Seminarska naloga iz predmeta ekologija: RAVNOTEŽJE OGLJIKA V BOREALNEM GOZDU

1. Seminarska naloga iz predmeta ekologija:RAVNOTEŽJE OGLJIKA V BOREALNEM GOZDU Avtorica: Erika JEŽ POLITEHNIKA NOVA GORICA Nova Gorica 2006

2. Uvod • Raziskovanja so potekala v 120-letnem gozdu črne jelke v Manitobi v Kanadi. Območje je tipičen borealni gozd v severni Ameriki. Skoraj 50% ozemlja je poraščenega z mahovjem, 45% zarašča šotni mah in preostalih 10% je močvirje.

3. Uvod • Zime so hude. Najnižja izmerjena temperatura je bila -52°C in 3 do 4 mesece na leto je povprečna dnevna temperatura od -10 do -25°C. • Rastna sezona se začne v maju in oktobru. Dnevne temperature v rastni sezoni so 15 – 25°C, julij in avgust sta skoraj brez zmrzali. • Del tal ostane zamrznejenih tudi v poznem poletju in sicer pod mahovjem na globini 75 – 100 cm.

4. Uvod Ogljik na tem področju • 40 ± 20 ton C/ha je v nadzemnih živih in neživih struktur jelke • 45 ± 13 ton C/ha živih in odmrlih struktur mahov. • največji rezervuar ogljika pa je v zemlji 200 ± 50 ton/ha pod šotnimi mahovi, ter 90 ± 20 ton C/ha na pod ostalimi mahovi • Večina ogljika v tleh je v vlažnih predelih približno 40 do 80 cm pod površjem in natančno na področju, kjer je bil požar. • Ogljik se je kopičil zelo dolgo časa, od nekaj stoletji do 7000 14C let pred sedanjostjo in se smartra, da je skoraj inerten v večini biogeokemijskih ciklih.

5. 1. Vpliv taljenja na ravnotežje ogljika v borealnem gozdu METODE IN REZULTATI: • Eddieva kovarianca, • celice za ugotavljanje izmenjave plinov, • analize radioaktivnega ogljika v lesu, mahovju in vzorcih tal, • ter laboratorijsko inkubacijo.

6. Metode in rezultati Eddijeva kovarianca • Merili so 22 000 ur od marca 1994 do oktobra 1997.

7. Prirastek lepo viden na grafu 0.6 ± 0.5 tonC/(ha leto) skupaj z meritvami (eddijeva kovarianca) o izgubi 0.3 ± 0.5 ton C /(ha leto) namiguje, da je 0.9 ± 0.6 ton C/(ha leto) izgube iz globokega rezervuarja.

8. Metode in rezultati Celice za ugotavljanje izmenjave plina • Nočni pretok CO2 v plasteh mahovja merjen z avtomatskimi celicami je pokazal, da je srednjepoletno povečanje primerljivo z eddijevo kovarianco. • Od julija do avgusta se je na področju mahovja povečala respiracija z 8 na 15 kg C /(ha dan) na vseh treh vzorčnih lokacijah z šotnim mahom neodvisno od temperatur mahovja, na dveh drugih lokacijah pa za 10kg C /(ha dan).

9. Metode in rezultati Analize s pomočjo radioaktivnega ogljika • Radioaktivni ogljik 14C so izmerili s pomočjo masne spektroskopije. • ∆14C za CO2 v mahovju v času pozne jeseni in zime je bil od -80 do -150‰ kar pomeni na prostornino vzorca 600 do 1300 14C let. • Ta rezultat nam nakazuje, da atmosfersko dihanje v manjši meri vpliva na koncentracijo CO2 in da je talna razgradnja glavni vzrok večanja koncentracije v zimskem času, ki so jo izmerili z eddijevo kovarianco (2 do 3 kg C/(ha dan)) podoben rezultat so dobili tudi pri meritvah na snegu s celicami.

10. Metode in rezultati Laboratorijska inkubacija • V laboratoriju so merili količino CO2. Ta se je pri temperaturi -2°C povečala iz 0.016kg C/(tono dan) na 0.15 kg C/(tono dan) pri 5°C. • Te rezultate lahko primerjamo z dvigom koncentracije ogljika iz 1.5 na 3 kgC/(ha dan) v popolnoma zamrnjenih tleh na 15 - 30 kgC/(ha dan) v odmrznjenih tleh. Ti nivoji so konstantni za terenske raziskave in dokazujejo, da je odmrzovanje tal direktno povezano s krogom talne dekompozicije.

11. Ugotovitve • Ravnotežje ogljika je manjši rezultat dveh drugih večjih tokov, in sicer produkcije in respiracije. • Na razgradnjo talnega oglika vpliva respiracija korenin, temperature tal, poplave ter globina aktivne plasti

12. Sklep • Eddijeva kovarianca, celice in laboratorijske raziskave vse kažejo na talno dekompozicijo v poznem poletju za 10 kgC/(ha dan) in na letno talno razgradnjo za 0.5 do 1.5 ton C/ha. • 0.2 ton C/(ha letno) se vrne nazaj v tla z opadom, 0.3 do 1.3 ton C/(ha letno) pa se akumulira v mahovje in les. Delno pa gre tudi atmosfero, saj so bile povprečne letne temperature višje. • Spremembe v klimi, ki povzročajo taljenje, tal bodo neposredno vplivale na izgube ogljika vednozelenega borealnega ekosistema.

13. 2. Ekofiziološka kontrola ravnotežja ogljika na treh različnih vzorčnih lokacijah južnega borealnega gozda • Letna respiracija v ekosistemu čez dan (eddy covariance) je bila 1141, 815 in 521gC/ m2. • Nočne meritve so bile nekoliko večje EC 1193, 897 in 578gC/ m2.

14. S pomočjo lažjih biofižičnih algoritov so izračunali neto produkcijo ekosistema in sicer: 122 (64-142), 35 (18-53) in 78(61-91)gC/ m2 na leto.

15. Sklep • Kljub krajši rastni sezoni je bila poraba ogljika na področju trepetljike večja. Na področju vednozelenega gozda je poraba ogljika manjša zaradi dihanja čez vse leto. • Na vednozelenih področjih je prišlo do izrazitega srednjesezonskega upada produkcije v ekosistemu. Do tega je prišlo zaradi velikega povečanja dihanja, medtem ko F-max ni dosegla max vrednosti. V nerastnem obdobju dihanje povzroči padec ogljika za 285, 120 in 64gC/m2 to predstavlja 70, 80 in 46,5% poletne neto produkcije. • Šest let raziskav v gozdu trepetljike kažejo, da poraba ogljika na tem področju v borealnem gozdu lahko pripomore k segrevanju ozračja, ker je dihanje relativno konstantno, fotosinteza pa narašča kot posledica daljšanja rastnega obdobja.

16. 3. Časovne in prostorske variacije koncentracije zemeljskega CO2 v kanadskem borealnem gozdu • Dve leti so merili izmenjavo CO2 iz gozdnih tal na 45 vzorčnih lokacijah na področju črne jelke.

17. Izmenjava talnega CO2 je nihala med nizko, vendar pozitivno, količino pred pomladanskim taljenjem tal in v času zime ko so tla zamrznjena ter med visoke količine v poznem poletju ( do 14µmol/s m2). • Celoten letni pretok ogljika iz gozdnih tal v letu 1996 je bil 896 gC/ha (pri 95% I.Z. 787 gC/ha – 1026 gC/ha )

18. Sklep • NPP je v primerjavi z letnim pretokom CO2 pr 6x večja in pr 17x večja kot so pokazale meritve nadzemnega melišča. To dokazuje, da je nivo izgube ogljika iz podtalnih predelov ekosistema večje kot nivo vrnjenega ogljika. • Temperaturni model ogljikove bilance za ta ekosistem predvideva, da izmerjena količina pretoka CO2 lahko nakazuje že na odzive ekosistema na klimatske spremembe. • Pretok CO2 skozi gozdna tla je bil večji kot NPP v tem obdobju. To kaže na pomembnost nadalnega raziskovanja izmenjave CO2 in izgube ogljika iz tal.