Környezeti klimatológia I. Növényzettel borított felszínek éghajlata

Méret: px

Mutatás kezdődik a ... oldaltól:

Download "Környezeti klimatológia I. Növényzettel borított felszínek éghajlata"

Mária Fülöpné
5 évvel ezelőtt
Látták:

1 Környezeti klimatológia I. Növényzettel borított felszínek éghajlata Kántor Noémi PhD hallgató SZTE Éghajlattani és Tájföldrajzi Tanszék Egyszerű, kopár felszínek 1

2 Növényzettel borított felszínek Speciális jellemzők I. Energia- és víztárolás a vegetációs rendszerekben 2

3 A talaj - növény - levegő rendszer A talaj - növény - levegő rendszer vízegyenlege p = E + r (+ A) + S p - E + r (+ A) = S 3

4 Sugárzási mérleg Az elektromágneses sugárzás spektruma K: 0,15-3 µm L: µm Sugárzási mérleg Nappal: Q* = K* + L* ( + ) Éjjel: Q* = L* ( - ) 4

5 A talaj - növény - levegő rendszer energiaegyenlege Q* = Q H + Q + Q S + Q (+ Q P A ) E Speciális jellemzők II. Fotoszintézis és széndioxid cserefolyamatok 5

Autotróf szervezetek Fototrófok fényenergia Kemotrófok szervetlen vegyületek oxidációja NH 4+ Nitrosomonas, Nitrosococcus, Nitrosolobus NO 2- Nitrobacter H 2 durranógáz baktériumok

6 Autotróf szervezetek Fototrófok fényenergia Kemotrófok szervetlen vegyületek oxidációja NH 4+ Nitrosomonas, Nitrosococcus, Nitrosolobus NO 2- Nitrobacter H 2 durranógáz baktériumok denitrifikáló baktériumok Fe 2+ vasbaktériumok H 2 S thermo-acedofil kénbaktériumok Autotróf szervezetek Fototrófok fényenergia FOTOSZINTÉZIS Fotoszintézis 2 szakasza - fényszakasz - sötét szakasz 6

900-1000 nm Oxigéntermelő fotoszintézis Nem

Oxigéntermelő fotoszintézis CO 2 + 2H 2 O +

7 Autotróf szervezetek Fototrófok fényenergia FOTOSZINTÉZIS kb nm kb nm Oxigéntermelő fotoszintézis Nem oxigéntermelő fotoszintézis Fototróf szervezetek Oxigéntermelő fotoszintézis CO 2 + 2H 2 O + fényenergia (CH 2 O) + O 2 + H 2 O kb nm - PAR (Photosynthetically Active Radiation) 7

8 Kloroplasztisz Pigmentek Szárazföldi növények és zöldalgák 8

lutein (kék) klorofill - b β - karotin lutein Pigmentek Szárazföldi növények és zöldalgák Klorofillok

9 Pigmentek Szárazföldi növények és zöldalgák Klorofillok Karotenoidok klorofill - a klofofill - a (kék, vörös) klorofill - b (kék, vörös) karotinok pl. β - karotin (kék) xantofillok pl. lutein (kék) klorofill - b β - karotin lutein Pigmentek Szárazföldi növények és zöldalgák Klorofillok klofofill - a (kék, vörös) klorofill - b (kék, vörös) Karotenoidok karotinok pl. β - karotin (kék) xantofillok pl. lutein (kék) 9

Pigmentek Vörösmoszatok és cianobaktériumok Pigmentek Vörösmoszatok és cianobaktériumok Klorofillok klorofill - a (kék, vörös) klorofill - d (kék, vörös)

10 Pigmentek Vörösmoszatok és cianobaktériumok Pigmentek Vörösmoszatok és cianobaktériumok Klorofillok klorofill - a (kék, vörös) klorofill - d (kék, vörös) Karotenoidok (kék) Fikobilinek fikoeritrobilin (zöld!) fikocianobilin (narancs) allofikocianobilin (vörös) klorofill - d fikoeritrobilin fikocianobilin 10

(kék, vörös) Karotenoidok β - karotin (kék) fukoxantin (kékeszöld -

11 Pigmentek Kovamoszatok és barnamoszatok Pigmentek Kovamoszatok és barnamoszatok Klorofillok klorofill - a (kék, vörös) klorofill - c (kék, vörös) Karotenoidok β - karotin (kék) fukoxantin (kékeszöld - sárgászöld) egyéb xantifillok (kék) klorofill - c 1 fukoxantin klorofill - c 2 11

12 Fototróf szervezetek Nem oxigéntermelő fotoszintézis CO 2 + 2H 2 A + fényenergia (CH 2 O) + 2A + H 2 O kb nm Bakterioklorofillok (kék, NIR) Prokarióta szervezetek Bíborbaktériumok Zöld kénbaktériumok Zöld csúszóbaktériumok Heliobaktériumok Pigmentek - Főbb abszorpciós tartományok Chl BChl CChl klorofillok bakterioklorofillok Chlorobium klorofill PE PC Car fikoeritrinek fikocianinok karotinoidok 12

Fotoszintézis és légzés P - fotoszintézis R -

O 6 + 6 O 2 égési energia P [ kg m -2 s -1 ]

2-5 g m -2 h -1 Q P = 6-16 W m -2 Éjjel: P <

13 Fotoszintézis és légzés P - fotoszintézis R - légzés fényenergia 6 CO H 2 O C 6 H 12 O O 2 égési energia P [ kg m -2 s -1 ] P = P - R Q P [ W m -2 ] Nappal: P > R P = 2-5 g m -2 h -1 Q P = 6-16 W m -2 Éjjel: P < R P = - 1 g m -2 h -1 Q P = - 3 W m -2 Sztóma 13

Sztóma Hossz: 10-30 µm Szélesség: 10 µm 50-500 db/mm 2 0,3-1 %-a

episztomatikus amphisztomatikus Sztóma Sztómák

14 Sztóma Hossz: µm Szélesség: 10 µm db/mm 2 0,3-1 %-a a levélfelszín felületének Elhelyezkedés hiposztomatikus episztomatikus amphisztomatikus Sztóma Sztómák nyitódását-záródását befolyásoló tényezők víz napfény hőmérséklet szél CO 2 koncentráció 14

tűlevelűek sztómái Speciális jellemzők III.

15 Sztóma Alkalmazkodási bélyegek Crassulaceae-típusú savas metabolizmus xeromorf gázcserenyílások sztómakripták higromorf gázcserenyílások kiemelkedések tűlevelűek sztómái Speciális jellemzők III. A növényállomány szerkezetének hatásai a mikroklimatikus sajátságokra 15

16 Az elsődleges aktív felszín Lombozat sűrűségének változása a magassággal Levelek irányultsága 16

17 ?: Levél klímája Növény klímája Növényállomány klímája A lokális klímát nem kapjuk meg a sok mikroklíma összekombinálásából Zéró elmozdulási szint v 0 ms -1 d = 2/3 h Levelek I. Sugárzási mérleg és energiaegyenleg 17

18 Sugárzással kapcsolatos tulajdonságok ~ levelek szerkezete ~ pigmentek ~ beeső fény hullámhossza PAR (0,38-0,71 µm) NIR (0,71-4 µm) rövidhullám (0,35-3 µm) hosszúhullám (3-100 µm) α visszaverés 0,09 0,51 0,30 0,05 ψ átbocsátás 0,06 0,34 0,20 0,00 ζ elnyelés 0,85 0,15 0,50 0,95 PAR (0,38-0,71 µm) Photosynthetically Active Radiation 0,40-0,51 µm elnyelődik 0,50-0,55 µm visszaverődik 0,61-0,70 µm elnyelődik 18

19 Ideális sugárzási környezet VIS NIR hh. jó elnyelés magas visszaverőképesség jó kibocsátóképesség PAR (0,38-0,71 µm) NIR (0,71-4 µm) rövidhullám (0,35-3 µm) hosszúhullám (3-100 µm) α visszaverés 0,09 0,51 0,30 0,05 ψ átbocsátás 0,06 0,34 0,20 0,00 ζ elnyelés 0,85 0,15 0,50 0,95 Alkalmazkodás Sivatagi növények Tűlevelűek Az izolált levéllel kapcsolatos sugárzási mérleg Q* levél = K* levél + L* levél Q* levél = K* (t) + K* (a) + L* (t) + L* (a) Q* levél = (K be -K ki -K át ) (t) + (K be -K ki -K át ) (a) + (L be -L ki ) (t) + (L be -L ki ) (a) Q* levél = (K be(t) + K be(a) )(1 - α - ψ) + (L be -L ki ) (t) + (L be -L ki ) (a) 19

20 Az izolált levél energiaegyenlege Q* levél = Q H levél + Q E levél Q S 6 Wm -2 elhanyagolható Q* levél = Q H(t) + Q H(a) + Q E(t) + Q E(a) Q P 16 Wm -2 elhanyagolható Levelek II. Klíma 20

21 Hőmérsékleti többlet egy levél felszínén a levegőhőmérséklethez képest v 0,7 ms -1 gyenge turbulens áramlás T: 5-10 C (trópusokon akár 20 C) levél színe melegebb 1,5 C-kal a szél felőli oldal hűvösebb A lamináris szigetelőréteg jelentősége 21

22 Levelek III. Alkalmazkodási bélyegek Fényhiány 22

23 Meleg, száraz körülmények Túlhevülés elleni védekezés Meleg, száraz körülmények Vízhiányhoz való alkalmazkodás 23

24 Hideg, száraz körülmények 24

Hasonló dokumentumok

Környezeti klimatológia: Növényzettel borított felszínek éghajlata I.

Környezeti klimatológia: Növényzettel borított felszínek éghajlata I. Kántor Noémi PhD hallgató SZTE Éghajlattani és Tájföldrajzi Tanszék kantor.noemi@geo.u geo.u-szeged.hu Speciális jellemzık I. Energia-