FOTOSINTEZA – kapaciteta neto fotosinteze

maksimalna fotosinteza v optimalnih naravnih razmerah je za različne skupine in vrste rastlin tipična in značilna, imenujemo jo fotosintetska kapaciteta, označujemo pa z Amax ali Phmax.

C4 rastlineC3 rastline

• tropske in subtropske trave

• vrste z veliko RUBISCa in veliko gs

• poljščine

• pionirske lesne rastline

• druge C4 vrste

• lesne rastline

• senčne rastline • sončne rastline

Amax

Povprečna maksimalna fotosinteza (Amax, fotosintetska kapaciteta) različnih skupin rastlin. Fotosinteza je bila merjena pri okoljski koncentraciji CO2 pri saturacijski svetlobi, optimalni temperaturi in preskrbljenosti z vodo.

OGLJIKOVA BILANCA RASTLINE

bilanca na nivoju izmenjave plinov:

za pozitivno bilanco niso pomembne trenutni maksimumi ampak skupni dnevni ali letni neto sprejem ogljika

‒ od trajanja obdobij, ki so ugodna oz. neugodna za fotosintezo

Bilanca je odvisna:

‒ od razmerja med fotosintetskimi tkivi in tkivi, ki dihajo ne pa tudi fotosintetizirajo

Vednozelene rastline toplih in vlažnih področij, ki vršijo celoletno fotosintezo (npr. lesnate rastline in enoletne zelnate rastline tropov)

Vednozelene rastline, pri katerih je fotosinteza v delu leta zmanjšana zaradi:- hladnega obdobja (npr. iglavci zmernega pasu)- suhega obdobja (npr. sklerofilni grmi)- kratke fotoperiode v zimskem času ( iglavci S Pacifika)

Sezonsko zelene rastline (listopadna drevesa, večina zeli):- ki polno izkoriščajo čas, v katerem so olistane- ki delno izkoriščajo čas, v katerem so olistane, zaradi nezadostne svetlobe (podrast)- ki delno izkoriščajo čas, v katerem so olistane, zaradi suše (stepe, savane)

Rastline, ki fotosintetizirajo le v kratkih obdobjih med sicer dalj časa trajajočimi neugodnimi razmerami:- vaskularne rastline v puščavah z nerednimi padavinami (100-200 ugodnih dni)- vaskularne rastline arktičnih in gorskih predelov (60-90 ugodnih dni)- mahovi, lišaji, alge z občasno fotosintezo (kadar so v hidriranem stanju)

Čas

akt

ivn

ost

iC-BILANCA – trajanje obdobij ugodnih za fotosintezo

C

OGLJIKOVA BILANCA RASTLINE

bilanca na nivoju rastline:

- letna bruto fotosinteza Abruto

- suha masa listov, nadz.dela, korenin SMlisti , SMnadz.del , SMkorenine

- število letnih svetlih ur d

- letno dihanje listov Rlisti

- letno dihanje ostalega nadzemnega dela Rnadz.del

- letno dihanje korenin Rkorenine

d

koreninekoreninenadz.delnadz.dellistilistibrutolisti2 R SM - R SM - R SM - A SM bilanca CO

Fotosinteza

CO2

sladkorji

RastC rezerva Presnova Izvoz

Listi Steblo KorenineCvet / Plod Mikoriza Talni mikrobi

Hlapne C snovi

Heterotrofno dihanje

Topni organski ogljik

Avtotrofno dihanje

CO2

Opad

OGLJIKOVA BILANCA RASTLINE – PORABA ASIMILATOV

VIR

PONOR

PORABA ASIMILATOV pri različnih ŽIVLJENSKIH OBLIKAH

ekspanzijski tip: produkcija asimilatov omogoča rast populacije

primer: enocelični zeleni organizmi npr. Chlorella

investitorji- hitro pridobivanje ogljika: velika fotosintetska kapaciteta, velik delež fotosintetskih tkiv na skupno maso (vsaj 50%); tvorba listov, kasneje tvorba reproduktivnih organov

primer: enoletnice

varčevanje za varnost: počasnejša rast, vendar sposobnost preživetja neugodnih razmer; prednost je tudi ta, da je reproduktivni razvoj večkrat mogoč tudi ob negotovi letni ogljikovi bilanci

primer: dvoletnice, večletnice

Nižja nadmorska višina600 m n.m.v

Višja nadmorska višina2600-3200 m n.m.v

Povečevanje biomase in dolgoživost: sekundarna rast, olesenitev

primer: drevesa

Masa listov (% od skupne mase)

mlado drevo do 50

odraslo drevo 1-5

Sezonski vzorci razporejanja in depozicije škroba pri bukvi (črno = veliko, sivo = srednje veliko, pikčasto = malo)

PROIZVODNJA SUHE MASE

relativna hitrost rasti (relative growth rate – RGR):

11 danggSM

1

t

SM RGR

d

d

RGR [g g-1 dan-1]

Foto

sin

teza

[µm

ol C

O2

m-2

s-1]

dihanje rastlin

dihanje živali

dihanje tal

fotosintezna vgradnja CO2

vnos opada v tla

dihanje ekosistema

emisije

emisije

Δ = neto izmenjava C med ekosistemom in atmosfero

organska snov

C-BILANCA EKOSISTEMA

bruto primarna proizvodnja (gross primary production = GPP)

- ves ogljik, ki s fotosintezo vstopi v rastlinsko biomaso

- dejavniki, ki določajo GPP: LAI, dolžina fotosintetske sezone, variacije v glavnih okoljskih parametrih, ki vplivajo na fotosintezo)

neto primarna proizvodnja (net primary production = NPP)

- neto količina ogljika, ki ga s fotosintezo pridobijo rastline

kjer je Rrastline ... dihanje rastlin

rastlineR - GPP NPP

Ba = nadzemna biomasaBb = podzemna biomasaΔB = prirast biomasePPn = neto primarna proizvodnjaL = letne izgube biomase z opadom

OGLJIK v TROPSKEM DEŽEVNEM GOZDU

številke kg suhe snovi m-2 leto-1

Ba = nadzemna biomasaBb = podzemna biomasaΔB = prirast biomasePPn = neto primarna proizvodnjaL = letne izgube biomase z opadom

OGLJIK v SESTOJIH SKLEROFILNIH LESNATIH RASTLIN

Ba = nadzemna biomasaBb = podzemna biomasaΔB = prirast biomasePPn = neto primarna proizvodnjaL = letne izgube biomase z opadom

OGLJIK v MEŠANIH LISTOPADNIH GOZDOVIH

številke kg suhe snovi m-2 leto-1

Ba = nadzemna biomasaBb = podzemna biomasaPPn = neto primarna proizvodnjaL = letne izgube biomase z opadomG = izgube zaradi paše/obžiranja

OGLJIK v TRAVIŠČIH

številke kg suhe snovi m-2 leto-1

Ba = nadzemna biomasaBb = podzemna biomasaPPn = neto primarna proizvodnjaL = letne izgube biomase z opadom

OGLJIK v SUBALPSKEM GRMIČEVJU

številke kg suhe snovi m-2 leto-1

Neto proizvodnja ekosistema (net ecosystem production = NEP)

- odraža neto kopičenje ogljika v ekosistemu in je razlika med vsem ogljikom, ki vstopa v ekosistem in ogljikom, ki ekosistem zapušča

- večina C vstopa kot GPP

- načini, s katerimi C zapušča ekosistem so:

- dihanje rastlin Rrastline

- dihanje heterotrofov Rheterotrofi

- izpiranje Fizpiranje

- sproščanje hlapnih C spojin iz rastlin F emisije hlapnih C

- sproščanje metana FCH4

- dodaten način, s katerimi C vstopa v/zapušča ekosistem je t.i lateralni prenos (erozija, depozicija, prenos z živalmi: Flateralni

)F F F F (R - FRGPP NEP4CH C hlapnih emisijeizpiranjemotnjeiheterotroflateralnirastline

Neto ekosistemska izmenjava(net ecosystem exchange = NEE)

- odraža količino ogljika, ki jo ekosistem izmenjuje z atmosfero

- merljiv parameter

ekosistemiheterotrofrastline R - GPP )R (R - GPP NEE

Ponoči je GPP = 0, zato je

ekosistemponoči R - NEE

Na podlagi nočne Rekosistem in temperature lahko modeliramo Rekosistem tudi za dnevno obdobje in nadaljujemo

ekosistempodneviekosistempodnevi RNEEGPPozR - GPP NEE .

dihanje rastlin

dihanje živali

dihanje tal

fotosintezna vgradnja CO2

vnos opada v tla

dihanje ekosistema

emisije

emisije

Δ = neto izmenjava C med ekosistemom in atmosfero

organska snov

Invaded site

Pasture

grassland invaded site

NEE