Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Biogeochemické (BGCh) cykly: Pohyb chemických prvků mezi organismy a neživými částmi atmosféry, litosféry a hydrosféry Abiotické prostředí živé bytosti.

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "Biogeochemické (BGCh) cykly: Pohyb chemických prvků mezi organismy a neživými částmi atmosféry, litosféry a hydrosféry Abiotické prostředí živé bytosti."— Transkript prezentace:

1 Biogeochemické (BGCh) cykly: Pohyb chemických prvků mezi organismy a neživými částmi atmosféry, litosféry a hydrosféry Abiotické prostředí živé bytosti (živočichové, rostliny, mikroorganismy) Organismy a biogeochemické cykly hlavních prvků (C,N,P) a látek (voda) v ekosystému Ekosystém - funkční soustava živých a neživých složek životního prostředí, jež jsou navzájem spojeny výměnou látek, tokem energie a předáváním informací a které se vzájemně ovlivňují a vyvíjejí v určitém prostoru a čase. (Hana Šantrůčková, KEH, B 361)

2 Globální koloběhy atmosféra hydrosféra litosféra biosféra Anorganické prvky & sloučeniny jsou přijímány autotrofy a přeměňovány na komplexní organické molekuly komplexní organické molekuly jsou přeměňovány v potravních řetězcích a částečně uvolňovány zpět ve formě prvků nebo anorganických sloučenin

3 Ekosystémy Organismy na určitém prostoru Organismy v interakcích s prostředím Tok energie definován trofickou strukturou, diverzitou a koloběhem živin Otevřený systém (energie, látky kontinuálně přenášeny přes hranice ekosyst.) Klima, litosféra a vliv člověka jsou vnějšími (nezávislými) proměnnými vegetace Odnos do spodních vod Živiny zvětráváním hornin transpirace srážky Sluneční energie Odtok v řekách Sklizeň, pastva Hnojení, lidská práce živočichové Tok látek Tok energie Hranice ekosystému

4 Prvky v přírodě – definovaný prostor - definované množství - zásobník (pool) - mezi zásobníky dochází k výměně – tok (flux) - v zásobníku zůstávají určitou dobu – doba zdržení (residence time) - výzkum rychlosti toku a velikosti zásobníků – cyklus živin Globální cykly Ekosystémy (povodí) Části ekosystémů Lokální cykly

5 Ekosystémy - různé úrovně studia Globální ekosystém povodí Lesní ekosystém Ekosystém uvnitř hornin Jak ztráty C z intenzivně Obhospodařovaných půd ovlivňují globální klima? Jak odlesňování ovlivní kvalitu vody v okolních městech? Jak ovlivní kyselé srážky produktivitu lesa? Jak biota ovlivní zvětrávání hornin? Příklad problematiky

6 Ekologie ekosystémů Vědy o Zemi Ekologie společenstev Fyziologická (funkční) ekologie Ekologie populací Klimatologie Hydrologie Vědy o půdě geochemie souvislosti mechanismy

7 Biogeochemické cykly Krátkodobé x dlouhodobé Rotace Země kolem osy – střídání dne a noci Rotace Země kolem Slunce a vychýlení zemské osy – sezónnost Odchylky v oběžné dráze Země kolem Slunce – změny v radiaci – doby ledové Interakce CO2 a litosféry

8 1. Tok energie a koloběhy látek v ekosystému jsou vzájemně propojené 2. Prostředí ovlivňuje organismy a naopak organismy ovlivňují prostředí, ve kterém žijí (zpětnovazebný efekt) Co je dobré si zapamatovat

9 Hydrologický cyklus

10 Zásoba vody na Zemi oceány: 1348 x 10 6 km 3 (97.39%) led: x 10 6 km 3 (2.01%) souše: x 10 6 km 3 (0.58%) Řeky/jezera: x 10 6 km 3 (0.02%) Atmosféra: x 10 6 km 3 (0.001%) Více než 77% sladké vody je v polárních ledovcích, plovoucích krách a ledovcích Baumgartner & Reichel 1975

11 Pohyb vody v suchozemském ekosystému

12 Skleníkový efekt atmosféry bez atmosféry s atmosférou Tok energie vodní páry, Plyny (CO 2, CH 4, NO x )

13 Relativní podíl plynů na skleníkovém efektu

14 1. Vstupující sluneční záření Reflected = odražené Scattered = rozptýlené Absorbed = pohlcené Tok energie Albedo = odražené záření/dopadající záření

15 2. Bilance energie mezi atmosférou a povrchem Země Infrared – dlouhovlnné záření (tepelné) Solar – krátkovlnné (UV)

16 Propojení toku energie a hydrologického cyklu

17 Evapotranspirace (ET) Evapotranspirace = Evaporace + Transpirace –E = přímý výpar z povrchů –Transpirace = ztráta listovými průduchy

18 Pohyb vody rostlinou Hnací silou: gradient vodního potenciálu Atmosféra - nízký parciální tlak vodních par Listy - vyšší parciální tlak vodních par než atmosféra transpirace X Vysoký vodní potenciál nízký vodní potenciál Vlhká půda ?? Jak si rostlina reguluje výpar z listů??? H2OH2O Stomata (průduchy)

19 Hydrologický cyklus je základem fungování všech BGCh cyklů Evapotranspirace = odpar s povrchu + transpirace rostlin Sluneční energie Hydrologický cyklus via evapotranspiraci (viz bilance energie a rozdělení energie v ekosystému) Biogeochemické cykly via biologické procesy (rozpouštní živin, transport v ekosystému)

20 GPP = hrubá primární produkce R P,D = respirace rostlin (P) a půdy (D – dekompozice) Toky v g za rok, zásobníky v g V anglickém textu, desetinná čárka vždy odděluje tisíce Globální cyklus C Pozor na čísla !!!

21 - respirace autotrofů (temnostní resp., kořeny) Nadzemní produkce: nadzemní části rostlin, mechy, řasy, lišejníky, Podzemní produkce: kořeny rostlin a rhizodeponie Hrubá primární produkce (GPP ) čistá primární produkce (NPP) čistá produkce ekosystému (NEP) živá a mrtvá biomasa rostlin, živočichů a půdní org. hmota vytvořená za časovou jednotku - respirace heterotrofních organismů 100 % 5 % 50 % ekosystém produkce kořenů (% NPP) lesy mírného pásu louka mírného pásu step 50 polopoušť 12 zemědělské půdy: kukuřice, soja 25 ___________________________________ produkce rhizodeponií: 1-30% HPP Půdní organická hmota: celosvět. zásoba = 1,5 x g C 2-3 x více než v nadzemní biomase rostlin závisí na : NEP (NPP) abiotických faktorech (hlavně vlhkost a teplota) Hrubá = gross Čistá = net

22 Mikrobní biomasa Mikrobní metabolity Nerozložené zbytky Půda (SOM) 1580 Gt C BIOMASA 620 Gt C ATMOSFÉRA 720 Gt C SOM=půdní organická hmota CO 2 opad Fotosyntéza autotrofní respirace Upraveno podle Gleixner 2001 CO 2 celková zásoba C v suchozemských ekosystémech půdní respirace Gt C/rok

23 Cyklus C - suchozemský ekosyst. R = respirace F = tok

24 Vstup uhlíku do cyklu C procesy fotosyntézy, místo propojení toku energie, hydrologického a C cyklu Sluneční energie CO 2 CH 2 O Stomata H 2 O (transpirace) O 2 (fotosyntéza) Regulace transpirace a vstupu CO 2 – otevírání/zavírání průduchů (stomatal conductance) Trade off mezi ztrátou vody a spotřebou CO 2 Rubisco, karboxylační enzymy (C3, C4 a CAM rostliny)

25 Globální cyklus dusíku Z hlediska lidské činnosti: NH 3, N 2 O, NO x Toky v g za rok, zásobníky v g

26 Mrtvá org. hmota DON NH 4 + NO 3 - Nitrifika ce Mikrobní biomasa Půdní živočichové Zjednodušený terestrický cyklus N Půda je nejdůležitějším místem přeměn

27 Globální cyklus fosforu

28 Cyklus P - srovnání s cyklem N E = eroze a odnos

29 Cyklus C a živin ve vodě Platí stejné principy jako v suchozemských ekosystémech X zcela jiné řídící ekologické faktory, dynamika (rozdílem mezi fyzikálními vlastnostmi vody a vzduchu) Cílem: ukázat podobnost a rozdílnost se suchozemskými systémy Strukturní a funkční diverzita vodních ekosystémů – srovnatelná se suchozemskými Rozdělení vodních ekosystémů: Oceány (pelagické systémy), řeky, jezera a nádrže, mokřady (litorální systémy)

30 vlastnostvodavzduchpoměr koncentrace O 2 (ml l -1 )72091:30 difůzní koeficient (mm s -1 ) O 2 0,000251,981:8000 CO 2 0,000181,551:9000 hustota (kg l -1 )10, :1 viskozita (mPa s)10,0250:1 tepelná kapacita (cal l -1 (°C) -1 )10000,313000: Základní vlastnosti vody a vzduchu, které ovlivňují ekosystémové procesy primární producenti ve vodě – fytoplankton, v eufotické vrstvě (dostatečně prosvětlená vrstva; oceány - do 200m, sladké vody několik cm až několik metrů)

31 vodní ekosystémy – jiný vztah velikosti těla a potravy velikost těla a generační doba organismů v oceánech a na souši. piko- a nano- plakton vodní organismy – často filtrátoři, cca 100x větší než potrava herbivoři v pelagickém systému – účinnější přeměna živin než u suchozemských herbivorů (menší podíl strukturních látek ve fytoplanktonu).

32 trofické pyramidy v suchozemském a vodním ekosystému ve vodním ekosystému má většina biomasy krátkou dobou obratu a je rychle konzumována

33 velikost vodních organismů – determinuje jejich potravní strategii inertia = setrvačnost Reynoldsovo číslo = (délka *rychlost)/kinematická viskozita plavání a filtrace energeticky příliš náročné – příjem potravy difůzí

34 Fytoplankton nepotřebuje k zajištění potřebné fotosyntetické kapacity tak velkou biomasu jako rostliny na souši: veličinaoceánykontinenty povrch (% Zemského povrchu)7129 objem oživené zóny (%Zemského povrchu)99,50,5 živá biomasa (10 15 v g C)2560 živá biomasa (g m -2 )5,63700 mrtvá organická hmota (10 3 g m -2 )5,510 čistá primární produkce NPP (g C m -2 r -1 )69330 doba zdržení C v živé biomase (rok )0,0811,2


Stáhnout ppt "Biogeochemické (BGCh) cykly: Pohyb chemických prvků mezi organismy a neživými částmi atmosféry, litosféry a hydrosféry Abiotické prostředí živé bytosti."

Podobné prezentace


Reklamy Google