Функции живого вещества в биосфере

1.

Функции живого вещества в биосфере
1). Концентрационные
2). Газовые
■ кислородно-углекислотная ■ озонная
■ углекислотная
■ углеводородная
■ сероводородная
■ водородная
■ азотная
3). Окислительно-восстановительные
■ восстановительная
■ окислительная
4).Биохимические функции
5). Биогеохимические функции человечества
1

2.

Биогеохимические законы и принципы
1). Закон Вернадского (закон биогенной миграции
атомов)
2). Биогеохимические принципы Вернадского (три
фундаментальных принципа)
3). Закон Вернадского-Бауэра (закон максимума
биогенной энергии)
4). Закон биологического круговорота
5). Ландшафтное правило Н.А. Солнцева
2

3.

Факторы, определяющие самоорганизацию ландшафта
(по А.И. Перельману, 1995)_
3

4.

4

5.

5

6.

Филогенетическая специализация накопления
химических элементов
голосеменных и покрытосеменных
растений
6

7.

Деревья, кустарники и кустарнички
7

8.

Древесные растения: покрытосеменные, голосеменные
Функциональная дифференциация органов
8

9.

Поглощение С02 при неттофотосинтезе:
- растения засушливых и
тропических областей (до
140 мг СО2 на 1 г листа в 1 ч)
- сельскохозяйственные
культуры (пшеница,
картофель, подсолнечник), 60 мг СО2/г · ч;
- лиственные деревья до 38 (в
среднем 15-25) мг СО2/г · ч
- Хвойные: пихта -8, сосна –
16мг СО2/г · ч
9

10.

Зольность и состав органического вещества растений разных систематических
групп (по Л. П. Груздевой, А. А. Яскину, В. В. Тимофееву и др.,1991)
10

11.

Зольность и накопление микроэлементов в растениях
Деревья,кустарники,кустарнички
Разнотравье
Злаки
осоки
- Сравните содержание
зольных элементов в
хвое и листьях
- Содержание золы в
листьях
мелколиственных
пород, в каких
больше и почему
- Содержание золы в
листьях
широколиственных
пород: наименьшее и
наибольшее
11
-

12.

Зольность и биогеохимическая активность деревьев и
кустарников Кавказа
С чем связано увеличение зольности в следующем ряду растений?
12

13.

Зольность растений разных систематических групп
Для кустарников и кустарничков характерно базипетальное распределение зольности,
снижение содержания минеральных веществ у видов бореальных лесов (багульник
болотный, черника, брусника) и рост у ксерофильных кустарников разных
систематических групп
13

14.

Содержание Са и Si в растениях разных систематических групп
В составе золы у древесных видов преобладает Са, что отличает их от травянистых растений, в
золе которых больше К.
Характерным признаком хвойных пород является накопление Si в хвое (1 место по содержанию в
золе).
14

15.

Распределение макроэлементов по морфологическим органам сосны обыкновенной
в долинно-зандровых ландшафтах Центральной Мещеры
1 - почки, 2 - хвоя, 3 - древесина, 4 - молодая кора, 5 - старая кора, 6 - старые шишки, 7 - молодые шишечки
15

16.

Акропетальные коэффициенты макроэлементов в золе ели и дуба
Какова тенденция
распределения
элементов в органах
растений (азот, калий)
В чем особенность
перераспределения
алюминия и его
включенность в БИК
16

17.

Тис ягодный : фотосинтезирующие органы (АК 1,5-2,0) увеличение содержания Р, Мп, Мg, К и снижение по
сравнению с ветками концентрации Аl и Fе
Минимальные АК указанных биогенных элементов и
накопление Са (АК=1,5) получены для наименее активной
части дерева (кора). В древесине растет содержание
легкоподвижных водных мигрантов (АКNa=3).
Самшит колхидский : превышение содержания Са
относительно веток в листьях, который относится к
кальцефилам и занимает местообитания с повышенным
содержанием этого элемента.
Типичные для каждого вида особенности онтогенетической
специализации сохраняются в разных элементарных
ландшафтах, но вариабельность величин АК и их
соотношений отражает наличие биологических реакций у
деревьев и кустарников при изменении экологогеохимических условий.
17

18.

Изменение зольности морфологических органов
хвойных пород в разных элементарных ландшафтах
18

19.

Леса с самшитом в долине Хосты
Хорошей моделью для изучения биологических реакций у
растений в фоновых условиях являются катены,
развивающиеся на монолитном субстрате, но отличающиеся
высокой геохимической контрастностью миграционных
обстановок и различной обеспеченностью доступными
формами элементов в почвах. Разнообразие ответных
реакций у древесных растений можно показать на примере
одной из катен, репрезентативной для карстовых
ландшафтов понтийских предгорий Большого Кавказа в
пределах Тисо-самшитовой рощи
19

20.

4. Обратная зависимость проявляется в увеличении
1. В Биологические
благоприятных
кальцефилов
реакции
самшита
активности
биологическогодля
поглощения
элементов
при
трансэлювиальных
ландшафтах
Са-класса,
где
2. В разных
ландшафтно-геохимических
снижении
их
доступных
форм
в почвах:
прирастет
уменьшении
5. Прямая
зависимость,
когда
Вх
элемента
колхидского
на
изменение
самшит
образует
монодоминантные
условиях
изменения
иизменение
Вхпролювиальных
резче выражены
подвижных
форм
Са и Робеспеченности
в АК
почвах
конусов
Реакции
самшита
на
параллельно
схорошей
увеличением
обеспеченности
почв его
6.
В 3.
условиях
минеральным
ландшафтно-геохимических
условий
фитоценозы,
использования
им
для
выполняющих
растет
Вхбиогенных
этих
элементов
и меняется
их прослеживается
распределение
по
доступными
формами.
тенденция
обеспеченности
почв
подвижными
формами
питанием
рост
Вх, степень
АКэлементов,
иТакая
активное
перемещение
морфологическим
нефункции;
характерно
для
дляважные
Ре, которое
ворганам,
трансаккумулятивных
ландшафтах
доступных
форм
элементов
в почвах
физиологические
отношение
элементов
могут
бытьчтопрямыми
иотмечается
обратными
элементов
в фотосинтезирующие
органы
вс
самшита
в благоприятных
условиях
развитием
оглеения
покак,
интенсивности
накопления
в
минимальна,
так
очевидно,
отвечает
его
растения
элементам
с низкой
биогенностью
и по-разному
проявляются
в(выравнивание
отношении
фитоценозах
с квысоким
флористическим
разнообразием,
содержания
Састатус
в листьях
и все
ветках,
рост
АКбиогенные
в листьях
листьях
самшита
обгоняет
остальные
нормальным
физиологическим
потребностям.
наиболее
постоянно.
где
меняется
самшита
вэлементов.
сообществе
иР вероятно
конкретных
биогенных
относительно
веток). конкуренции с другими деревьямиэлементы.межвидовой
усиление
доминантами колхидских лесов.
20

21.

21

22.

Филогенетическая специализация растений среднетаежных ландшафтов
Архангельской области
22

23.

Растения манганофилы
Способность к концентрации Мп ярко выражена
у растений-манганофилов, богатых дубильными
веществами - танидами, и обнаруживается у
хвойных и некоторых лиственных древесных
пород (дуб). Концентрационные функции в
отношении Мп проявляются у гумидокатных
видов в разных регионах. Интенсивное
поглощение Мп, отличающегося базипетальным
распределением, и других катионогенных
элементов зафиксировано: в тундрах у
карликовой березки; у сосны и березы в горах
Южного Урала и Забайкалья, лесостепных
районах Зауралья и правобережной Украины; у
представителей березового и ивового семейств в
колочно-западинных комплексах степных и
сухостепных ландшафтов Мугоджар и
Центрального Казахстана; и др.
Катионофильная специализация этих древесных
растений проявляется в условиях разных
природных зон.
23

24.

Филогенетическая
специализация растений
семиаридных котловин
Центрального Кавказа
24

25.

Травянистые растения
поглощение С02 при фотосинтезе:
светолюбивые травы - до 30-80 мг / г сухого веса в час
теневыносливые травы - 10-30 мг/г в час
водные растения - около 7мг/г в час
25

26.

Зольность и состав органического вещества растений разных систематических
групп (по Л. П. Груздевой, А. А. Яскину, В. В. Тимофееву и др.,1991)
26

27.

… активность накопления растворимых моносахаридов и белков увеличивается у растений
аридных районов, в то время как в гумидных условиях в составе органического вещества
больше нерастворимых углеводов и в первую очередь крахмала (Башкин, Касимов, 2004).
Зависит ли зольность от ландшафта?
Предположите как отличается зольность растений в долинно-зандровых ландшафтах
(Центральная Мещера) и таежных ландшафтах.
Бобовые : 3,7/7,4
Хвощи: 8,1/12-17
27

28.

Зольность растений разных систематических групп
Максимальная зольность - у растений аридных районов,
особенно на засоленных почвах - у солянок (35%) и
других галофитов (15-25%).
Из двудольных растений она повышена у лебедовых
(20,5%).
Пониженной зольностью отличаются растения семейства
вересковых (2,1%) в бореальных ландшафтах.
28

29.

Общая биогенность макроэлементов у покрытосеменных растений разных
семейств (построено по данным В. А. Ковды и А. И. Перельмана).
Условные обозначения: однодольные: Вод. - водные,
Зл. - злаки, Лил. - лилейные; двудольные: Гр. гречишные, Леб. - лебедовые, Кр. — крестоцветные,
Боб. - бобовые, Зонт. - зонтичные, Вер. - вересковые,
Сл. - сложноцветные
Растения каких семейств, накапливают
хлор, серу, натрий, фосфор, магний,
кремний
29

30.

По Н. Ф. Глазовскому (1987), природные
зоны различаются по соотношению
растений-концентраторов и
деконцентраторов определенных
химических элементов. Общая
тенденция проявляется в увеличении с
севера на юг разнообразия возможного
биогенного поведения элементов, что
связано с увеличением контрастности
сопряженных комплексов в
ландшафтных катенах и появлением
большого числа видов с разной
филогенетической специализацией.
Зольность и накопление микроэлементов в растениях среднетаежных ландшафтов Архангельской области. Названия растений. Деревья,
кустарники, кустарнички: 1 - ель европейская, 2 - сосна обыкновенная, 3 - береза бородавчатая, 4 - можжевельник обыкновенный, 5 багульник болотный, 6 - черника, 7 - брусника. Разнотравье: 8 - подмаренник мягкий, 9 - сабельник болотный, 10- седмичник, 11 - живучка
ползучая, 12 - грушанка круглолистная, 13 - лапчатка прямостоящая, 14- таволга вязолистная, 15 - кислица, 16- фиалка болотная, 17 - майник
двулистный, 18 - копытень европейский, 19 - марьяник лесной. Злаки: 20 - полевица тонкая, 21 - щучка дернистая, 22 - бечоус торчащий.
Осоки: 23 - вздутая, 24 - буреющая, 25 - пузырчатая, 26 - черная, 27 - заячья. Ситники: 28 - ситник нитевидный. Папоротники и хвощи: 29 хвощ лесной, 30 - хвощ болотный, 31 - папоротник Линнея. Мхи и лишайники: 32 - кукушкин лен, 33 - сфагны, 34 - уснея густобородая.
Биогеохимические параметры: зольность (%): 35 - зеленых частей растений, 36 - ветвей деревьев и кустарников.
30
Коэффициент накопления микроэлементов (R): 37 - в зелёных частях растений, 38 - в ветвях деревьев и кустарников

31.

Биологическое поглощение микроэлементов травянистыми растениями среднетаежных ландшафтов юга
Архангельской области
31

32.

32

33.

Биологическое поглощение микроэлементов травянистыми растениями
широколиственнолесных ландшафтов Коломенского ополья
33

34.

Ряды биологического поглощения микроэлементов растениями степных ландшафтов Мугоджар и
Центрального Казахстана (составлено по Н. С. Касимову, 1980, 1988 и др.)
34

35.

Растения бор-молибденовой специализация +
активно поглощают Аg (катионогенный
элемент)+ анионогенные элементы: Сг, Zг,
Ве
Растения стронциево-марганцево-цинковой
специализацией (рогозовые, осоковые, кувшинковые)
35

36.

36