Las plantas terrestres impulsaron un aumento de la fotosíntesis global entre 2003 y 2021, una tendencia parcialmente compensada por una débil disminución de la fotosíntesis (el proceso de utilizar la luz solar para producir alimentos) entre las algas marinas, según un estudio publicado en Nature Climate Change .
Los hallazgos podrían informar las evaluaciones de la salud planetaria, mejorar la gestión de los ecosistemas y orientar las proyecciones del cambio climático y las estrategias de mitigación.
Los organismos fotosintéticos, también conocidos como productores primarios , forman 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 o carbonada. Sin embargo, los productores primarios también liberan carbono mediante un proceso llamado respiración autótrofa, similar a la respiración.
La tasa de ganancia de carbono después de tener en cuenta la pérdida a través de 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 casi todas las demás formas de vida en un ecosistema», dijo el primer autor Yulong Zhang, científico investigador del laboratorio de Wenhong Li en la Escuela de Medio Ambiente Nicholas de la Universidad de Duke.
Como base de las redes alimentarias, la producción primaria neta determina la salud de los ecosistemas, proporciona alimentos y fibras a los seres humanos, mitiga las emisiones antropogénicas de carbono y ayuda a estabilizar el clima de la Tierra.
Las investigaciones anteriores sobre la producción primaria neta se han centrado tradicionalmente en los ecosistemas terrestres o oceánicos, lo que ha dejado lagunas en nuestra comprensión de la producción primaria neta en toda la Tierra y sus posibles implicaciones para la mitigación del clima.
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 planetaria, 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 supervisó la investigación junto con Zhang.
Información satelital
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 luego la producción primaria neta combinando datos de vegetación con otros datos ambientales, como la temperatura, la luz y la variabilidad de los nutrientes.
Los autores del nuevo estudio utilizaron seis conjuntos de datos satelitales diferentes sobre la producción primaria neta (tres para la tierra y tres para los océanos) durante los años 2003 a 2021. Utilizando métodos estadísticos, analizaron los cambios anuales en la producción primaria neta para la tierra y, por separado, para el océano.
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 cambio, el equipo identificó una disminución general de la producción primaria neta marina, de aproximadamente 100 millones de toneladas métricas de carbono al año durante el mismo período. Las fuertes disminuciones se produjeron principalmente en los océanos tropicales y subtropicales, en particular en el océano Pacífico.
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.
Factores ambientales
Para entender 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, las precipitaciones 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 terrestre se debió principalmente a las plantas en latitudes más altas, donde el calentamiento extendió las temporadas de crecimiento y creó temperaturas más favorables, y en las regiones templadas que experimentaron humedad local en algunas áreas, la expansión de los bosques y la intensificación de las tierras de cultivo», dijo Wenhong Li, profesor de Ciencias de la Tierra y del Clima en la Escuela Nicholas y coautor del estudio.
El aumento de las temperaturas pareció tener un efecto opuesto en algunas zonas oceánicas.
«El aumento de la temperatura superficial del mar probablemente redujo la producción primaria del fitoplancton en las regiones tropicales y subtropicales», añadió Cassar. «Las aguas más cálidas pueden acumularse sobre aguas más frías e interferir con la mezcla de nutrientes esenciales para la supervivencia de las algas».
Si bien la tierra impulsó el aumento general de la producción primaria mundial, el océano influyó principalmente en la variabilidad interanual, especialmente durante eventos climáticos fuertes como El Niño y La Niña, descubrieron los autores.
«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 generales
El estudio destaca el importante papel que desempeñan los ecosistemas terrestres para compensar la disminución de la producción primaria neta del fitoplancton marino, según los autores.
Pero añadieron que las disminuciones en la producción primaria neta en los océanos tropicales y subtropicales, sumadas al estancamiento en la tierra en los trópicos, pueden debilitar las bases de las redes alimentarias tropicales, con efectos en cascada sobre la biodiversidad, la pesca y las economías locales.
Con el tiempo, estas perturbaciones también podrían comprometer la capacidad de las regiones tropicales de funcionar como sumideros de carbono eficaces, intensificando potencialmente los impactos del calentamiento climático.
«Si la disminución de la producción primaria oceánica continuará —y durante cuánto tiempo y en qué medida los aumentos en la producción terrestre podrán compensar esas pérdidas— sigue siendo una pregunta clave sin respuesta con importantes implicaciones para evaluar la salud de todos los seres vivos y para orientar la mitigación del cambio climático», afirmó Zhang.
«El monitoreo coordinado a largo plazo de los ecosistemas terrestres y oceánicos como componentes integrados de la Tierra es esencial».
Más información: Comparación de las tendencias de producción biológica en la tierra y el océano, Nature Climate Change (2025). DOI: 10.1038/s41558-025-02375-1
