Практичне заняття №15 Біологічний круговорот в экосистемах

 

Завдання 1. Проаналізуйте наведене в табл. 2.3.17 зміст елементів мінерального харчування в рослинних тканинах (у частинах на мільйон частин сухої ваги) клена цукрового (Acer saccharum).

Визначите, у яких частинах рослини накопичується більша кількість мінеральних елементів. Який у цьому фізіологічний зміст?

Як змінюється співвідношення змісту елементів у різних частинах рослини? Із чим зв'язана зміна зольності рослинної біомаси різних частин рослини?

Обчислите відношення змісту елементів у листах і деревині.

Таблиця 2.3.17 Зміст елементів (^о/оо) мінерального харчування в рослинних тканинах Acer saccharum (Уиттекер, 1980)

Елемент	Серцевина	Заболонь	Кора	Галузі	Зростаючі пагони	Літні листи	Осінні листи
Азот	970	980	5500	3700	13400	22000	8400
Фосфор	40	100	300	700	1800	1800	400
Сірка	90	110	640	450	800	2100	1450
Кальцій	3200	1000	14100	4300	16200	6000	5000
Калій	3000	700	2900	1700	9300	10100	5400
Магній	600	200	600	300	1000	1200	600
Марганець	470	140	940	580	1330	1740	2140
Залізо	18	21	55	24	54	120	97
Цинк	10	8	29	19	62	52	32
Натрій	10	7	93	7	40	16	18
Мідь	0,5	1	6	4	13	9	7
Зола	13900	4200	45400	16600	58700	56500	43700

 

Завдання 2. У табл. 2.3.18 наведені дані про переміщення живильних речовин у ґрунт дубового лісу (% від загальної кількості). Зрівняєте інтенсивність різних способів надходження елементів у ґрунт. Поясните наявні розходження.

 Таблиця 2.3.18 Переміщення живильних речовин у ґрунт дубового лісу, % від загальної кількості (Уиттекер, 1980)

Надходження елементів	Азот	Фосфор	Калій	Кальцій	Магній	Натрій	Вуглець
З атмосферними опадами	19,1	12,3	7,7	17,8	35,0	61,8	2,4
Змив з поверхні рослин	-1,4	25,1	65,1	24,1	35,8	35,5	8,0
З опалими мертвими листами й галузями	82,3	62,2	27,2	58,1	29,3	2,9	89,6
Загальна маса елемента, що надійшов у ґрунт, г/м^2 у рік	4,99	0,35	3,86	4,10	1,32	5,72	219

 

Завдання 3. У табл. 2.3.19 наведені дані про запаси й про потоки мінеральних елементів у біомасі листяного лісу.

Таблиця 2.3.19 Запаси (г/м²) і потоки (г/м² у рік) мінеральних елементів у біомасі листяного лісу (Уиттекер, 1980)

Елемент	Деревина  й  кора		Літні листи	Опад	Змив
	Запас	Приріст
Азот	27,7	1,48	6,59	5,27	0,992
Фосфор	2,84	0,154	0,518	0,36	0,068
Сірка	3,62	0,165	0,493	0,55	2,10
Кальцій	36,3	1,61	1,85	3,97	0,673
Калій	12,4	0,561	2,84	1,77	3,01
Магній	3,11	0,138	0,458	0,55	0,200
Марганець	3,34	0,154	0,454	0,98
Залізо	0,300	0,011	0,033	0,040
Цинк	0,447	0,021	0,033	0,062
Натрій	0,155	0,0055	0,0047	0,010	0,031
Мідь	0,038	0,0017	0,0027	0,004
Вуглець	5880	210	127	254	0,506

 Визначите швидкість круговороту елементів по відношенню їхнього надходження в ґрунт із опадом і змивом до запасу.

 

Завдання 4. Визначите інтенсивність біологічного круговороту в лісових экосистемах, використовуючи наведені в табл. 2.3.20 значення опадо-подстилочного коефіцієнта ОПК (відношення біомаси підстилки до біомаси опада).

Таблиця 2.3.20 Опадо-подстилочный коефіцієнт у лісових экосистемах

Субстрат	Тип лісу
	Сосник		Осичняки		Діброва		Липо- (клено-) дубняк		Кленовий, липовий ліс
	Підстилка	Опад	Підстилка	Опад	Підстилка	Опад	Підстилка	Опад	Підстилка	Опад
Пісок	10,10	2,44	3,55	3,96	10,44	3,83	–	–	3,87	4,39
Суглинок	–	–	3,47	2,99	6,64	3,90	6,16	4,70	3,61	4,60
Глина	–	–	4,94	3,54	7,54	4,02	8,36	4,53	–	–
Крейда	–	–	–	–	11,89	3,78	8,58	4,35	6,47	4,78

 Як впливає тип субстрату на інтенсивність біологічного круговороту в цих экосистемах?

 

Завдання 5. У табл. 2.3.21. наведено результати експерименту по визначенню впливу субстратно-фитоценотических умов экосистемы на розкладання лісового опада. Визначите коефіцієнти трансформації й гуміфікації лісового опада в різних комбінаціях умов.

Коефіцієнт трансформації (Ктр) – це відношення маси опада після розкладання до вихідної маси опада.

Коефіцієнт гуміфікації (Кг) – це відношення маси новоствореного гумусу в ґрунті до вихідної маси опада.

 

Таблиця 2.3.21 Результати експерименту по визначенню коефіцієнтів трансформації й гуміфікації лісового опада

Тип опада	Тип субстрату	Вихідна маса опада, м	Маса опада після розкладання, м	Збільшення гумусу в ґрунті, м
Кленовий	Суглинок	11,6	4,83	0,90
Липо-дубовый	Суглинок	9,36	4,46	0,58
Березовий	Пісок	6,36	2,29	0,82
Дубовий	Пісок	6,18	2,80	0,59
Кленовий	Пісок	7,93	2,19	0,72
Дубовий	Крейда	9,19	5,53	0,72
Дубовий	Глина	10,95	644	0,73

 Як впливає тип субстрату й склад опада на ефективність трансформації й гуміфікації?

Визначите ефективність фіксації гумусу в ґрунті по відношенню коефіцієнта гуміфікації до коефіцієнта трансформації.

 

Завдання 6. Оціните інтенсивність біологічного круговороту, розрахувавши значення опадо-подстилочного коефіцієнта в різних природних зонах за даними табл. 2.3.22.

Таблиця 2.3.22 Запаси опада й підстилки в різних природних зонах 

Показник, ц/га	Тундра			Лісова зона	Степу
	арктична	кустарничковая	Ялинники	Діброва	лугові	сухі
Опад	2,6	9	30	40	80	15
Підстилка, повсть	35	835	300	150	120	15

 

Завдання 7. У табл. 2.3.23 наведені дані експерименту по визначенню впливу лісових біогеоценозів водозбору на винос живильних речовин з річковим стоком. Значення дані в кг/га · год.

Таблиця 2.3.23 Вплив вирубки лісу на біологічний круговорот (Уиттекер, 1980)

Елемент	Залісений водозбір		Водозбір з вирубаним лісом
	Принесення с опадами	Винос зі стоком	Винос зі стоком (чистий)
Кальцій	2,6	11,7	77,9
Натрій	1,5	6,8	15,4
Магній	0,7	2,8	15,6
Калій	1,1	1,7	30,4
Амонійний азот	2,1	0,3	1,6
Нітратний азот	3,7	2,0	114,0
Сірка	12,7	16,2	2,8
Кремній	сліди	16,4	30,0
Алюміній	сліди	1,8	20,7

 

Визначите співвідношення принесення й виносу елементів (чистий винос) у непорушеної лісовий экосистеме.

Визначитезміну чистого виносу елементів після вирубки лісу.

Які зміни в структурі й функціонуванні лісовий экосистемы могли стати причиною цих змін?