Biomassza és produktivitás közti összefüggések

Átírás

1 Biomassza és produktivitás közti összefüggések

2 adott NPP-t kisebb biomassza is megtermelhet ha erdőket összehasonlítunk nem-erdei terresztris rendszerekel biomassza kisebb a vízi rendszerekben P : B arányok erdők: egyéb szárazföldi: 0.29 vízi: 17

3 Okok: -erdőkben a biomassza jórésze halott anyag - füves területek: kevesebb, de biomassza akár 50% lehet gyökér - vízben: nincs szükség tartószövetekre, gyökerekre, nem halmozódnak fel az elpusztult sejtek (valaki mindig megeszi őket). gyors a nemzedékváltás (turnover)

4 P : B arányok az autogenikus szukcesszióban:

5 Az a biomassza, amit mi meghatározunk nem igazán reális Reálisabb: élő, fotoszintetizáló szöveteket mérni valószínű elmosódnának a nagy P : B különbségek és a megmaradó arány sokkal informatívabb lenne! De sajnos...

6 Primér produkciót limitáló tényezők Terresztris közösségek Mi az ami kell hozzá? források: napfény CO 2 víz talaj-tápanyagok feltétel: hőmérséklet (fotoszintézis rátája)

7 CO 2 : - koncentráció nem változik jelentősen az atmoszférában - nincs szerepe az eltérő produktivitásokban, bár a globálisan nő koncentráció

8 fény földrajzi helytől függően: 0-5 J napenergia bombáz 1 m 2 földfelületet percenként ha ebből fotoszintézis révén mind növényi biomassza keletkezne kb. 2x annyi mint a jelenlegi értékek - napenergia jórésze nem használható a növények számára kb. 44% használható hullámhosszú

9 PAR (Photosynthetically Active Radiation) és a földfelszín feletti NPP-be való beépítés hatékonysága

10 - napsugárzás felléphet limitáló tényezőként a közösség produktivitásában ennek vizsgálatához tudnunk kell, hogy a fényintenzitás növelésével nő-e vagy változatlan marad a produktivitás a nap bizonyos szakaszaiban a fényintenzitás a lombkorona szinten történő fotoszintézis optimuma alatt van maximális fény mellett is levelek homályban C 4 -es növények: napsugárzás telítési intenzitását szinte sosem érik el, így ezek produkcióját limitálhatja a PAR még a legverőfényesebb napokon is

11 - felhasználható napsugárzás jóval hatékonyabban hasznosulna, ha a többi forrás is bőségesen rendelkezésre állna. Ezt bizonyítja a mezőgazdasági rendszerek magas produktivitása is

12 víz Erdők: földfelszín feletti NPP és csapadék közti kapcsolat

13 arid régiók: lineárisan nő az NPP a csapadék növekedésével párásabb légkörű erdők: plató, ami felett már nem nő tovább sok csapadék nem jelent feltétlenül sok - növények számára is elérhető vizet

14 hőmérséklet Földfelszín feletti NPP és évi középhőmérséklet

15 ha hőmérséklet nő, nő a bruttó fotoszintézis is de: légzés a hőmérséklet növekedésével exponenciálisan nő nettó fotoszintézis maximuma jóval a bruttóé alatt van magasabb hőmérsékleten a transpiráció is nő gyorsabban fogy a víz

16 a. hőmérsékleti optimum egy növény növekedésében, a három kritikus hőmérséklettel b, c hőmérséklet hatása a bruttó és nettó fotoszintézisre és a légzésre

17 Potenciális EvapoTranspiráció (PET) = az a maximális ráta, amellyel a víz az atmoszférába párologhat (mm év -1 ), ha ismerjük a napsugárzás, átlag páradeficit értékét a levegőben, a szélsebességet és hőmérsékletet PET mínusz csapadék = durva index, hogy a növényi növekedés számára elérhető (alkalmas) víz alatta van-e vagy sem annak a szintnek amit az aktívan növekvő növények elpárologtatnak.

18 PET és NPP viszonya

19 vízhiány: limitálja a fotoszintézist, de következménye lesz a sokkal ritkásabb növényzet így a napsugárzás jórésze a csupasz földre esik ez magyarázza inkább a sivatagok alacsonyabb produktivitását és nem a növények alacsony fotoszintézis rátája növények vö: épp itt vannak a leghatékonyabb C 4 -es

20 ha nem földfelszínre vetítjük a biomassza produkciót hanem levélfelületre: Levélfelületre eső biomassza produkció (g g -1 év -1 ) 2,5 2 1,5 1 0,5 0 1,64 Tűlevelű erdő 2,22 Lombhullató erdő 1,21 Füves területek 2,33 Sivatag

21 LAI (Leaf Area Index) egységnyi földfelületre eső levélfelület sivatagban kisebb mint erdőben általában: ha újabb levél adódik a lombkoronához, nő a LAI és a produkció de: ha már árnyékba kerülnek légzési ráta egyenlő lehet a fotoszintézis rátával

22 egyéb lombkorona produktivitást befolyásoló strukturális jellemzők: - a levelek dőlési szöge - a levelek sűrűségének mintázata az alsóbb rétegekben

23 produktivitás csak abban az év-szakaszban amikor fotoszintetikusan aktív levélkoronát viselnek lombhullatók: limit örökzöldek: vannak időszakok mikor a légzéssel egyenlő vagy annál kisebb a fotoszintézis

24 Észak-amerikai fenyőerdők és fotoszintézisre alkalmas napok egy É-D gradiens mentén

25 Kontraszt a lombhullató bükk (Fagus sylvatica) és lucfenyő (Picea abies) között bükk: - nagyobb fotoszintézis ráta, még az árnyékban levő leveleknél is nagyobb mint az egyéves fenyőtűknél - sokat fektet minden évben a biomassza produkcióba (új levelek) fenyő: - hosszabb a növekedési időszak - pozitív CO 2 felvétel 260 napon át (vs. 176)

26 Bükk Lucfenyő Kor (év) Magasság (m) Levél alakja széles tű alakú Levelek évi produkciója magasabb alacsonyabb Fotoszintetikus teljesítmány per egységnyi száraz levél magasabb alacsonyabb Növekedési időszak (nap) Primér produkció (t C ha -1 év -1 8,6 14,9

27 Nem számít milyen fényesen süt a nap, milyen gyakran esik eső és milyen megfelelő a hőmérséklet a produktivitás alacsony marad ha nincs talaj vagy kevés az ásványi tápanyag - geológiai körülmények: talaj kialakulása ill. benne az ásványok mennyiségét és eloszlását mozaikos szerkezetű a közösségek produktivitása

28 LEGnagyob jelentőségű ásványi anyag: kötött nitrogén minden agrár-rendszer primér produkció növekedéssel válaszol ha N-t adagolnak Más anyagok: Pl. foszfát és cink Ausztráliában - Pinus radiata ültetvények

29 Vízi közösségek primér produktivitása a produktivitás limitáló fő tényezők vízi környezetben: - tápanyagok (nitrogén, általában nitrát és foszfor mint foszfát) - fény - legelés intenzitása produktív vízi közösségek általában ott, ahol sok a tápanyag

30 Tavak tápanyagellátása: bemosódás kőzetekről és talajból esőből emberi tevékenység révén (műtrágyák és szennyvíz) tápanyag elérhetőség nagyon változhat víztestenként

31 Fitoplankton NPP és állandósult foszfor-tartalom

32 Óceánok: lokális nagy produktivitású helyek, ahol sok a tápanyag ezek forrása: 1. folyótorkolatok, ahonnan folyamatosan a selfek fölé áramlanak a tápanyagdús vizek

33 2. feltörő óceáni áramlatok: kontinentális selfek felett a szél a nyílt víz fele sodorja felső rétegeket és feltör alulról a hidegebb, de a szedimentációs folyamatok révén tápanyagokban gazdagabb víz Ahol feltör: algavirágzás - kirobbanó fitoplankton produkció. heterotrofikus szervezetek kihasználják halban gazdag területek, nagy madárkolóniák

34 BPP csökken a mélységgel:

35 - fényt a vízmolekulák és oldott anyagok nyelik el, mélységgel exponenciálisan csökken - felszínhez egészen közel: erős napsütés esetén akár a fotoszintézis fotoinhibícióját is okozhatja

36 minél több a tápanyag, annál kisebb az eufotikus zóna:

37 Primér produkció szezonális változása égövek alatt: