EKOLOGIA OGÓLNA WBNZ 884 Wykład 6 Gleby Biomy Ekosystemy
Życie biosfery = cykl redoks węgla DEPOZYCJA (ocean, osady) energia CO 2 energia REDUKCJA tylko żywe organizmy UTLENIANIE organizmy: szybko procesy abiotyczne: powoli (CH O) 2 n DEPOZYCJA (złoża paliw)
Nasłonecznienie kwh m -2 doba -1
Energia promieniowania słonecznego
STREFOWOŚĆ TEMPERATUR NA POWIERZCHNI OCEANÓW I LĄDÓW
Cyrkulacja atmosferyczna Determinuje strefowość opadów (lokalną wilgotność klimatu)
STREFY KLIMATYCZNE ŚWIATA
BIOM: fragment biosfery, odznaczający się typowymi warunkami środowiskowymi, determinującymi tempo produkcji i dekompozycji (czyli bilans materii organicznej), w konsekwencji: rozwój charakterystycznych gleb i roślinności; Pojęcie biomu można rozszerzyć na typowo ukształtowane obszary oceanów NIE MYLIĆ Z KRAINĄ BIOGEOGRAFICZNĄ!
POWSTAWANIE GLEBY WIETRZENIE MATERIA ORGANICZNA SKAŁA MACIERZYSTA MINERAŁY Czas
GLEBA: Mieszanina rozdrobnionych cząstek mineralnych i związków pochodzenia organicznego; PROCESY: Erozja fizyczna i dekompozycja biomasy; Ciągła praca organizmów; Domknięcie obiegu pierwiastków.
Rędzina - gleba powstała na podłożu wapiennym (Kostrze) Poziom organiczny Poziom próchniczny Poziom skały macierzystej
klimat chłodny opad>et Proces bielicowania H + H + H + H + H + H + H + H + Si Si Si organiczne koloidy Fe, Al ściółka iglasta próchnica mor poziom eluwialny poziom iluwialny ("braunsztyn") Ca ++ Na + K + Mg ++ N zwierciadło wód gruntowych Gleba bielicowa Puszcza Niepołomicka
Gleba bielicowa (Puszcza Niepołomicka)
Gleba bielicowa (Puszcza Niepołomicka) Poziom próchniczny (próchnica nadkładowa mor) Poziom wymywania (eluwialny) Poziom wzbogacania (iluwialny) Poziom skały macierzystej (piasek)
Glejobielica Poziom organiczny Poziom eluwialny Poziom iluwialny Poziom glejowy (woda gruntowa, podchodząca od dołu powoduje oglejenie, widoczne jako sinoszare zabarwienie związkami zredukowanego żelaza, z rdzawymi plamami związków żelaza utlenionego)
Proces brunatnienia Rola makrofauny glebowej (dżdżownice i in.) klimat umiarkowany opad >= ET ściółka liściasta próchnica mull bogata fauna glebowa (silne mieszanie) Gleba brunatna oglejona
Gleba brunatna, oglejona (Puszcza Niepołomicka) Ściółka Poziom organiczny Poziom próchniczny (próchnica mull) Poziom wzbogacenia Poziom glejowy (cętki)
Gleba gruntowo-glejowa Puszcza Niepołomicka Poziom próchniczny Poziom glejowy Oglejenie przejawia się w postaci sinoniebieskiego zabarwienia profilu związkami zredukowanego żelaza i rdzawymi plamami związków żelaza utlenionego
Czarna ziemia murszasta (Kostrze)
Gleba torfowo-glejowa (Puszcza Niepołomicka) Poziom organiczny (torf) Poziom próchniczny Poziom glejowy Woda gruntowa
klimat chłodny umiarkowany opad<= ET Proces darniowy (kalcyfikacja, powstawanie czarnoziemu) roślinność trawiasta dużo próchnicy obfite systemy korzeniowe Ca ++ Mg ++ Na + K + ++ Ca Mg ++ Na +K+ strefa wzbogacenia CaCO 3 zwierciadło wód gruntowych wiki
klimat ciepły opad<<et silne parowanie Gleby pustynne kalcyfikacja salinizacja zasolenie niewiele próchnicy
klimat gorący opad>>et Proces lateryzacji (ferralizacji) Venezuela; Choroni H + H + H + H + H + H + H + H+ H + Fe O 2 3 SiO 2 Al O 2 3 SiO 2 niewielka ilość próchnicy Na +Ca++ K + Mg ++ N zwierciadło wód gruntowych
Venezuela, Caracas
Kenia, Samburu
Gleby tundrowe proces gleizacji H + torf H + zwierciadło wód gruntowych warunki beztlenowe Fe 2+ glej Fe 2+ wieczna zmarzlina wiki
Gleby w różnych klimatach WILGOTNY CHŁODNY WILGOTNY GORĄCY WILGOTNOŚĆ SUCHY ZIMNY SUCHY GORĄCY TEMPERATURA
GŁÓWNE TYPY GLEB uproszczona klasyfikacja genetyczna Glejowe Bielicowe Czarnoziemy Szaroziemy Lateryty Gleby górskie
Mapa gleb świata wg. klasyfikacji amerykańskiej (USDA) (Jest jeszcze klasyfikacja FAO)
Mapa gleb świata wg. klasyfikacji FAO
Taksonomia gleb USDA: 12 rzędów ALFISOLS ANDISOLS ARIDISOLS ENTISOLS GELISOLS HISTOSOLS INCEPTISOLS MOLLISOLS OXISOLS SPODOSOLS ULTISOLS VERTISOLS Gleby leśne szare, płowe, klimat umiark. Gleby wulkaniczne Gleby pustyń; sołonczaki, buroziemy Gleby inicjalne, słabo wykształcone Gleby na wiecznej zmarzlinie Gleby organiczne; torfowe, murszowe Gleby brunatne, mady rędziny itp.. Próchniczne gleby stepów; czarnoziem Silnie zwietrzałe, tropikalne; laterytowe Silnie kwaśne gleby leśne; bielice itp. Gleby czerwone i żołte, ciepły klimat Z pęczniejących iłów; tirsy, smolnice
ALFISOLS ANDISOLS ARIDISOLS Gleby leśne szare, płowe, klimat umiark. LUVISOLS Gleby wulkaniczne ANDOSOLS Gleby pustyń; sołonczaki, buroziemy (CALCISOLS) ENTISOLS Gleby inicjalne, słabo wykształcone LEPTOSOLS GELISOLS HISTOSOLS INCEPTISOLS Gleby na wiecznej zmarzlinie CRYOSOLS Gleby organiczne; torfowe, murszowe HISTOSOLS Gleby brunatne, mady, rędziny itp. CAMBISOLS MOLLISOLS Próchniczne gleby stepów; czarnoziem CHERNOZEMS OXISOLS Silnie zwietrzałe, tropikalne; laterytowe PLINTHOSOLS SPODOSOLS ULTISOLS Porównanie (±) z taksonomią gleb FAO (WRB) Silnie kwaśne gleby leśne; bielice itp. PODZOLS Gleby czerwone i żołte, ciepły klimat ACRISOLS VERTISOLS Z pęczniejących iłów; tirsy, smolnice VERTISOLS
Fanerofity jawnopączkowe Hemikryptofity naziemnopączkowe pączki i pędy bezpośrednio na powierzchni Geofity ziemnopączkowe Bulwy, kłącza Terofity cały cykl życiowy 1 rok Chamefity niskopączkowe 1 2 3 4 5 6 System form życiowych Raunkiaera 1905: wg sposobu przetrwania okresu niekorzystnego dla życia
cm ZALEŻNOŚĆ TYPU ROŚLINNOŚCI (BIOMU) OD TEMPERATURY I OPADÓW (WG WHITTAKERA, ZMIENIONE)
Bardzo dobry, zwięzły opis biomów w tej książce (PWN, Warszawa 2004) str. 19-51
KURS Różnorodnośc biosfery (do wyboru) Różnorodność biomów/ekosystemów świata
PRZEGLĄD BIOMÓW LĄDOWYCH Wilgotny las równikowy (las deszczowy) Las liściasty strefy umiarkowanej Tajga - borealny las iglasty Trawiaste: step, preria, pampa Tundra Pustynia
BIOM: RÓWNIKOWY LAS DESZCZOWY Klimat Temperatura Opady Gleby Brak sezonowości średnia > 17 o C > 24 000 mm/rok laterytowe Produkcja 1800-2000 g s.m. m -2 rok -1 Dekompozycja błyskawiczna Roślinność Uwagi las wieczniezielony, wielowarstwowy ogromne bogactwo gatunków
Równikowy las górski, Wenezuela
Drzewa z korzeniami przyporowymi. Rancho Grande, Venezuela
Nizinny las deszczowy (dipterokarpowy), Sabah, Borneo
Lasy mgłowe; Cordillera de la Costa, Venezuela
Las mgłowy; Cordillera de la Costa, Venezuela
Las mgłowy - Nowa Kaledonia
Namorzyny (lasy mangrowe); Ocumare, Venezuela
Las deszczowy - Amazonia: postępująca deforestacja (LANDSAT)
LASY STREFY ZWROTNIKOWEJ: LAS ARAUKARIOWY (Brazylia)
Araucaria angustifolia (Brazylia)
Paprocie drzewiaste w lesie araukariowym (Brazylia)
(2.) KURS EKOLOGII TROPIKALNEJ INSTYTUT NAUK ŚRODOWISKU UJ VENEZUELA 2008
(6.) KURS EKOLOGII TROPIKALNEJ INSTYTUT NAUK ŚRODOWISKU UJ VENEZUELA 2012
(8.) KURS EKOLOGII TROPIKALNEJ INSTYTUT NAUK ŚRODOWISKU UJ BORNEO 2014
BIOM: LAS LIŚCIASTY STREFY UMIARKOWANEJ Klimat Temperatura Opady Gleby sezonowy latem > 12 o C, zimą < 0 o C 750-2000 mm/rok brunatne Produkcja do 1200 g s.m. m -2 rok -1 Dekompozycja równoważy produkcję Roślinność Uwagi las liściasty sezonowy lub zimozielony obecnie: rolnictwo; odmiany: macchia itd.
Las liściasty wieczniezielony Bukan, Nothofagus (Patagonia)
PUSZCZA NIEPOŁOMICKA
ŻUBRY W PUSZCZY BIAŁOWIESKIEJ
Las liściasty Am. Pn. (klony czerwone i klony cukrowe)
Macchia śródziemnomorska- Chorwacja
Chapparal (Texas)
Pola uprawne POLA UPRAWNE
Pola uprawne
Pola uprawne
BIOM: BOREALNY LAS IGLASTY = TAJGA Klimat Temperatura Opady Gleby silnie sezonowy, krótki okres wegetacyjny latem > 10 o C, zimą < 0 o C 300-700 mm/rok bielicowe Produkcja ok. 800 g s.m. m -2 rok -1 Dekompozycja nie nadąża za produkcją (akumulacja C org.) Roślinność Uwagi las iglasty zimozielony Mała różnorodność gat., fluktuacje
Tajga mongolska górna granica lasu w górach Chentej
Tajga mongolska w górach Chentej
Sosna syberyjska Pinus sibirica ( kiedrowka )
Pirofity Pinus contorta, Pinus radiata i in.
BIOMY TRAWIASTE: STEP, PRERIA, PAMPA Klimat Temperatura Opady Gleby sezonowy, kontynentalny duża amplituda ok. 0-800 mm/rok czarnoziemy; kasztanowe Produkcja 500 g s.m. m -2 rok -1 Dekompozycja może nie nadążać za produkcją Roślinność Uwagi jednowarstwowa; trawy, zioła, krzewy Pastwiska; odmiana: sawanna
Preria, Wyoming, USA
Step karaganowy, Mongolia
Suchy step połunowo-ostnicowy, Mongolia
Śr. temp. roczna Suma opadów Pory roku BIOM: SAWANNA TROPIKALNA 18 25 0 C 400-1000 mm/rok Wyraźne (pora sucha, pora deszczowa) Stan biomasy 1,5 kg/m 2 Produkcja (NPP) 500-1600 g m -2 rok -1 Producenci Roślinożercy Drapieżne Destruenci Gleby Przewaga fotosyntezy C4 Liczne duże przeżuwacze, gryzonie Duże ssaki drapieżne (kotowate, psowate); ssaki mrówko- i termitożerne duży udział termitów i mrówek; pożary laterytowe
jw Żyrafa siatkowana Giraffa camelopardalis reticulata; Samburu, Kenia
Sawanna trawiasta, Masai Mara, Kenia
Sawanna zalewowa, Los Llanos, Wenezuela
Wyspa leśna na sawannie zalewowej (cerrado); Pantanal, Brazylia
Zarośla palmowo-figowcowe; Pantanal, Brazylia
Pantanal, Brazylia
BIOM: PUSTYNIA Klimat Temperatura Opady Gleby Produkcja Dekompozycja Roślinność Uwagi suchy; czasem sezonowy niska, wysoka, lub sezonowo zmienna < 250 mm/rok pustynne (szaroziemy; kasztanowe) znikoma powolna sukulenty, pokrycie 0-30% pow. półpustynie; życie pod ziemią
SAHARA
Egipt - Pustynia Wschodnia (Sahara)
Pustynia kamienista, płw. Synaj
Pustyna Mojave (Kalifornia) Yucca brevifolia ( Joshua tree )
Pustynia kaktusowa; Paraguana, Venezuela
Pustynia Iracka (oaza)
BIOM:TUNDRA Klimat Temperatura Opady Gleby sezonowość; b. krótki okres wegetacyjny niska; wieczna zmarzlina < 250 mm/rok glejowe Produkcja 150-300 g s.m. m -2 rok -1 Dekompozycja powolna Roślinność Uwagi mchy, porosty, zioła, krzewinki latem długi dzień; pojawy masowe
Zmarzlina
PIĘTRA ROŚLINNOŚCI W TATRACH
Piętrowość roślinności w Alpach (Hohe Tauern)
Paramo Andy, Cordiliera de Merida, Venezuela
Paramo Andy, Cordiliera de Merida, Venezuela
jw
Senecio sp. Mt. Kenia
Siedliska zmienione Siedliska chronione Umiarkowane murawy, sawanny, krzewiaste Śródziemnomorskie lasy i zakrzewienia Lasy liściaste tropikalne lasy liściaste i mieszane umiarkowane Subtropikalne lasy iglaste UDZIAŁ SIEDLISK ZMIENIONYCH I OBJĘTYCH OCHRONĄ W 13 BIOMACH LĄDOWYCH Tropikalne lasy wilgotne Tropikalne/subtropikalne murawy, sawanny Sawanny zalewowe Pustynie i półpustynie Murawy i zakrzewienia górskie Lasy iglaste umiarkowane Tajga Tundra CRI - conservation risk index = zmienione/chronione % powierzchni biomu % powierzchni biomu Hoekstra & al. 2005
Udział siedlisk chronionych w ekoregionie, % UDZIAŁ SIEDLISK ZMIENIONYCH I OBJĘTYCH OCHRONĄ W 810 EKOREGIONACH LĄDOWYCH 20% pow. zmienione CRI > 2 40% pow. zmienione CRI > 10 50% pow. zmienione CRI > 25 Udział siedlisk zmienionych w ekoregionie, % Hoekstra & al. 2005
MAPA EKOREGIONÓW WRAŻLIWYCH (vulnerable), ZAGROŻONYCH (endangered) I KRYTYCZNIE ZAGROŻONYCH (critical) Hoekstra & al. 2005
BIOMY DZISIAJ: Anthromes Antropogenic Biomes Ellis & Ramankutty 2008)
1700: 50% pow. lądów w stanie dzikim 45% półnaturalne 2000: 55% - pastwiska, uprawy, tereny zurbanizowane 45% - półnaturalne (20%) i dzikie (25%)
ANTROMY Gęste osiedla Wsie Pola uprawne Pastwiska Półnaturalne Tereny dzikie ANTROMY I BIOMY WSPÓŁCZESNE
2000