LA PRODUCCIÓN PRIMARIA

Guía de estudio

1. UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL
FRANCISCO DE MIRANDA
ÁREA DE TECNOLOGÍA
DEPARTAMENTO DE CIENCIAS PESQUERAS
UNIDAD CURRICULAR: BIOLOGÍA MARINA
PROFESOR MARCOS NÚÑEZ CHIRINOS


MATERIAL COMPLEMENTARIO
LA PRODUCCIÓN PRIMARIA

El término generalmente utilizado por los biólogos marinos para indicar el complejo de
procesos mediante los cuales el carbono inorgánico se transforma en material orgánico celular es el
de producción primaria. Su definición puede ser atribuida esencialmente a dos planteamientos
conceptuales. El primero, preferido sobre todo por los fisiólogos vegetales,los bioquímicos y los
ecólogos teóricos, se basa en el flujo de energía y define la producción como una entrada bioquímica
de energía en el ecosistema acuático. El segundo, que prefieren los biólogos marinos, los ecólogos
aplicados y los modelizadores, se basa en el flujo de materia(en particular el carbono)y en los
organismos protagonistas de la producción autótrofa dentro de la cadena alimentaria marina. No hay
duda de que, en el aspecto operativo, tal dualismo ha influido a la hora de decidir qué es correcto
medir como producción primaria del plancton, y que las técnicas de medición empleadas han
ejercido inevitablemente una cierta influencia, incluso a nivel conceptual, sobre su definición.
En cualquier caso, y puesto que en los procesos responsables de la producción primaria
(quimiosíntesis y fotosíntesis), la fotosíntesis clorofílica es, con mucho, la más relevante en los
ecosistemas marinos, ésta se puede definir convenientemente como la “cantidad de materia orgánica
particulada producida por unidad de tiempo por los organismos autótrofos”. Operativamente se
expresa en unidades de masa (gramos, moles) de C fijado por los productores primarios presentes
en la unidad de volumen (dm
3
, m
3
), si se trata de fitoplancton o por unidad de peso (húmedo o seco),
si se trata de macrófitos; y por unidad de tiempo (hora, día, año). Esta es la producción primaria total
expresada en carbono (??????
??????
??????
).
Así pues, la producción primaria es una tasa que indica la velocidad a la que el carbono
inorgánico se transforma en producto celular, sustancialmente mediante la fotosíntesis producida por
los organismos vegetales.
La elección del flujo de carbono como base para la definición de la producción primaria
presenta algunas desventajas debido a la variedad de compuestos químicos y del estado físico de
este elemento en el proceso productivo que, por otra parte, afecta a varios compartimientos
ecológicos. Presenta, sin embargo, muchas ventajas, como la mayor adherencia a la tecnología de
medida que en la actualidad se acepta universalmente y la posibilidad de utilizar el C, elemento de
base en los procesos biológicos, a todos los niveles de la cadena trófica marina.
Puesto que, como se ha dicho, los ecosistemas marinos constituyen un sistema cíclico en el
que al mismo tiempo son activos los procesos productivos y la respiración, es útil, al objeto de la
comprensión de su funcionamiento, introducir los conceptos de producción primaria bruta (expresada
siempre como C) (??????
??????
??????
), y producción primaria neta (??????
??????
??????
). La primera puede definirse como “el carbono
total producido mediante la fotoasimilación autótrofa”, y la segunda como “la producción bruta menos
las pérdidas en carbono debidas a la respiración autótrofa” (??????
??????
??????
);

??????
??????
??????
=??????
??????
??????
− ??????
??????
??????

2. Desde el momento en que la mayor parte del C orgánico en la hidrósfera marina es producida
mediante la fotosíntesis clorofílica, la ecuación general se puede escribir:




dondehv es el fotón (h es la constante de Plank y v la frecuencia de la radiación).
La conversión de la luz en energía química la efectúan las plantas fijando la energía en
moléculas estables que se acumulan en el organismo hasta que se las necesita para su
metabolismo. El proceso fotosintético, por lo tanto, se halla en la base de la producción primaria de
los ecosistemas marinos. En general, en el proceso fotosintético es posible distinguir entre una serie
de reacciones enteramente dependientes de la energía luminosa para la producción de energía
química (“fase clara”, light reaction) y otra serie de reacciones mediante las cuales se forma una
serie de compuestos estables, como los carbohidratos. Esta segunda fase se conoce como “fase
oscura” (darkreaction). Las dos series de reacciones se hallan íntimamente conectadas.
En la fotosíntesis algal la conversión de energía luminosa en energía química se hace por
obra de la clorofila, el pigmento fotosintético más importante en la mayor parte de los organismos del
fitoplancton. Se halla contenida en los cloroplastos del interior de la célula, que posee otros
pigmentos: carotenos, xantofilas y en algunas especies incluso ficobilinas. En la siguiente figura se
muestran las fórmulas estructurales de los principales pigmentos fotosintéticos.































CO
2
+ H
2
O
hv
CHOH + O
2
+ 120 Kcal mol
-1
carbohidrato
Clorofila
Caroteno
Ficobilina

3. Pigmentos similares a la clorofila se han aislado de un grupo de organismos fotosintéticos, los
Proclorófitos, descubiertos muy recientemente en los ecosistemas marinos, en particular
profundidad, en el límite de la zona eufótica y en la zona disfótica, pero también en las aguas
superficiales, como por ejemplo en el Mediterráneo noroccidental (Vaulot y Partensky, 1.989). Los
productos de a fotosíntesis, son los azúcares, presentes sobre todo como polisacáridos. El almidón,
que por lo general se señala como el producto fundamental de la fotosíntesis, sólo es abundante en
algunos grupos de algas, en particular en las Clorofíceas. Las Diatomeas contienen silicio ligado a la
pectina. La pectina es un ácido poligalacturónico en el que el grupo –COOH está metilado. Además
de polisacáridos se producen otras moléculas como material de reserva, por ejemplo la glicerina y el
manitol, principalmente en la Laminarias.
Entre los demás productos de la fotosíntesis los lípidos son abundantes en las Diatomeas, en
las Crisofíceas y en los Dinoflagelados, y tienden a aumentar, como se observa en los cultivos
algales, cuando en el medio de cultivo (o en el ecosistema) el nitrógeno es limitante y/o las células se
hallan en estado de senescencia.
La síntesis de los aminoácidos es otra función de la fotosíntesis, aunque ésta también se
reduce drásticamente a bajas concentraciones de N inorgánico. La presencia de iones NH4
+
es
importante en la polimerización de los aminoácidos para la formación de las proteínas: el ácido
fosfopirúvico reacciona con el NH4
+
en presencia de NADPH2, el nucleótido nocotinamiida-adenina, y
proporciona alanina.
En definitiva, el aspecto más importante de la producción primaria es el de transformar
moléculas de baja energía (principalmente CO2 y H2O) en compuestos estables muy energéticos.
El conjunto de partículas orgánicas vivas producidas mediante los procesos autótrofos se
llama por lo general biomasa primaria(standing stock o standing crop) o, en referencia los
organismos vegetales, biomasa fitoplanctónica o biomasa fitobentónica.
La diferencia entre biomasa y producción (primaria) consiste en el hecho de que la biomasa
corresponde a una masa presente en el tiempo t, instantánea, mientras que la producción es una
tasa que expresa la velocidad con la que dicha masa varía en el tiempo.


Tomado de:
Cognetti, G; Sarà, M; Magazzù, G. (2.001) Biología Marina.
Edit. Ariel Ciencia. España


ACTIVIDAD DE COMPRENSIÓN LECTORA

Una vez leído el material presentado, discuta y reflexione sobre los siguientes aspectos:

1. ¿Cómo se definen los términos QUIMIOSÍNTESIS y FOTOSÍNTESIS? ¿Qué diferencia hay
entre ambos procesos?
2. Defina PRODUCCIÓN PRIMARIA.
3. ¿En qué unidades se expresa la producción primaria?
4. ¿Qué ventajas y desventajas presenta el hecho de elegir el flujo de carbono como base para
definir la producción primaria?
5. Defina los términos PRODUCCIÓN PRIMARIA BRUTA y PRODUCCIÓN PRIMARIA NETA.
6. ¿Cuáles son las series de reacciones que suceden en la fotosíntesis?
7. ¿Cuál es el principal pigmento fotosintético y en qué lugar de la célula se encuentra?
8. Nombre los productos (polisacáridos y otras moléculas) de la fotosíntesis.
9. ¿Por qué es importante la presencia de NH4
+
en la fotosíntesis?
10. ¿Cuál es el aspecto más relevante de la Producción Primaria como proceso?