Productividad primaria y biomagnificación en las cadenas tróficas

Esta lección es parte de Temario de Biología de Undécimo año Lección 6 de 20

Por Andrea del Carmen actualizado el 26 de octubre de 2026 11 min de lectura

Toda la vida de un ecosistema depende de lo que fabrican sus productores. Un bosque lluvioso o un mar rico en fitoplancton pueden sostener muchísimos animales; un desierto, muy pocos. La cantidad de materia orgánica que producen las plantas, las algas y el fitoplancton se llama productividad primaria, y depende de la luz, el agua, la temperatura y los nutrientes.

Por las mismas cadenas tróficas que transportan alimento también pueden viajar sustancias tóxicas. En esta lección vas a ver qué controla la productividad primaria y por qué algunos contaminantes se van concentrando de un nivel a otro, un proceso llamado biomagnificación o amplificación biológica.

Definición

La productividad primaria es la cantidad de materia orgánica que fabrican los productores de un ecosistema en un tiempo dado. La productividad primaria bruta es todo lo que producen por fotosíntesis; la productividad primaria neta es lo que queda después de restar lo que los propios productores gastan en su respiración. La biomagnificación es el aumento de la concentración de una sustancia tóxica a medida que se sube por la cadena trófica.

La productividad primaria sostiene al ecosistema#

Los productores captan dióxido de carbono durante la fotosíntesis y lo convierten en azúcares y otras moléculas orgánicas. Pero también respiran, y en la respiración devuelven al aire parte de ese dióxido de carbono. La NASA describe la productividad primaria neta justamente así: cuánto dióxido de carbono toma la vegetación durante la fotosíntesis menos cuánto libera cuando respira.

Fórmula

PPN = PPB − R

PPN es la productividad primaria neta, PPB la productividad primaria bruta y R lo que gastan los productores en su respiración. Se expresa, por ejemplo, en gramos de carbono o de materia seca por metro cuadrado y por año.

La productividad primaria neta es lo que de verdad queda disponible para el resto de la comunidad: es el alimento de los herbívoros y, a través de ellos, de todos los demás consumidores. Por eso se dice que la vida de un ecosistema está establecida por la energía que captan sus productores.

Ejemplo. Supón que las plantas de un bosque producen por fotosíntesis 2400 g de materia orgánica por metro cuadrado en un año y gastan 1400 g en su respiración. ¿Cuál es la productividad primaria neta?

Solución. PPN = PPB − R = 2400 − 1400 = 1000 g por metro cuadrado al año. Esos 1000 g son la materia orgánica que queda en hojas, tallos, raíces, frutos y semillas, disponible para los consumidores y los desintegradores.

Luz, agua y temperatura: los límites en tierra firme#

Según la NASA, los bosques tropicales lluviosos son, en general, los lugares más productivos de la Tierra: tienen agua y calor durante todo el año, aunque la nubosidad frecuente puede restarles luz. Donde falta alguno de esos factores, la productividad baja. Ese factor que está en menor cantidad respecto a lo que se necesita, y que frena el crecimiento aunque los demás sobren, se llama factor limitante.

Un estudio publicado en 2003 y difundido por la NASA estimó que la falta de agua limita el crecimiento del 40 % de la vegetación de la Tierra, la temperatura el 33 % y la falta de luz el 27 %, aunque en muchos lugares esos factores actúan juntos.

Factor	Cómo influye	Ejemplo de dónde limita, según la NASA
Agua	Sin agua suficiente, las plantas cierran sus estomas y hacen menos fotosíntesis	En los bordes del desierto del Sahara, en África
Temperatura	El frío vuelve muy lentos los procesos de la planta	En las latitudes altas del norte
Luz	Es la fuente de energía de la fotosíntesis	En los trópicos, por la nubosidad frecuente
Nutrientes	Sin nitrógeno, fósforo y otros minerales, el productor no puede formar sus tejidos	En el centro de los grandes giros oceánicos, donde el fitoplancton escasea

Nutrientes y productividad en el mar: el caso de Papagayo#

En el mar, los productores principales son el fitoplancton. Según la NASA, su crecimiento depende del dióxido de carbono, la luz solar y nutrientes como el nitrato, el fosfato y el silicato, además de pequeñas cantidades de hierro. La luz abunda en la superficie, pero los nutrientes suelen estar en el agua profunda. Por eso las zonas de afloramiento, donde el viento mueve corrientes que suben el agua profunda cargada de nutrientes, están entre los ecosistemas oceánicos más productivos, mientras que en el centro de los grandes giros oceánicos el fitoplancton escasea por falta de nutrientes. La NASA estima que, gracias a esa productividad cerca de la superficie, el océano es aproximadamente tan productivo como la tierra firme.

Costa Rica tiene un ejemplo cercano. Un estudio publicado en 2015 por investigadores de la UCR y de otras instituciones registró que el golfo de Papagayo, en Guanacaste, tiene cambios estacionales marcados causados por un afloramiento costero impulsado por el viento. En los picos de afloramiento, las concentraciones de fosfato, amonio y nitrato aumentaron de 3 a 15 veces, y esa mayor disponibilidad de nutrientes desencadenó varias floraciones sucesivas de fitoplancton.

Cuando sobran nutrientes: la eutrofización#

Más nutrientes no siempre es mejor. La NOAA llama eutrofización al proceso que ocurre cuando el ambiente se enriquece de nutrientes, y entre las medidas para evitarlo menciona mejorar el tratamiento de las aguas residuales y aplicar buenas prácticas agrícolas. El exceso de nutrientes provoca floraciones de algas y aguas con poco oxígeno: cuando el fitoplancton muere y se hunde, las bacterias que lo descomponen gastan el oxígeno del agua. El resultado pueden ser zonas muertas y mortandad de peces.

El paso de tóxicos por las cadenas alimenticias#

Algunas sustancias se comportan de manera muy distinta a los nutrientes. Son persistentes, porque tardan mucho en descomponerse, y se disuelven en las grasas, así que el organismo que las ingiere las guarda en sus tejidos en lugar de eliminarlas. La Agencia de Protección Ambiental de EE. UU. (EPA) explica que estos contaminantes avanzan por la cadena alimenticia acumulándose en la grasa corporal de los seres vivos y se concentran cada vez más al pasar de un organismo a otro.

Conviene distinguir dos conceptos:

Bioacumulación: según la OMS, ocurre cuando una sustancia se presenta en un organismo a concentraciones más altas que en su entorno. Pasa dentro de un mismo individuo, que la va tomando del agua o del alimento a lo largo de su vida.
Biomagnificación: es la concentración de tóxicos en un organismo que resulta de comer otras plantas o animales. La concentración aumenta de un nivel trófico al siguiente.

La ley del diezmo ayuda a entender por qué ocurre. Un depredador necesita comer una gran cantidad de presas a lo largo de su vida, porque solo una pequeña parte de la energía de esas presas, alrededor de una décima parte, termina convertida en su propio cuerpo; el resto lo gasta en vivir y se pierde como calor. El tóxico persistente, en cambio, no se pierde: se queda y se suma. Por eso la concentración más alta se encuentra en los depredadores tope.

Ejemplo. Supón que cada pez pequeño de una laguna tiene 0,2 microgramos de un plaguicida persistente en su grasa y que una garza se come 3000 de esos peces en un año sin eliminar el plaguicida. ¿Cuánto plaguicida acumula la garza? Si cada pez pesa 10 g y la garza pesa 1500 g, ¿cuántas veces más concentrado está el plaguicida en la garza?

Solución. La garza acumula 0,2 × 3000 = 600 microgramos. En el pez la concentración es 0,2 ÷ 10 = 0,02 microgramos por gramo; en la garza es 600 ÷ 1500 = 0,4 microgramos por gramo. Como 0,4 ÷ 0,02 = 20, el plaguicida está 20 veces más concentrado en la garza que en los peces que comió. Los números son supuestos, pero el mecanismo es el de la biomagnificación.

Dos casos documentados: el mercurio y el DDT#

El mercurio en los peces#

Según la OMS, ciertas bacterias pueden transformar el mercurio liberado al ambiente en metilmercurio, que se acumula en los peces y los mariscos. Los grandes peces depredadores pueden contener niveles elevados, y la exposición de las personas se produce principalmente al consumir pescado o mariscos que lo contienen. El mercurio puede ser tóxico para los sistemas nervioso, digestivo e inmunitario, y la exposición al metilmercurio es peligrosa para el feto. Según la OMS, su liberación continua al ambiente por las actividades humanas, su presencia en la cadena alimentaria y sus efectos en la salud llevaron a los gobiernos a adoptar en 2013 el Convenio de Minamata sobre el mercurio. Para repasar el sistema que más afecta, mira la lección sobre el sistema nervioso.

El DDT y las aves rapaces#

El DDT es un plaguicida muy persistente en el ambiente que se acumula en los tejidos grasos. En Estados Unidos, la EPA prohibió en 1972 la mayoría de sus usos por sus efectos sobre la vida silvestre. Los estudios relacionaron el DDT y su producto de degradación, el DDE, con el adelgazamiento de la cáscara de los huevos de las aves rapaces y con la disminución de las poblaciones del águila calva y de otras aves de presa. Según la EPA, en los años que siguieron a la prohibición esas poblaciones se recuperaron poco a poco.

Los dos casos muestran el mismo patrón: el contaminante entra en concentraciones bajas en la base de la cadena y alcanza sus niveles más altos en los depredadores tope, entre ellos el ser humano cuando consume esos animales.

Qué se puede hacer#

Usar los plaguicidas solo cuando hacen falta, en la dosis indicada en la etiqueta, y nunca lavar los equipos de aplicación en ríos o quebradas.
Evitar que los fertilizantes y las aguas residuales lleguen a ríos, lagos y costas, para prevenir la eutrofización.
Desechar los productos que contienen sustancias tóxicas en los sitios de recolección autorizados, y no en la basura común ni en el agua.
Valorar los afloramientos, manglares y bosques como zonas de alta productividad que sostienen la pesca y la biodiversidad.

Ponte a prueba#

¿Qué diferencia hay entre la productividad primaria bruta y la neta?#

La bruta es toda la materia orgánica que los productores fabrican por fotosíntesis. La neta es lo que queda después de restar lo que los propios productores gastan en su respiración: PPN = PPB − R. Por ejemplo, si un pastizal produce 3500 g por metro cuadrado al año y gasta 2000 g en respirar, su productividad neta es de 1500 g, que es lo disponible para los consumidores.

¿Por qué las zonas de afloramiento, como el golfo de Papagayo, son tan productivas?#

Porque el viento mueve corrientes que suben a la superficie agua profunda cargada de nutrientes, como nitrato y fosfato. En la superficie ya hay luz, así que el fitoplancton tiene todo lo que necesita para crecer. En el golfo de Papagayo, durante los picos de afloramiento, los nutrientes aumentaron varias veces y se produjeron floraciones sucesivas de fitoplancton.

¿En qué se diferencia la bioacumulación de la biomagnificación?#

La bioacumulación ocurre dentro de un mismo organismo, que va guardando una sustancia hasta tenerla en mayor concentración que en su entorno. La biomagnificación ocurre a lo largo de la cadena trófica: como cada consumidor come muchas presas que ya contenían la sustancia, la concentración aumenta de un nivel al siguiente y es mayor en los depredadores tope.

¿Por qué los peces depredadores grandes pueden tener más mercurio que los peces pequeños?#

Porque el metilmercurio es persistente y se queda en el cuerpo. Un pez depredador grande come muchísimos peces pequeños a lo largo de su vida, y cada uno le aporta su carga de mercurio. Gran parte de la energía de esas presas se pierde como calor, pero el mercurio se acumula, así que su concentración aumenta en cada nivel trófico.

¿Cómo afectó el DDT a las aves rapaces?#

El DDT es persistente y se acumula en la grasa, así que se fue concentrando por la cadena alimenticia hasta llegar a las aves rapaces, que están en lo alto. El DDT y su producto de degradación, el DDE, se relacionaron con el adelgazamiento de la cáscara de sus huevos y con la disminución de poblaciones como la del águila calva. Tras la prohibición de 1972 en Estados Unidos, se recuperaron poco a poco.