Функции живого вещества в биосфере

Содержание

Слайд 2

Биогеохимические законы и принципы 1). Закон Вернадского (закон биогенной миграции атомов)

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
Слайд 3

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

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

Слайд 4

Слайд 5

Слайд 6

Филогенетическая специализация накопления химических элементов голосеменных и покрытосеменных растений

Филогенетическая специализация накопления
химических элементов
голосеменных и покрытосеменных
растений

Слайд 7

Деревья, кустарники и кустарнички

Деревья, кустарники и кустарнички

Слайд 8

Древесные растения: покрытосеменные, голосеменные Функциональная дифференциация органов

Древесные растения: покрытосеменные, голосеменные
Функциональная дифференциация органов

Слайд 9

Поглощение С02 при нетто-фотосинтезе: растения засушливых и тропических областей (до 140

Поглощение С02 при нетто-фотосинтезе:
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
Слайд 10

Зольность и состав органического вещества растений разных систематических групп (по Л.

Зольность и состав органического вещества растений разных систематических групп (по Л.

П. Груздевой, А. А. Яскину, В. В. Тимофееву и др.,1991)
Слайд 11

Зольность и накопление микроэлементов в растениях Разнотравье Деревья,кустарники,кустарнички Злаки осоки Сравните

Зольность и накопление микроэлементов в растениях

Разнотравье

Деревья,кустарники,кустарнички

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
Слайд 12

Зольность и биогеохимическая активность деревьев и кустарников Кавказа С чем связано

Зольность и биогеохимическая активность деревьев и кустарников Кавказа

С чем связано увеличение

зольности в следующем ряду растений?
Слайд 13

Зольность растений разных систематических групп Для кустарников и кустарничков характерно базипетальное

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
Слайд 14

Содержание Са и Si в растениях разных систематических групп В составе

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).
Слайд 15

Распределение макроэлементов по морфологическим органам сосны обыкновенной в долинно-зандровых ландшафтах Центральной

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
Слайд 16

Акропетальные коэффициенты макроэлементов в золе ели и дуба Какова тенденция распределения

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
Слайд 17

Тис ягодный : фотосинтезирующие органы (АК 1,5-2,0) - увеличение содержания Р,

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 эколого-геохимических условий.
Слайд 18

Изменение зольности морфологических органов хвойных пород в разных элементарных ландшафтах

Изменение зольности морфологических органов
хвойных пород в разных элементарных ландшафтах

Слайд 19

Леса с самшитом в долине Хосты Хорошей моделью для изучения биологических

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
Слайд 20

Биологические реакции самшита колхидского на изменение ландшафтно-геохимических условий 1. В благоприятных

Биологические реакции самшита колхидского на изменение ландшафтно-геохимических условий

1. В благоприятных

для кальцефилов трансэлювиальных ландшафтах Са-класса, где самшит образует монодоминантные фитоценозы, степень использования им доступных форм элементов в почвах минимальна, так как, очевидно, отвечает его нормальным физиологическим потребностям.

2. В разных ландшафтно-геохимических условиях изменения АК и Вх резче выражены для биогенных элементов, выполняющих важные физиологические функции; отношение растения к элементам с низкой биогенностью наиболее постоянно.

3. Реакции самшита на изменение обеспеченности почв подвижными формами элементов могут быть прямыми и обратными и по-разному проявляются в отношении конкретных биогенных элементов.

4. Обратная зависимость проявляется в увеличении активности биологического поглощения элементов при снижении их доступных форм в почвах: при уменьшении подвижных форм Са и Р в почвах пролювиальных конусов растет Вх этих элементов и меняется их распределение по морфологическим органам, что не характерно для самшита в благоприятных условиях (выравнивание содержания Са в листьях и ветках, рост АК Р в листьях относительно веток).

5. Прямая зависимость, когда Вх элемента растет параллельно с увеличением обеспеченности почв его доступными формами. Такая тенденция прослеживается для Ре, которое в трансаккумулятивных ландшафтах с развитием оглеения по интенсивности накопления в листьях самшита обгоняет все остальные биогенные элементы.

6. В условиях хорошей обеспеченности минеральным питанием рост Вх, АК и активное перемещение элементов в фотосинтезирующие органы отмечается в фитоценозах с высоким флористическим разнообразием, где меняется статус самшита в сообществе и вероятно усиление межвидовой конкуренции с другими деревьями-доминантами колхидских лесов.

Слайд 21

Слайд 22

Филогенетическая специализация растений среднетаежных ландшафтов Архангельской области

Филогенетическая специализация растений среднетаежных ландшафтов Архангельской области

Слайд 23

Растения манганофилы Способность к концентрации Мп ярко выражена у растений-манганофилов, богатых

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.
Слайд 24

Филогенетическая специализация растений семиаридных котловин Центрального Кавказа

Филогенетическая специализация растений семиаридных котловин Центрального Кавказа

Слайд 25

Травянистые растения поглощение С02 при фотосинтезе: светолюбивые травы - до 30-80

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
Слайд 26

Зольность и состав органического вещества растений разных систематических групп (по Л.

Зольность и состав органического вещества растений разных систематических групп (по Л.

П. Груздевой, А. А. Яскину, В. В. Тимофееву и др.,1991)
Слайд 27

… активность накопления растворимых моносахаридов и белков увеличивается у растений аридных

… 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

Слайд 28

Зольность растений разных систематических групп Максимальная зольность - у растений аридных

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.
Слайд 29

Общая биогенность макроэлементов у покрытосеменных растений разных семейств (построено по данным

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

Слайд 30

Зольность и накопление микроэлементов в растениях среднетаежных ландшафтов Архангельской области. Названия

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.
Коэффициент накопления микроэлементов (R): 37 - в зелёных частях растений, 38 - в ветвях деревьев и кустарников

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.

Слайд 31

Биологическое поглощение микроэлементов травянистыми растениями среднетаежных ландшафтов юга Архангельской области

Биологическое поглощение микроэлементов травянистыми растениями среднетаежных ландшафтов юга Архангельской области

Слайд 32

Слайд 33

Биологическое поглощение микроэлементов травянистыми растениями широколиственнолесных ландшафтов Коломенского ополья

Биологическое поглощение микроэлементов травянистыми растениями широколиственнолесных ландшафтов Коломенского ополья

Слайд 34

Ряды биологического поглощения микроэлементов растениями степных ландшафтов Мугоджар и Центрального Казахстана

Ряды биологического поглощения микроэлементов растениями степных ландшафтов Мугоджар и Центрального Казахстана

(составлено по Н. С. Касимову, 1980, 1988 и др.)
Слайд 35

Растения бор-молибденовой специализация + активно поглощают Аg (катионогенный элемент)+ анионогенные элементы:

Растения бор-молибденовой специализация + активно поглощают Аg (катионогенный элемент)+ анионогенные элементы:

Сг, Zг, Ве

Растения стронциево-марганцево-цинковой специализацией (рогозовые, осоковые, кувшинковые)