1 / 31

Elemek biogeokémiai ciklusai kompartmentek + áramlási sebességek = tápanyagciklusok

Elemek biogeokémiai ciklusai kompartmentek + áramlási sebességek = tápanyagciklusok Általános jellemzők: Sebességük nem egyenletes - tartózkodási idő Szoros kapcsolat van az anyag és az energiaáramlás között Az emberi tevékenység nagyban befolyásolja a működésüket

byron
Download Presentation

Elemek biogeokémiai ciklusai kompartmentek + áramlási sebességek = tápanyagciklusok

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript


  1. Elemek biogeokémiai ciklusai • kompartmentek + áramlási sebességek = tápanyagciklusok • Általános jellemzők: • Sebességük nem egyenletes - tartózkodási idő • Szoros kapcsolat van az anyag és az energiaáramlás között • Az emberi tevékenység nagyban befolyásolja a működésüket • Bioelemek – a ciklus élő szervezeteken keresztül záródik • kompartmentek vagy raktárak • fluxusok a kompartmentek között • transzport mechanizmusok • meteorológiai (légköri gázok, száraz és nedves ülepedés) • geológiai (felületi és felület alatti (drén) áramlások) • biológiai (az élőlények ökoszisztémák közötti mozgása) • a transzportmechanizmusok természetéből következően léptékük lehet helyi és globális

  2. Ökoszisztéma tápanyag-mérlegek • Kapcsolat (input, output) a globális folyamatok felé – nem zárt rendszer • egyensúlyi állapot (steady state, klimax társulás..) • „forrás” • „nyelő”

  3. A vízforgalom • Hajtóereje a Napból érkező energiaáram – ez befolyásolja a globális csapadékeloszlást • Fő limitáló tényező nem a csapadék, hanem a talajban rendelkezésre álló víz mennyisége – ez az összes vízmennyiség 0.01 %-a – gyors a kicserélődési ideje • Erózió – nem megfelelő tájhasználat

  4. A globális vízciklus. A feltüntetett mennyiségek km3/év-ben értendők. A keretezett mennyiségek a nagy víz-rezervoárok, nyilakkal a fluxusok irányát és mellettük nagyságukat jelöltük.

  5. Vízforgalom ökoszisztéma szinten

  6. Oxigénciklus Jelenlegi légkör kialakulása Urey szint Pasteur szint Szárazföldi szint Ózon Képződés és bomlás O2 + hν → O +O O + O2 → O3 O3 + hν → O + O2 O + O3 → 2 O2 Dinamikus egyensúly, befolyásolják: CFC-k, nitrogén-oxidok

  7. A globális szénforgalom sematizált ábrája. A fő széntárolók mellett (keretezett) feltüntettük a becsült szén-mennyiséget is, valamint a szén fluxusok irányát és azok becsült mennyiségét. A számok pedagramm/év-ben értendők. (1pedagramm= 1015 g)

  8. A föld alatti, föld feletti biomassza és a talaj széntartalma

  9. C-forgalom ökoszisztéma szinten

  10. CO2 fluxusok gyepfelszín felett Szurdokpüspöki Bugac

  11. Az atmoszférikus CO2-koncentráció a ’70-es évektől napjainkig (Mauna Loa, Hawaii) A metán koncentrációjának emelkedése 1850-től napjainkig

  12. CO2 szint növekedési előrejelzés (IPCC 2007)

  13. Nitrogénforgalom • A nitrogén körforgalmát (légkör-bioszféra) az antropogén tevékenység (műtrágya, energiafelhasználás) jelentősen befolyásolta, a jövőben ez a hatás nőni fog • Az ülepedő nitrogénvegyületek (főleg káros) hatással vannak a bioszférára • A bioszférából felszabaduló nitrogénvegyületek hatással vannak a légkörre • A nitrogénvegyületek egy része nedves ülepedéssel kerül a felszínekhez • Másik része turbulens áramokkal jut a felszínre (száraz ülepedés) • Kétirányú fluxus esetén (ülepedés-kibocsátás) a „nettó fluxusról” van szó • A növényzet ammónia kibocsátása (nagy N-bevétel) elsősorban a gázcserenyílásokon történik, kis nitrogénbevételnél az ammónia ülepedése dominál • A talaj jelentős mértékű NO vagy N2O forrás, a körülmények függvényében • Nagyobb víztartalom esetén (60-80 WFPS) a talaj az ülepedett nitrogén- vegyületeknek akár 1/3-át is üvegházgáz formájában juttathatja vissza

  14. A nitrogén globális körforgása. Az egységek teragramm/év-ben értendők (1Tg= 1012 g).

  15. Légkör – felszín közti kicserélődésben szerepet játszó nitrogénvegyületek(szerepük és légköri tartózkodási idejük igen változó) GÁZFÁZISBAN NH3 (ammónia)  N2O (dinitrogén-oxid)  NO (nitrogén-monoxid)  ------------------------------------------------------ NO2 (nitrogén-dioxid)  HONO (salétromossav)  HNO3 (salétromsav)  PAN (peroxi-acetil-nitrát)  AEROSZOL RÉSZECSKÉKBEN, CSAPADÉKBAN NH4+ (ammónium)  NO3- (nitrát) 

  16. A nitrogénvegyületek hatásalégkörbioszféra LÉGKÖR HATÁSA A BIOSZFÉRÁA • Savasodás („savas esők”, 50% S, 50% N), kritikus terhelés • Eutrofizáció (tavak, erdők) • Tápanyag-utánpótlás (erdők) • Közvetlen hatások, kritikus szint (pl. zuzmó  NH3) BIOSZFÉRA HATÁSA A LÉGKÖRRE • Üvegház hatás növekedése (N2O) • Aeroszol részecskék (légköri optika) (NH3) • Légköri oxidánsok koncentrációja (NO ózon „prekurzor”)

  17. A különböző nitrogénformák keletkezése (produkciója) a talaj víztelítettségének függvényében • Kis víztartalomnál jó az oxigén ellátás  nitrifikáció (oxidáció), NO • Közepes-nagy víztartalomnál denitrifikáció, redukció, N2O elillanhat • Telítettség közelében az N2O a talajban marad (viszonylag jól oldódik vízben) és a redukció az N2-ig végbemegy

  18. biotikus: Azotobacter, Rhizobium sp, cianobaktériumok abiotikus: villámlás • Biológiai N-kötés 70%-a szimbiotikus kapcsolatokból, 30 %-a nem • szimbiotikus fixáció • N2 fixáció → energia a cukrok és egyéb organikus vegyületek oxidációjából • a szabadon élő bakt.→ a szerves hulladék oxidációjából • Rhizobium → szimbiózis, cukor • Nitrifikáció 1 NH3→NO2 (Nitrosomonas) 2NO2→NO3 (Nitrobacter) • (oxidáció, e-akceptor: oxigén) • Denitrifikáció: Anoxiás környezetben a NO2 és NO3 e-akceptorként (oxidáló) lép fel. NO3→ NO2→ NO →N2a

  19. N2O talajok dinitrogén-oxid kibocsátása • N=N=O • Üvegház hatása kb. 300-szorosa a CO2-nek • Az összes antropogén üvegház-hatásnak 5-6 %-át teszi ki • Sztratoszférikus ózon • Nagyrészt talajeredetű

  20. Az erdőtalajok a légkörből származó N-vegyületek akár 1/3-át is visszabocsáthatják

  21. A foszfor globális körforgása. Az egységek teragramm/év-ben értendők

  22. -Kőzetek mállása, a P talajoldatba kerül, felvehetőség: Ca5(PO4)3 +4H2CO3→ 6Ca2++3HPO42-+4HCO3-+H2O - szerves vegyületekből: C-O-P észterkötés enzimatikus bontása, foszfatázok (→PO43-) savas pH: H2PO4- (mobilis, felvehetőség jobb) lúgos pH: HPO42- (kevésbé felvehető) Nagy reakcióképesség (H2PO4- )→ általában kötött formákban (Fe, Al,..)

  23. A kén globális körforgalma. Az egységek teragramm/év-ben értendők savas esők SO2 (antropogén + vulkáni)→H2SO4 H2S, tengeri ökoszisztémákban energiaforrás DMS→kondenzáci-ós mag, albedo↑→hűtő hatás

  24. Redukció anaerob környezetben (e-akceptor az oxigén helyett a szulfát-csoport) 2CH2O + 2H+ + SO42- --> H2S + 2CO2 + 2H2O Kén alapú anaerob fotoszintézis (a víz helyett a H2S a hidrogén (elektron) donor a CO2 redukciójához, bíbor kén-baktériumok) 2H2S + CO2 --> CH2O + 2S + 2H2O Kemoautotrófia (Thiobacillus, mélytengeri S (H2S)-források környezetében) 4H2S + CO2 + O2 --> CH2O + 4S + 3H2O

  25. Egyéb tápanyagok A növények számára esszenciális kationok: K, Ca, Mg, Mn, Fe • elsősorban a kőzetek mállásából kerülnek be az életközösségbe. • mozgásuk főként az ökoszisztémák internális ciklusához kötött, a talajból felvett és az elhalt szervesanyaggal visszajutott mennyisége sokkal jelentősebb, mint az ökoszisztémába egyéb folyamat révén bejutó, illetve kimenő mennyiség. • kisebb mennyiségre van szükség, de jelentőségük nem elhanyagolható. Szerepük: • elsősorban enzimek aktiválásában, • káliumnak a vízmozgásban, transzspirációban, • magnéziumnak a klorofill alkotóelemeként, • kalciumnak pedig a sejtfal szerkezetének és a sejthártya áteresztőképességének szabályozásában van. • káliumtartalom limitáló tényező lehet, mivel könnyen kimosódik a talajbeli vízmozgás révén. A kimosódás a legjelentősebb veszteségi útvonal a tápanyagok számára, különösen a nagy évi csapadékösszeggel bíró, illetve a savas esőkkel terhelt élőhelyeken jelentős. Nincs gázállapotú előfordulásuk, de a szél okozta erózió révén – főként a sivatagokból és a művelt területekről származó – az atmoszférában szálló porral jelentős mennyiségük jut az óceánba, illetve egyéb ökoszisztémákba.

  26. Klímaváltozás

  27. IPCC 2007

  28. IPCC 2007

  29. Az előadás letölthető nofi.szie.hu oktatás letöltések mgBSc

More Related