Transcript Produkció

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.
A CO2-felvétel korlátai (PAR, CO2cc, víz,T)
emelkedő légköri CO2-szint, vegetáció
válaszai
levél-élethossz ↔ fotoszintetikus aktivitás
turnover, N-tartalom
SLA (támasztószövetek)
védekezés (lignin, tannin)
A növekedés „költsége”: 0.557gC/g
száraztömeg→ a növekedési légzés
„költsége” 25%-os
Az állományok felső szintjei, → a
felületi határréteg vastagsága miatt is
(+PAR lim.) a legproduktívabbak.
állomány vs levél Pn-PAR
telítődése
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
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-2nap-1 ----- „egységnyi teljesítmény”
Levélfelület-arány (LAR) m2.g-1
„egységnyi munkaerő”
Relatív növekedési ráta (RGR) nap-1
RGR= NAR * LAR
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)
Állományszintű produkciós folyamatok
a fény elnyelődése a lombsátorban, levélfelület-index (LAI, leaf area index, m2/m2)
I=Ioe-kL
I: beeső PAR. Io: 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-2év-1)
NPP=GPP-Rautotróf, (~0.5*GPP)
(degree days, T=summa(Tnapi közép-Tbase)
és NPP=dB+L+A (dB: tömeggyarapodás, L: legelés, A: avar)
(NEP: nettó ökoszisztéma produkció)
NEP=NPP-Rheterotróf- egyéb C-veszteségek (kimosódás, metán emisszió, diszturbancia)
(éves időskálák, vegetációs periódus hossza fontos)
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
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-Fzavarás
Autotróf légzés
NPP
GPP
100 J
1-10 J
herbivorok
szaprofiták
légzése
karnivorok
(ragadozók)
Fzavarás →zavarásból
légzése
eredő (C-)veszteségek
NEP
NEP, nettó
ökoszisztéma
produkció
NBP, nettó biom
produkció
Biomassza piramis
terresztris
pelagikus
reprodukciós ciklus
hosszú
rövid
Energia piramis
C-mérleg
Amiért érdekes
- 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 30-100 éves kicserélődési
idejű szénformákhoz kötve a talajban marad
Large sinks credits have been given to specific
countries and will be traded.... Kyoto
Mit mérünk?
• Levél szint
– µmolCO2.m-2(levél)s-1
• Állomány-szint
– µmolCO2.m-2(földfelszín)s-nap, év
• NPP=GPP-RA
• Növényi légzés és heterotróf légzés (RA,RH)
• Nettó Primer Produkció ,NPP
• Bruttó Primer Produkció GPP
• Nettó Ökoszisztéma Gázcsere,→Net Ecosystem
Exchange (NEE, „nyelő” és „forrás”)
• GPP=-NEE+Reco, Reco=RA+RH
• - NEE=NPP-RH
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)
Minél nagyobb az NDVI értéke, annál nagyobb az adott terület produktivitása
Nettó primer produkció
(g/m2/év)
-vegetációs periódus
hossza
évi
középhőmérséklet
(hőösszeg),
csapadékösszeg
A vegetációs periódusra integrált NDVI..
Biom típus/NPP, biomassza
(Whittaker 1973)
Terület
106km2
NPP
gm-2év-1
Összes NPP
1015 t.év-1
Átlagos
BM.tömeg
kg.m-2
Trópusi esőerdő
17
2000
34
44
Trópusi lombhullató erdő
7.5
1500
11.3
36
Mérsékelt övi esőerdő
5
1300
6.4
36
Mérsékelt övi lombhullató erdő
7 (10.4)
1200
8.4
30
Boreális erdők
12 (13.4)
800
9.5
20
Szavannák
15
700
10.4
4
Mezőgazdasági területek
14
644
9.1
1.1
Cserjés területek (macchia)
8
600
4.9
6.8
Mérsékeltövi gyepek
9
500
4.4
1.6
Tundra
8
144
1.1
0.67
Száraz bozótosok
18
71
1.3
0.67
Szikla, jég és homok (sivatagok)
24
3.3
0.09
0.02
Láp és mocsár
2
2500
4.9
15
Tavak és folyók
2.5
500
1.3
0.02
Szárazföldi +Édesvízi
149
720
107.09
12.3
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)
A nyílt óceánok területi aránya (71%) az alacsony produktivitás
ellenére az esőerdőkéhez hasonló összes NPP-t ad.
GPP
Reco
NEE
Dekompozíció, a szerves anyag lebomlása
(lebontók -- a felvett energia (GPP) legnagyobb része áthalad)
NPP
Avarképződés és
dB
L
bomlás (exponenciális)
At=A0e-kt
At,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)
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.
A
kezdeti lignin:nitrogén (C:N) arány