Los organismos fotosintéticos, también conocidos como productores primarios, constituyen la base de la cadena alimentaria y hacen posible la mayor parte de la vida en la Tierra. Utilizando la energía del Sol, los productores primarios fijan o convierten el carbono del aire en materia orgánica. Sin embargo, también liberan carbono mediante un proceso llamado respiración autótrofa, similar a la respiración. La tasa de ganancia de carbono, una vez considerada la pérdida por la respiración, se denomina producción primaria neta.
“La producción primaria neta mide la cantidad de energía que los organismos fotosintéticos capturan y ponen a disposición para sustentar prácticamente todas las demás formas de vida en un ecosistema”, afirmó el primer autor, Yulong Zhang, investigador del laboratorio de Wenhong Li en la Escuela Nicholas de Medio Ambiente de la Universidad de Duke. “Como base de las redes tróficas, la producción primaria neta determina la salud del ecosistema, proporciona alimento y fibra a los seres humanos, mitiga las emisiones antropogénicas de carbono y contribuye a la estabilización del clima terrestre”.
Para este estudio, el equipo exploró las tendencias anuales y la variabilidad de la producción primaria neta global, con un enfoque en la interacción entre los ecosistemas terrestres y oceánicos.
“Si se analiza la salud del planeta, es necesario considerar tanto los dominios terrestres como los marinos para obtener una visión integrada de la producción primaria neta. Los estudios pioneros que combinaron por primera vez la producción primaria terrestre y marina no se han actualizado sustancialmente en más de dos décadas”, afirmó el coautor Nicolas Cassar, titular de la cátedra Lee Hill Snowdon Bass en la Escuela Nicholas, quien codirigió la investigación con Zhang.
Perspectivas satelitales #
Las observaciones satelitales ofrecen una perspectiva continua sobre la fotosíntesis de las plantas y las algas marinas llamadas fitoplancton. Específicamente, instrumentos satelitales especializados miden el verdor de la superficie, que representa la abundancia de un pigmento verde llamado clorofila, producido por la vida fotosintética. Los modelos informáticos estiman la producción primaria neta combinando los datos de verdor con otros datos ambientales, como la temperatura, la luz y la variabilidad de nutrientes.
Encontraron un aumento significativo en la producción primaria neta terrestre, a una tasa de 0,2 mil millones de toneladas métricas de carbono por año entre 2003 y 2021. La tendencia fue generalizada desde las zonas templadas hasta las boreales, o de alta latitud, con una notable excepción en los trópicos de América del Sur.
En total, las tendencias en la tierra dominaron las de los océanos: la producción primaria neta mundial aumentó significativamente entre 2003 y 2021, a un ritmo de 0,1 mil millones de toneladas métricas de carbono por año.
Impulsores ambientales #
Para comprender los posibles factores ambientales en juego, el equipo analizó variables como la disponibilidad de luz, la temperatura del aire y de la superficie del mar, la precipitación y la profundidad de la capa mixta, una medida que refleja el grado de mezcla en la capa superior del océano por el viento, las olas y las corrientes superficiales.
“El cambio hacia una mayor producción primaria en la tierra se debió principalmente a plantas en latitudes más altas, donde el calentamiento ha extendido las temporadas de crecimiento y ha creado temperaturas más favorables, y en las regiones templadas que experimentaron humectación local en algunas áreas, la expansión del bosque y la intensificación de las tierras de cultivo”, dijo Wenhong Li, profesora de ciencias de la tierra y el clima en la Escuela Nicholas y coautora del estudio.
El calentamiento de las temperaturas pareció tener un efecto opuesto en algunas áreas oceánicas.
“El aumento de las temperaturas de la superficie del mar probablemente redujo la producción primaria de fitoplancton en las regiones tropicales y subtropicales”, agregó Cassar. “Las aguas más cálidas pueden superponerse a las aguas más frías e interferir con la mezcla de nutrientes esenciales para la supervivencia de las algas”.
“Observamos que la producción primaria oceánica responde mucho más fuertemente a El Niño y La Niña que la producción primaria terrestre”, dijo el coautor Shineng Hu, profesor asistente de dinámica climática en la Escuela Nicholas. “Una serie de eventos de La Niña fue en parte responsable de una inversión de tendencia en la producción primaria oceánica que identificamos después de 2015. Este hallazgo destaca la mayor sensibilidad del océano a la variabilidad climática futura”.
Implicaciones amplias #
El estudio señala el importante papel de los ecosistemas terrestres en la compensación de la disminución de la producción primaria neta entre el fitoplancton marino, según los autores.
“Si la disminución en la producción primaria del océano continuará, y cuánto tiempo y en qué medida los aumentos en la tierra pueden compensar esas pérdidas, sigue siendo una pregunta clave sin respuesta con importantes implicaciones para medir la salud de todos los seres vivos y para guiar la mitigación del cambio climático”, dijo Zhang. “Es esencial un monitoreo coordinado a largo plazo de los ecosistemas terrestres y oceánicos como componentes integrados de la Tierra”.
Cita #
- “Contrasting biological production trends over land and ocean,” (Contrastando las tendencias de producción biológica en la tierra y el océano) Zhang Y., Li W., Sun G., Mao J., Dannenberg M., Xiao J., Li Z., Zhao H., Zhang Q., Hu S., Song C. and Cassar N. Nature Climate Change, Aug. 1, 2025, DOI: 10.1038/s41558-025-02375-1.
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