La cantidad total de energía adquirida por los productores primarios en un ecosistema se denomina producción primaria bruta (PPB). Sin embargo, de esta energía, los productores utilizan algunos para los procesos metabólicos, y algunos se pierden como calor, disminuyendo la cantidad de energía disponible al siguiente nivel trófico. La cantidad restante de energía utilizable se denomina productividad primaria neta (PPN). En los ecosistemas terrestres, la PPN es impulsada por el clima, mientras que la penetración de la luz y la disponibilidad de nutrientes impulsan la PPN en los ecosistemas acuáticos.

La producción primaria bruta

La energía puede ser adquirida por los organismos de tres maneras: fotosíntesis, quimiosíntesis y por el consumo de otros organismos. Los autótrofos, o los productores, sintetizan sus alimentos. Los quimioautótrofos se producen en ecosistemas donde la luz solar no está disponible y utilizan los productos químicos como fuente de energía, como el sulfuro de hidrógeno, H₂S, procedente de las fuentes hidrotermales del océano profundo, mientras que los fotoautótrofos transforman la energía de la luz solar en energía utilizable para el resto de los organismos de un ecosistema. La velocidad a la que estos productores obtienen y transforman esta energía se conoce como la producción primaria bruta (PPB) del ecosistema, que también es una medida de la cantidad total de energía acumulada por los productores primarios en un ecosistema.

La producción primaria neta

Sin embargo, no toda la energía obtenida por los productores está disponible para su uso por otros organismos en el ecosistema. Durante la quimiosíntesis y la fotosíntesis, la energía es utilizada por los productores primarios para alimentar su respiración celular, y una parte se pierde en forma de calor como subproducto de los procesos metabólicos. La energía sobrante después de la respiración y el metabolismo por los productores primarios se conoce como producción primaria neta (PPN), que luego está disponible para los consumidores primarios en el siguiente nivel trófico.

La PPN de los ecosistemas

Los ecosistemas con la PPN más alta son las selvas tropicales húmedas y los estuarios influenciados por temperaturas cálidas, alta humedad y una afluencia de nutrientes. Los ecosistemas de baja productividad incluyen los desiertos y el ártico, que son secos y demasiado calurosos o demasiado fríos para que las plantas crezcan a un ritmo elevado.

En los ecosistemas acuáticos, las cantidades de luz y nutrientes controlan la producción primaria. La profundidad de la penetración de la luz impulsa una alta productividad primaria tanto en aguas costeras poco profundas como en la superficie de los océanos profundos y los lagos. El fitoplancton, que produce casi el 40% del oxígeno de la tierra, prospera en la superficie de las aguas marinas y dulces profundas, mientras que en aguas poco profundas, prosperan arrecifes de coral y plantas acuáticas de gran diversidad.

Las áreas de entrada de nutrientes tienen niveles excepcionalmente altos de producción primaria. Ejemplos son los estuarios donde el agua dulce rica en nitrógeno se mezcla con agua salada, o los afloramientos oceánicos donde la materia orgánica del océano profundo circula hacia la superficie. La entrada de macronutrientes, como el fósforo y el nitrógeno, aumenta la producción primaria, ya que estos son factores limitantes del crecimiento de los organismos fotosintetizadores. Una afluencia excesiva de estos nutrientes de la escorrentía agrícola puede causar un crecimiento exponencial en las poblaciones de algas y fitoplancton, agotando el agua de oxígeno y afectando negativamente a la flora y fauna acuática, un proceso conocido como eutrofización.