Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

PAR → ATP, NADPH ~34%-os hatékonyság a további lépések (CO2 redukció, szubsztrát regeneráció, transzport, új vegyületek szintézise, légzési folyamatok.

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "PAR → ATP, NADPH ~34%-os hatékonyság a további lépések (CO2 redukció, szubsztrát regeneráció, transzport, új vegyületek szintézise, légzési folyamatok."— Előadás másolata:

1 PAR → ATP, NADPH ~34%-os hatékonyság a további lépések (CO2 redukció, szubsztrát regeneráció, transzport, új vegyületek szintézise, légzési folyamatok (iongrádiensek fenntartása, biomassza fenntartási légzése)) során az eredő hatékonyság jelentősen csökken. A vegetációs periódus hosszát is tekintetbe véve → az energiaátalakítás hatékonysága 3% alatti még a trópusi esőerdők esetében is (cukornád-ültetvények →7%) A növekedés „költsége”: 0.557gC/g képzett száraztömeg→ a növekedési légzés „költsége” %-os A CO 2 -felvétel korlátai (PAR, CO 2 cc, víz,T) emelkedő légköri CO2-szint, vegetáció válaszai levél-élethossz ↔ fotoszintetikus aktivitás turnover, N-tartalom SLA (támasztószövetek) védekezés (lignin, tannin) Az állományok felső szintjei, → a felületi határréteg vastagsága miatt is (+PAR lim.) a legproduktívabbak. állomány vs levél Pn-PAR telítődése

2 Produkció= termelés-fogyasztás~fotoszintézis-légzés Légzés, respiráció mitokondriális légzés →oxidatív foszforiláció ~ a glükóz elégetése révén nyer ATP-t a fenntartási, a növekedési légzéshez, továbbá az ionfelvételhez (aktív) →floem transzport, tápanyagok aktív transzporttal való felvétele fenntartási: - lipid- és fehérje-turnoverek (kicserélődés) energiaigénye növekedési: - az egyes vegyületek előállításához szükséges energia ionfelvétel: - grádienssel szemben működő ionpumpák energiaigénye A növekedés költségei (légzési veszteség C-ben): Cukrok, poliszacharidok, nukleinsavak: mg C Fehérjék: 650 mg C Lignin: 930 mg C Lipidek 1200 mg C (már megkötött C) kell 1 g létrehozásához Átlag: 557 mg C légzési veszteség mellett történik 1 g fitomassza produkciója.

3 Egyedi szintű produkció Produktivitás – a produkciós folyamat intenzitása produktum - „ eredménye Allokáció: a növekedés megoszlása a növény részei (hajtás, gyökérzet, virágzat) között Liebig törvénye: - a növekedést az egyes elemek különböző mértékben határozzák meg - a leginkább korlátozó elem mennyisége határozza meg a maximális növekedési sebességet Egyedi produkciós mutatók – a növény morfológiája, „levelessége” (allokáció) Nettó asszimilációs ráta (NAR) g.m -2 nap „egységnyi teljesítmény” Levélfelület-arány (LAR) m 2.g -1 „egységnyi munkaerő” Relatív növekedési ráta (RGR) nap -1 RGR= NAR * LAR SLA

4 A szigmoid növekedési görbe a tömeg (hossz) időbeli alakulását adja meg, a növekedés aktuális sebessége ennek a görbének a (t időpontban vett) meredeksége → abszolút növekedési ráta/sebesség (g.nap-1) RGR → (ln(W2)-ln(W1))/(t2-t1) /W, W’, W’’/

5 Állományszintű produkciós folyamatok a fény elnyelődése a lombsátorban, levélfelület-index (LAI, leaf area index, m 2 /m 2 ) I=I o e -kL I o : beeső PAR. I: a lombsátor alatt mért PAR, k: extinckiós együttható, L: LAI Bruttó primer produkció (GPP, Gross Primary Prodcution) Nettó primer produkció (NPP, Net Primary Production) fitomassza, produkció (gm -2 ), produktivitás (gm -2 év -1 ) NPP=GPP-R autotróf, (~0.5*GPP) (degree days, T=summa(T napi közép -T base ) és NPP=dB+L+A (dB: tömeggyarapodás, L: legelés, A: avar) (NEP: nettó ökoszisztéma produkció) NEP=NPP-R heterotróf - egyéb C-veszteségek (kimosódás, metán emisszió, diszturbancia) (éves időskálák, vegetációs periódus hossza fontos)

6 Land sink… Nettó Primer Produkció: NPP=GPP- R autotróf (R: légzés) Nettó Ökoszisztéma Produkció: NEP=NPP-R heterotróf Nettó Biom Produkció (NBP, ~ az ökoszisztémában maradó szén) NBP=NEP-D D:zavarás (disturbance), → tüzek(↑), betakarítás(↑), trágyázás(↓) Net Ecosystem Exchange ( nettó ökoszizstéma gázcsere) : NEE=-NEP Gross Primary Production ( bruttó primer produkció) : GPP=-NEE+R ecosystem Az NEE mérhető közvetlenül

7 A megkötött szervesanyag sorsa a C-tárolás (klímavédelem) szempontjából GPP vs légzési komponensek (tápláléklánc) és zavarás NEP: nettó ökoszisztéma produkció NBP: nettó biom produkció (regionális skála) tér és időskála (levél, növényi állomány, ökoszisztéma

8 Ökoszisztémák élőlények (biotikus) környezetük (abiotikus, levegő, víz, talaj, sugárzó energia) NPP, GPP, Ra, Rh biomassza, élő és holt fitomassza NPP=GPP-Ra,NEP=NPP-Rh NBP=NEP-F zavarás GPP Autotróf légzés NPP herbivorok szaprofiták légzése 100 J1-10 J NEP NBP, nettó biom produkció NEP, nettó ökoszisztéma produkció F zavarás →zavarásból eredő (C-)veszteségek NBP

9

10 A föld alatti, föld feletti biomassza és a talaj széntartalma

11 Biomassza piramis terresztris pelagikus reprodukciós ciklus hosszúrövid Energia piramis

12 Produkciós hatékonyság Primer produkció: fotoszintetikus produkció energiatartalma/ abszorbeált PAR mennyisége Trópusi esőerdők: 2% Mérsékelt öv: 1% alatt Szekunder produkció: szekunder produkció energiatatartalma/ felvett táplálék energiatartalma A fogyasztási hatékonyságot az asszimilációs hatékonysággal (a véráramba jutó és a felvett energia hányadosa), majd az eredményt a produkciós hatékonysággal (az asszimilált és a produkcióra fordított energia hányadosa) szorozva kapjuk meg az adott szint trofikus (táplálkozási) szint hatékonyságát. Etroph=Efogyasztási * Easszimilációs*Eprodukciós Biomassza piramis Szárazfölditengeri Produkciós hatékonyság (az asszimiláció %-a) Homeoterm állatok madarak1.3 kisemlősök1.5 nagytestű emlősök3.1 Poikiloterm állatok halak és államalkotó rovarok9.8 nem államalkotó rovarok40.7 herbivorok38.8 karnivorok55.6 detritusz-fogyasztó rovarok47.0 egyéb (nem rovar) gerinctelenek25 herbivorok20.9 karnivorok27.6 detritusz-fogyasztó gerinctelenek 36.2 Gerincteleneknél a kisebb respirációs veszteség miatt nagyobb a hatékonyság

13 - Az emissziók hozzávetőlegesen 40%-át veszi fel a terresztris vegetáció - Az öreg erdők nagy jelenleg is mennyiségben veszik fel a szenet (vö, a klimax társulás produktivitása koncepció). - Megőrzésük ezért a klímavédelem szempontjából fontos feladat. -Az új telepítésű erdők: a telepítést követően legalább 10 év szükséges ahhoz hogy forrásból nyelővé váljanak. - A megkötött C 30%-a éves kicserélődési idejű szénformákhoz kötve a talajban marad Large sinks credits have been given to specific countries and will be traded.... Kyoto C-mérleg Amiért érdekes

14 Mit mérünk? Levél szint –µmolCO 2.m -2 (levél) s -1 Állomány-szint –µmolCO 2.m -2 (földfelszín) s -nap, év - NEE=NPP-R H - NPP=BPP-R A Növényi légzés és heterotróf légzés (R A,R H ) Nettó Primer Produkció (NPP) Bruttó Primer Produkció (BPP) Nettó Ökoszisztéma Gázcsere, → Net Ecosystem Exchange (NEE, „nyelő” és „forrás”)

15 nettó ökoszisztéma CO 2 gázcserét (NEE) (félórás átlagok → napi → és éves összegek) mérjük. Ez a terület CO 2 forrás↑(pozitív előjelű), vagy nyelő↓ (negatív előjelű) aktivitását adja: szén(dioxid)mennyiség/(földterület.időegység) gCO 2 m -2 év -1, gCm -2 év -1 Örvény kovariancia vagy eddy kovariancia A CO 2 -koncentráció (molm -3 ) és a szél (↑↓, ms -1 ) kovarianciája (molm -2.s -1 ), 10Hz ~ a mérés síkja

16 Eddy kovariancia Légörvények vertikális szélsebesség (↓↑) és CO 2 koncentráció Az nettó ökoszisztéma CO 2 gázcserét ( NEE ) (félórás átlagok → napi → és éves összegek) mérjük. Ez a terület CO 2 forrás↑(pozitív előjelű), vagy nyelő↓ (negatív előjelű) aktivitását adja meg: szén(dioxid)mennyiség/(földterület.időegység) gCO 2 m -2 év -1, gCm -2 év -1

17 concentration * speed → flux mol.m -3 * m.s -1 → mol.m -2.s -1 By definition: downward fluxes are negative, upward fluxes are positive

18 Az NEE szezonális és napi dinamikája

19

20 NDVI=(NIR-VIS)/(NIR+VIS) NDVI: normalised difference vegetation index NIR: közeli infravörös energiája (a zöld levelek reflexiója itt nagy) VIS: látható fény energiája (ebben a tartományban →klorofill, a fény abszorpciója)

21 Minél nagyobb az NDVI értéke, annál nagyobb az adott terület produktivitása

22 Nettó primer produkció (g/m2/év) A vegetációs periódusra integrált NDVI.. -vegetációs periódus hossza évi középhőmérséklet (hőösszeg), csapadékösszeg

23 Biom típus/NPP, biomassza (Whittaker 1973) Terület 10 6 km 2 NPP gm -2 év -1 Összes NPP t.év -1 Átlagos BM.tömeg kg.m -2 Trópusi esőerdő Trópusi lombhullató erdő Mérsékelt övi esőerdő Mérsékelt övi lombhullató erdő7 (10.4) Boreális erdők12 (13.4) Szavannák Mezőgazdasági területek Cserjés területek (macchia) Mérsékeltövi gyepek Tundra Száraz bozótosok Szikla, jég és homok (sivatagok) Láp és mocsár Tavak és folyók Szárazföldi +Édesvízi

24 A trópusi esőerdők NPP-jéhez fogható a lápok, mocsarak, korallzátonyok és „alga-ágyak” (kontinentális selfek) NPP-je. A trópusi esőerdők a Föld felszínének 4%-át foglalják el, biomasszájuk (és produktivitásuk) viszont ¼-e az összes biomasszának. kicserélődési idők (avarbomlás) néhány (~10) hét (trópusi erdő) – néhány év (mérsékelt övi tűlevelű növényállományok)

25 A nyílt óceánok területi aránya (71%) az alacsony produktivitás ellenére az esőerdőkéhez hasonló összes NPP-t ad.

26 GPP Reco NEE Skálák (nap, év) Közvetlen fluxus-mérés (eddy-módszer) Aerodinamikus v. grádiens m. kiegészített Bowen-arány m.

27 Dekompozíció Jelentősége: az elhalt biomassza lebontása, a tápanyagok újra felvehetővé tétele a növények számára Reszorpció: avarhullás előtt a növény a tápanyagok jelentős részét a levélből máshová transzportálja Mitől függ? – klíma (hőmérséklet, víztartalom), input mennyisége, minősége, talajtulajdonságok – esőerdők, humuszképződés - talajtermékenység SOM (soil organic matter): A bomlási folyamatok során a már nem felismerhető darabokat tartalmazó frakciót nevezzük a talaj szervesanyagának Elfolyás révén sok tápanyag távozhat az ökoszisztémából Fragmentáció: darabolás – talajfauna nagy szerepe Fő lebontó szervezetek: gombák és baktériumok (80-90%-ban felelősek a lebontásért, gyökérkapcsolt és nem gyökérkapcsolt organizmusok) – nem egyenletes eloszlás a talajban

28 Dekompozíció, a szerves anyag lebomlása (lebontók -- a felvett energia (GPP) legnagyobb része áthalad) NPP Avarképződés és dBLA bomlás (exponenciális) A t =A 0 e -kt A t,0 : az avar tömege a t-ik és a 0-ik időpillanatban e: a természetes logaritmus alapszáma k: a bomlási ráta (1/év) 1/k: átlagos tartózkodási idő k= éves avarmennyiség/a talajon lévő avarmennyiség k=0.1 → mérsékeltövi fenyvesek..... k=4→trópusi erdő) kezdeti lignin:nitrogén (C:N) arány bomlási ráta (k) „Priming” : a bomlás sebessége a rizoszférában gyorsabb, mint az egyéb talajrétegekben oka: a lebontó mikroorganizmusok a gyökerektől „kapott” cukrot közvetlenül használják az egyéb (időseb) szervesanyagok bontásához.

29


Letölteni ppt "PAR → ATP, NADPH ~34%-os hatékonyság a további lépések (CO2 redukció, szubsztrát regeneráció, transzport, új vegyületek szintézise, légzési folyamatok."

Hasonló előadás


Google Hirdetések