Biomasa (ecología)
Aparte de las bacterias, la biomasa viva mundial total se ha estimado en 550 o 560 mil millones de toneladas de C, la mayoría de las cuales se encuentran en los bosques. 
Los ambientes acuáticos poco profundos, como humedales, estuarios y arrecifes de coral, pueden ser tan productivos como los bosques, generando cantidades similares de nueva biomasa cada año en un área determinada. La biomasa es la masa de organismos biológicos vivos en un área o ecosistema dado en un momento dado. La biomasa puede referirse a la biomasa de especies, que es la masa de una o más especies, oa la biomasa comunitaria, que es la masa de todas las especies de la comunidad. Puede incluir microorganismos, plantas o animales. La masa se puede expresar como la masa promedio por unidad de área o como la masa total en la comunidad.
La forma en que se mide la biomasa depende de por qué se mide. A veces, la biomasa se considera la masa natural de organismos in situ, tal como son. Por ejemplo, en una pesquería de salmón, la biomasa del salmón podría considerarse como el peso húmedo total que tendría el salmón si se sacara del agua. En otros contextos, la biomasa se puede medir en términos de la masa orgánica seca, por lo que tal vez solo cuente el 30% del peso real, siendo el resto agua. Para otros fines, solo cuentan los tejidos biológicos y se excluyen los dientes, huesos y conchas. En algunas aplicaciones, la biomasa se mide como la masa de carbono (C) ligado orgánicamente que está presente.
La biomasa viva total en la Tierra es de aproximadamente 550–560 mil millones de toneladas de C, y la producción primaria anual total de biomasa es de poco más de 100 mil millones de toneladas de C / año. La biomasa viva total de bacterias puede ser tanto como la de plantas y animales o puede ser mucho menor. El número total de pares de bases de ADN en la Tierra, como una posible aproximación de la biodiversidad global, se estima en (5.3 ± 3.6) × 10 37, y pesa 50 mil millones de toneladas. Alrededor de 2020, se espera que la masa antropogénica (material creado por el hombre) supere toda la biomasa viva en la tierra.
- 1 pirámides ecológicas
- 2 Biomasa terrestre
- 3 Biomasa oceánica
- 4 Biomasa bacteriana
- 5 Biomasa global
- 6 Tasa global de producción
- 7 Véase también
- 8 referencias
- 9 Lecturas adicionales
- 10 enlaces externos
Pirámides ecológicas
Una pirámide de energía ilustra cuánta energía se necesita a medida que fluye hacia arriba para soportar el siguiente nivel trófico. Solo alrededor del 10% de la energía transferida entre cada nivel trófico se convierte en biomasa. Artículo principal: pirámide ecológica Una pirámide ecológica es una representación gráfica que muestra, para un ecosistema dado, la relación entre biomasa o productividad biológica y niveles tróficos.
- Una pirámide de biomasa muestra la cantidad de biomasa en cada nivel trófico.
- Una pirámide de productividad muestra la producción o rotación de biomasa en cada nivel trófico.
Una pirámide ecológica proporciona una instantánea en el tiempo de una comunidad ecológica.
La base de la pirámide representa a los productores primarios ( autótrofos ). Los productores primarios toman energía del medio ambiente en forma de luz solar o sustancias químicas inorgánicas y la utilizan para crear moléculas ricas en energía, como los carbohidratos. Este mecanismo se llama producción primaria. La pirámide luego avanza a través de los diversos niveles tróficos hasta los depredadores ápice en la parte superior.
Cuando la energía se transfiere de un nivel trófico al siguiente, normalmente solo se utiliza el diez por ciento para generar nueva biomasa. El noventa por ciento restante se destina a procesos metabólicos o se disipa en forma de calor. Esta pérdida de energía significa que las pirámides de productividad nunca se invierten y, en general, limita las cadenas alimentarias a unos seis niveles. Sin embargo, en los océanos, las pirámides de biomasa pueden estar total o parcialmente invertidas, con más biomasa en niveles más altos.
Biomasa terrestre
Biomasas terrestres relativas de vertebrados versus artrópodos La biomasa terrestre generalmente disminuye notablemente en cada nivel trófico superior (plantas, herbívoros, carnívoros). Ejemplos de productores terrestres son pastos, árboles y arbustos. Estos tienen una biomasa mucho mayor que los animales que los consumen, como ciervos, cebras e insectos. El nivel con menor biomasa son los depredadores más altos de la cadena alimentaria, como los zorros y las águilas.
En un pastizal templado, los pastos y otras plantas son los principales productores en la base de la pirámide. Luego vienen los consumidores primarios, como saltamontes, topillos y bisontes, seguidos de los consumidores secundarios, musarañas, halcones y pequeños felinos. Finalmente los consumidores terciarios, grandes felinos y lobos. La pirámide de biomasa disminuye notablemente en cada nivel superior.
Biomasa oceánica
| cadena alimentaria marina (típica) |
|---|
 sol |
| ↓ |
| fitoplancton |
| ↓ |
| zooplancton herbívoro |
| ↓ |
| zooplancton carnívoro |
| ↓ |
 alimentador de filtro |
| ↓ |
 vertebrado depredador |
La biomasa oceánica o marina, en una reversión de la biomasa terrestre, puede aumentar a niveles tróficos más altos. En el océano, la cadena alimenticia generalmente comienza con el fitoplancton y sigue el curso:
Fitoplancton → zooplancton → zooplancton depredador → alimentadores de filtro → peces depredadores
Red alimentaria oceánica que muestra una red de cadenas alimentarias 
Pirámides de biomasa En comparación con las pirámides de biomasa terrestre, las pirámides acuáticas están invertidas en la base 
Proclorococo, una bacteria influyente El fitoplancton son los principales productores primarios en la parte inferior de la cadena alimentaria marina. El fitoplancton utiliza la fotosíntesis para convertir carbono inorgánico en protoplasma. A continuación, se consumen por el zooplancton que varían en tamaño desde unos pocos micrómetros de diámetro en el caso de protista microzooplanton a macroscópico gelatinosa y crustáceo zooplancton.
El zooplancton comprende el segundo nivel de la cadena alimentaria e incluye pequeños crustáceos, como copépodos y krill, y larvas de peces, calamares, langostas y cangrejos.
A su vez, el zooplancton pequeño es consumido tanto por zooplanctones depredadores más grandes, como el krill, como por peces forrajeros, que son peces pequeños que se alimentan por filtración y en cardúmenes. Esto constituye el tercer nivel de la cadena alimentaria.
Un cuarto nivel trófico puede consistir en peces depredadores, mamíferos marinos y aves marinas que consumen peces forrajeros. Algunos ejemplos son el pez espada, las focas y los alcatraces.
Los depredadores ápice, como las orcas, que pueden consumir focas, y los tiburones marrajo dientuso, que pueden consumir pez espada, constituyen un quinto nivel trófico. Las ballenas barbadas pueden consumir zooplancton y krill directamente, lo que lleva a una cadena alimentaria con solo tres o cuatro niveles tróficos.
Los entornos marinos pueden tener pirámides de biomasa invertidas. En particular, la biomasa de los consumidores (copépodos, krill, camarones, peces forrajeros) es mayor que la biomasa de los productores primarios. Esto sucede porque los productores primarios del océano son pequeños fitoplancton que son estrategas r que crecen y se reproducen rápidamente, por lo que una pequeña masa puede tener una tasa rápida de producción primaria. Por el contrario, los productores primarios terrestres, como los bosques, son estrategas K que crecen y se reproducen lentamente, por lo que se necesita una masa mucho mayor para lograr la misma tasa de producción primaria.
Entre el fitoplancton en la base de la red alimentaria marina hay miembros de un filo de bacterias llamadas cianobacterias. Las cianobacterias marinas incluyen los organismos fotosintéticos más pequeños conocidos. El más pequeño de todos, Prochlorococcus, mide solo de 0,5 a 0,8 micrómetros de ancho. En términos de números individuales, Prochlorococcus es posiblemente la especie más abundante en la Tierra: un solo mililitro de agua de mar superficial puede contener 100.000 células o más. En todo el mundo, se estima que hay varios octillones (10 27) de individuos. Prochlorococcus es ubicuo entre 40 ° N y 40 ° S y domina en las regiones oligotróficas (pobres en nutrientes) de los océanos. La bacteria representa aproximadamente el 20% del oxígeno en la atmósfera terrestre y forma parte de la base de la cadena alimentaria oceánica.
Biomasa bacteriana
Por lo general, hay 50 millones de células bacterianas en un gramo de suelo y un millón de células bacterianas en un mililitro de agua dulce. En un estudio muy citado de 1998, se había calculado erróneamente que la biomasa bacteriana mundial era de 350 a 550 mil millones de toneladas de carbono, lo que equivale a entre el 60% y el 100% del carbono de las plantas. Estudios más recientes sobre microbios del fondo marino arrojan considerables dudas al respecto; Un estudio realizado en 2012 redujo la biomasa microbiana calculada en el lecho marino de los 303 mil millones de toneladas de C originales a solo 4,1 mil millones de toneladas de C, reduciendo la biomasa global de procariotas a 50 a 250 mil millones de toneladas de C. La biomasa media por célula de procariotas se reduce de 86 a 14 femtogramos C, luego la biomasa global de procariotas se reduce a 13 a 44,5 mil millones de toneladas de C, lo que equivale a entre 2,4% y 8,1% del carbono en las plantas.
A partir de 2018, continúa existiendo cierta controversia sobre cuál es la biomasa bacteriana global. Un censo publicado por la PNAS en mayo de 2018 da para la biomasa bacteriana ~ 70 mil millones de toneladas de carbono, lo que equivale al 15% de la biomasa total. Un censo del proyecto Deep Carbon Observatory publicado en diciembre de 2018 arroja una cifra menor de hasta 23 mil millones de toneladas de carbono.
| Ubicación geográfica | Número de celdas (× 10 29) | Miles de millones de toneladas de carbono |
|---|---|---|
| fondo marino | 2,9 hasta 50 | 4.1 hasta 303 |
| Mar abierto | 1.2 | 1,7 hasta 10 |
| Suelo terrestre | 2.6 | 3,7 hasta 22 |
| Subsuelo terrestre | 2,5 hasta 25 | 3,5 hasta 215 |
Biomasa global
Biomasa por forma de vida Las estimaciones de la biomasa global de especies y grupos de nivel superior no siempre son consistentes en la literatura. La biomasa global total se ha estimado en alrededor de 550 mil millones de toneladas C. La mayor parte de esta biomasa se encuentra en la tierra, con solo 5 a 10 mil millones de toneladas de C en los océanos. En tierra, hay aproximadamente 1.000 veces más biomasa vegetal ( fitomasa) que biomasa animal ( zoomasa). Aproximadamente el 18% de esta biomasa vegetal es consumida por los animales terrestres. Sin embargo, en el océano, la biomasa animal es casi 30 veces mayor que la biomasa vegetal. La mayor parte de la biomasa de las plantas oceánicas es consumida por los animales marinos.
| nombre | número de especies | fecha de estimación | recuento individual | masa viva media del individuo | porcentaje de biomasa (seca) | número total de átomos de carbono | biomasa seca global en millones de toneladas | biomasa húmeda (fresca) global en millones de toneladas | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Terrestre | Humanos | 1 | 2019 | 7.7 mil millones | 50 kg (niños incluidos) | 30% | 4.015 × 10 36 | 105 | 385 |
| 2005 | 4.63 mil millones | 62 kg (excluidos niños) | 287 | ||||||
| Vacas | 1 | 1.3 mil millones | 400 kilogramos | 30% | 156 | 520 | |||
| Ovejas y cabras | 2 | 2002 | 1,75 mil millones | 60 kilogramos | 30% | 31,5 | 105 | ||
| Pollos | 1 | 24 mil millones | 2 kilogramos | 30% | 14,4 | 48 | |||
| Hormigas | 12,649 | 10 7 –10 8 mil millones | 3 × 10 −6 kg (0,003 gramos) | 30% | 10-100 | 30-300 | |||
| Lombrices de tierra | gt; 7.000 | 1881 Darwin | 1.3 × 10 6 mil millones | 3 g | 30% | 1,140-2,280 | 3.800–7.600 | ||
| Termitas | gt; 2800 | 1996 | 445 | ||||||
| Marina | Ballenas azules | 1 | Pre-caza de ballenas | 340 000 | 40% | 36 | |||
| 2001 | 4.700 | 40% | 0,5 | ||||||
| Pez | gt; 10,000 | 2009 | 800-2.000 | ||||||
| Krill antártico | 1 | 1924-2004 | 7,8 × 10 14 | 0,486 g | 379 | ||||
| Copépodos (un zooplancton ) | 13.000 | 10 -6 -10 -9 kg | 1 × 10 37 | ||||||
| Cianobacterias (un picoplancton ) | ? | 2003 | 1.000 | ||||||
| Global | Procariotas (bacterias) | ? | 2018 | 1 × 10 31 celdas | 23.000 - 70.000 |
Los seres humanos comprenden alrededor de 100 millones de toneladas de la biomasa seca de la Tierra, los animales domésticos alrededor de 700 millones de toneladas, las lombrices de tierra más de 1.100 millones de toneladas y las cosechas de cereales anuales alrededor de 2.300 millones de toneladas.
La especie animal más exitosa, en términos de biomasa, bien puede ser el krill antártico, Euphausia superba, con una biomasa fresca cercana a los 500 millones de toneladas, aunque el ganado doméstico también puede alcanzar estas inmensas cifras. Sin embargo, como grupo, los pequeños crustáceos acuáticos llamados copépodos pueden formar la mayor biomasa animal de la tierra. Un artículo de 2009 en Science estima, por primera vez, la biomasa total de peces en el mundo entre 0,8 y 2 mil millones de toneladas. Se ha estimado que alrededor del 1% de la biomasa mundial se debe al fitoplancton.
-
Los pastos, árboles y arbustos tienen una biomasa mucho mayor que los animales que los consumen
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El krill antártico forma una de las biomasas más grandes de cualquier especie animal individual.
Según un estudio de 2020 publicado en Nature, los materiales artificiales o la masa antropogénica superan a toda la biomasa viva en la tierra, y el plástico solo supera la masa de todos los animales terrestres y marinos combinados.
Tasa global de producción
A nivel mundial, los hábitats terrestres y oceánicos producen una cantidad similar de nueva biomasa cada año (56,4 mil millones de toneladas de C terrestre y 48,5 mil millones de toneladas de C oceánico). La producción primaria neta es la tasa a la que se genera nueva biomasa, principalmente debido a la fotosíntesis. La producción primaria mundial se puede estimar a partir de observaciones satelitales. Los satélites escanean el índice de vegetación de diferencia normalizada (NDVI) sobre hábitats terrestres y escanean los niveles de clorofila de la superficie del mar sobre los océanos. Esto da como resultado 56,4 mil millones de toneladas C / año (53,8%), para la producción primaria terrestre, y 48,5 mil millones de toneladas C / año para la producción primaria oceánica. Por lo tanto, la producción primaria fotoautotrófica total de la Tierra es de aproximadamente 104,9 mil millones de toneladas C / año. Esto se traduce en aproximadamente 426 gC / m 2 / año para la producción terrestre (excluidas las áreas con cubierta de hielo permanente) y 140 gC / m 2 / año para los océanos.
Sin embargo, hay una diferencia mucho más significativa en las existencias en pie: mientras que representan casi la mitad de la producción anual total, los autótrofos oceánicos representan solo alrededor del 0,2% de la biomasa total. Los autótrofos pueden tener la proporción global más alta de biomasa, pero los microbios los rivalizan o los superan.
Los ecosistemas terrestres de agua dulce generan alrededor del 1,5% de la producción primaria neta mundial.
Algunos productores mundiales de biomasa en orden de tasas de productividad son
| Productor | Productividad de biomasa (gC / m 2 / año) | Árbitro | Superficie total (millones de km 2) | Árbitro | Producción total (miles de millones de toneladas C / año) |
|---|---|---|---|---|---|
| Pantanos y marismas | 2500 | 5.7 | |||
| Selvas tropicales | 2.000 | 8 | dieciséis | ||
| los arrecifes de coral | 2.000 | 0,28 | 0,56 | ||
| Camas de algas | 2.000 | ||||
| Estuarios fluviales | 1.800 | ||||
| Bosques templados | 1250 | 19 | 24 | ||
| Tierras cultivadas | 650 | 17 | 11 | ||
| Tundras | 140 | 11,5-29,8 | |||
| Mar abierto | 125 | 311 | 39 | ||
| Desiertos | 3 | 50 | 0,15 |
Ver también
- Biomasa : material biológico utilizado como fuente de energía renovable (como en bioproductos )
- Partición de biomasa
- Materia orgánica - Materia compuesta de compuestos orgánicos.
- Productividad (ecología) : tasa de generación de biomasa en un ecosistema
- Grupos nutricionales primarios
- Existencias en pie : medición de la población por unidad de área o unidad de volumen
- Lago Pohjalampi : un estudio de manipulación de biomasa
- Lista de especies de peces de importancia comercial : animales acuáticos que se capturan comercialmente en las mayores cantidades
Referencias
Otras lecturas
- Foley JA, Monfreda C, Ramankutty N, Zaks D (julio de 2007). "Nuestra parte del pastel planetario". Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América. 104 (31): 12585–6. Código Bibliográfico : 2007PNAS..10412585F. doi : 10.1073 / pnas.0705190104. PMC 1937509. PMID 17646656.
- Haberl H, Erb KH, Krausmann F, Gaube V, Bondeau A, Plutzar C, Gingrich S, Lucht W, Fischer-Kowalski M (julio de 2007). "Cuantificar y cartografiar la apropiación humana de la producción primaria neta en los ecosistemas terrestres". Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América. 104 (31): 12942–7. Código bibliográfico : 2007PNAS..10412942H. doi : 10.1073 / pnas.0704243104. PMC 1911196. PMID 17616580.
- Purves WK, Orians GH (2007). Vida: La ciencia de la biología (8ª ed.). WH Freeman. ISBN 978-1-4292-0877-2.
enlaces externos
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