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 növekedés „költsége”: 0.557gC/g száraztömeg→ a növekedési légzés „költsége” 25%-os

A CO2-felvétel korlátai (PAR, CO2cc, víz,T)emelkedő légköri CO2-szint, vegetáció válaszailevél-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

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) közöttLiebig 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) szempontjábólGPP vs légzési komponensek (tápláléklánc) és zavarásNEP: nettó ökoszisztéma produkcióNBP: 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

GPP

Autotróf légzés

NPP

herbivorokszaprofiták légzése

karnivorok (ragadozók) légzése

100 J 1-10 J

NEP

NBP, nettó biom produkció

NEP, nettó ökoszisztéma produkció

Fzavarás →zavarásból eredő (C-)veszteségek

Biomassza piramisterresztris pelagikus

reprodukciós ciklushosszú rövid

Energia piramis

- 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

C-mérleg

Amiért érdekes

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 indexNIR: 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)

A vegetációs periódusra integrált NDVI..

-vegetációs periódus hossza

évi középhőmérséklet (hőösszeg), csapadékösszeg

Biom típus/NPP, biomassza

(Whittaker 1973)

Terület106km2

NPPgm-2év-1

Összes NPP1015 t.év-1

ÁtlagosBM.tömegkg.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 Abomlás (exponenciális)At=A0e-kt

At,0: az avar tömege a t-ik és a 0-ik időpillanatbane: a természetes logaritmus alapszámak: a bomlási ráta (1/év)1/k: átlagos tartózkodási idők= éves avarmennyiség/a talajon lévő avarmennyiségk=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 talajrétegekbenoka: a lebontó mikroorganizmusok a gyökerektől „kapott” cukrot közvetlenül használják az egyéb (időseb) szervesanyagok bontásához.