisamente del orden de 350 mg por metro cuadrado de hoja, y que éstas están a desarrollar una superficie esférica de captación, puesto que los caminos de la luz son muy complejos en la organización terrestre, reflejándose una y otra vez en las superficies vegetales.
A tener en cuenta
Teniendo en cuenta todo esto, podemos observar que la producción primaria o aumento de biomasa por unidad de tiempo tiene un límite que viene determinado por la cantidad de clorofila por metro cuadrado que absorbe la totalidad de luz, y el carbono que ésta puede fijar (0,350 x 4) y que resulta ser de algo más de un gramo de carbono fijado por metro cuadrado y por hora (equivalente a 10 g de carbono por día).
Si consideramos este valor icónico y el de energía que nos llega del Sol en la zona visible del espectro por metro cuadrado, la eficiencia de la fotosíntesis resulta ser del 3% en las mejores condiciones (las placas solares instaladas en edificios tienen eficiencias algo mayores, del 5 al 15%). La vida no ha evolucionado hacia un aprovechamiento máximo de la luz, sino a un mínimo compatible con el mantenimiento de una organización complicada.
Conclusión
La producción primaria, sin embargo, nunca alcanza en la Tierra este valor teórico máximo. Los cultivos de cereales tienen producciones de 1,5 a 2,5 g de carbono por metro cuadrado cada día y las producciones de las choperas y bosques de pinos son aproximadamente del mismo orden.
Las producciones más altas se dan en cultivos de plantas tales como el maíz o la caña de azúcar, que pueden llegar a 5 g de carbono por metro cuadrado al día. Estas son plantas denominadas
C4 porque presentan un tipo especial de fotosíntesis que permite una mayor producción, y es propio de las gramíneas tropicales.
En los ecosistemas naturales los valores son muy variables, siendo la producción media de los ecosistemas terrestres unas tres veces superior a la de los marinos. Pero debido a que los océanos tienen una mayor extensión, la contribución de tierras y mares a la producción total de la Tierra viene a ser la misma. Los valores máximos de producción se alcanzan en las selvas tropicales y son del mismo orden que los de los cultivos de plantas C4 a que antes nos hemos referido.
Fuente: Temas Clave de Aula Abierta Salvat – Ecología. Publicado en el año 1982
Autora: María Rosa Miracle
