E16 Transporte de Masa y Energía en el Ecosistema

Tópico

El ecosistema terrestre intercambia continuamente carbono, agua y energía con la atmósfera. El balance neto de estos intercambios resulta, en cada momento, de los flujos que se producen desde el ecosistema hacia la atmósfera y desde la atmósfera hacia el ecosistema.

En el caso del carbono, la productividad primaria bruta cuantifica cuánto carbono fija la vegetación mediante la fotosíntesis, mientras que la respiración del ecosistema cuantifica cuánto carbono se libera nuevamente hacia la atmósfera como resultado de la respiración de la vegetación y de los organismos del suelo. La diferencia entre ambos procesos determina el intercambio neto de carbono del ecosistema. Cuando la productividad primaria bruta supera a la respiración del ecosistema, el balance favorece la captura de carbono y el ecosistema funciona como sumidero; cuando la respiración supera a la productividad primaria bruta, el balance favorece la liberación de carbono y el ecosistema funciona como fuente.

En el caso del agua, la evapotranspiración cuantifica la transferencia de agua desde el ecosistema terrestre hacia la atmósfera. Incluye principalmente la transpiración de la vegetación y la evaporación desde el suelo y desde superficies húmedas de la vegetación. De esta manera, la evapotranspiración conecta directamente al ecosistema con el ciclo hidrológico: el vapor de agua transferido a la atmósfera pasa a formar parte de la circulación atmosférica del agua y puede posteriormente retornar a la superficie en forma de precipitación, ya sea sobre el mismo territorio o en otras regiones.

Estos intercambios pueden estudiarse a escala de ecosistema mediante la técnica de covarianza de vórtices turbulentos utilizada en las torres de flujo. Una torre mide continuamente las fluctuaciones rápidas de la velocidad vertical del aire junto con las concentraciones de CO₂ y vapor de agua, lo que permite determinar los flujos turbulentos netos de carbono y agua entre la superficie y la atmósfera. También permite cuantificar componentes del intercambio de energía, como los flujos de calor sensible y latente.

En el caso del carbono es importante distinguir entre lo que la torre mide directamente y lo que posteriormente se deriva de esas mediciones. La torre determina el intercambio neto de CO₂ del ecosistema, pero ese intercambio es el resultado combinado de dos procesos opuestos: la captura de carbono mediante fotosíntesis y su liberación mediante respiración. Por ello, la productividad primaria bruta y la respiración del ecosistema no se miden independientemente de forma directa mediante la torre, sino que se estiman separando posteriormente el intercambio neto observado mediante procedimientos de partición. La gran ventaja de la covarianza de vórtices es que integra los intercambios que ocurren sobre un área extensa alrededor de la torre, permitiendo observar el comportamiento conjunto del ecosistema sin tener que medir individualmente cada planta, cada porción de suelo o cada uno de los procesos que contribuyen al flujo total.

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