Potravní síť potravní a nepotravní
interakce
• Detritová potravní síť
• Interakce mezi různými skupinami půdní bioty:
kořeny - mikroflóra - fauna - prostředí
• Interakce ve vztahu k koloběhu hlavních
biogenních prvků
• Vliv půdní bioty na změny půdního prostředí a
tvorbu půdní struktury
• Formy humusu a jejich vztah k funkci ekosystémů
Detritová potravní síť
Topografická potravní siť
seznam členů daného systému spojených šipkami říkajícími kdo jí
koho
Flow web (síť s popisem toku)
Udává velikost jednotlivých zásobníků a jednotlivých toků při její
konstrukci se vzchází biomasy jednotlivých zásobníků a
asimilační a produkční účinnosti určující efektivitu konverze z
jednoho zásobníku do druhého, přitom se předpokládá že systém
je v ustáleném stavu - velikost zásobníku se nemění.
Interakční web
ukazuje vliv jednoho člena sítě na druhý
Co řídí tok energie sítí
Síť může být determinována zdroji bottom up a nebo predátory
top dow.
Top down regulace je častá ve vodě, v půdě je prostředí velmi
heterogenní existuje zde řada mikoprostředí ve kterých je kořist
chráněna před predací a to spolu s velkou růstovou rychlostí
kořisti omezuje top down efekt.
Bottom up regulace může být významná při formování potravní
sítě.
Kromě toho se zde může projevit vliv změn prostředí není v
modelech zohledněn
12
eggs disc -1
10
8
6
4
2
0
A
E
P. chrysogenum
C. herbarum
eggs disc -1
60 druhů hub
testováno
Control
(A) na90 oviposiční
+ CO2 preferenci
(E)
80
**
16 preferováno (užíváno častěji
než
náhodně)
70
Z nich pouze 6 podporovalo
růst
larev
60
**
50
**
40
A
E
**
**
30
20
**
NS
P. jant.
F. oxys.
10
0
A. gla
Frouz, J., Nováková, A., Jones, T.H. 2002. Global change biology 8:339-344
Frouz, J., Nováková, A. 2001. Pedobiologia 45:329-340.
Cl. herb
P. chrys
Cl. clados
P.are
Hlavní toky půdní potravní sítí
• Herbivorní kanál zpravidla malý tok
• Houbový kanál - v půdách s nízkým pH,
zásobených opadem s velkým C:N
poměrem a velkým Lignin N poměrem a s
absencí žížal, často lehké půdy
• Bakteriální kanál půdy střední nebo těžké s
vyšším pH nižším C:N a promýcháváním
půdy buď hojnou populací žížal nebo
kultivací
Problémy půdní potravní sítě
větší organismy často pohlcují celý komplex menších
organismů spolu s opadem
exkrementy obsahují velké množství energie a přitom se jejich
kvalita coby potravy mění
půdní organismy mění významně své prostředí a tím mohou
nepřímo ovlivňovat podmínky toku energie potravní sítí.
Nepotravní vs potravní
interakce mezi různými
skupinami půdní bioty
Interakce rostliny mikroflóra - fauna prostředí
CO2
root
exudates
CO2
N fixation
mycorhiza
root
exudates
100
10-2
10-3
10-6
Interakce mezi různými skupinami půdní bioty:
Kořeny
Herbivoři na kořenech
Mykorhiza
Symbiotická fixace N2
Produkce exudátů rhizosférní mikroflóra
Kořeny a změna vlastností půdy tvorba agregátů, změna pH atp.
Opad
Determinuje detritovou food web proces humifikace etc.
Bezobratlí
interakce s mikroflórou na požíraném opadu
(selektivní konzumace, trávení, migrace v profilu)
změny vlastností prostředí
(podíl na tvorbě půdních agregátů, změna pH, fragmentace
opadu vytváření energeticky bohatých prostředí..)
Herbivorie na kořenech
•Významně ovlivňuje růst rostlin
• Kompetici k ostatním rostlinám
leguminózy citlivější než trávy
• Složení rostlinného společenstva
• Interakce s nadzemními herbivory
Mykorhiza
Rhizobia a ostatní symbiotičtí N2 fixátoři
Rhizobia nemohou fixovat N bez rostlin
Povrch nodulu sklerehchym, blokuje výměnu
plynu
Uvnitř parenchym s infikovanými buňkami
Nebo meristem mladé buňky
Infikovány od starších pořad dorůstá
asi polovina aktuální spotřeby
N pochází z fixace
Rhizosphera a kořenové exudáty
Interakce mikroflóry a bezobratlých
potravní
selektivní konzumace - selektivita stoupá s klesající
velikostí predátora
selektivní trávení
fg
9 -1
Bacteria (10 g )
60
50
40
e
d
30
f
cd
bc
a
20
f
ab
ab
10
0
L
C1
AM1
PM1
H1
E1
C2
AM2
PM2
H2
E2
Interakce mikroflóry a bezobratlých
Ovlivnění prostředí
přesun diaspor v půdním profilu
fragmentace opadu
změna pH alkalinizace opadu
trávení opadu
vytváření energeticky bohatých postření
tvorba pórů
tvorba půdních agregátů
Přesun diaspor v půdním profilu
Bezobratlí mohou přesouvat inokulum hub a bakterií v půdním
profilu nebo na nová stanoviště.
Může to být významné v kolonizaci iniciálních ploch například u
myrhizních hub.
V profilu spíše u bakteríí
Fragmentace opadu
Fragmentace opadu zvětšuje jeho povrch a rychle zpřístupňuje
místa kam by se mikrorganismy dostali až za delší dobu.
Ale u některých druhů opadu může fragmentace podpořit uvolnění
fenolů a zpomalit dekomposici
8
respiration CO 2 µL/min
7
6
5
4
3
2
1
0
0
100
200
300
time h
Alder litter
Alder excrement
Quercus litter
Quercus excrement
Alder ground litter
Quercus ground litter
400
PROSTOROVÁ DISTRIBUCE ENZIMŮ VE STŘEVĚ
P. holosericea
Vytváření energeticky bohatých postření
Bezobratlí mohou v půdě vytvářet mikrostanoviště s přebytkem snadno
dostupných látek
to může urychlovat
dekompozici
priming efekt
podporovat
nesynbiotickou
fixaci N2
Interakce bezobratlých a mikroorganismů a dekomposice OH
dekomposice
bezobratlí mohou podporovat mikrobiální dekomposici
fragmentací OH, alkalinizací OH, inokulací opadu mikroflorou
stabilisace
Bezobratlí mohou podporovat stabilizaci OH jednak
podporou humifikace
fysikální vazba uvnitř mikroagregátů
odčerpáním snadno dostupných látek
Půdní bezobratlí zpravidla urychlují dekomposici opadu, krádce
po jeho průchodu střevem později se dekomposice zpomaluje a
často je její rychlost menší než u dekomposice původního
opadu neovlivněného bezobratlými.
-1
-1
respiration [ml CO2 g hour ]
Průchod opadu střevem larev krátkodobě zvyšuje
mikrobiální respiraci
200
180
160
140
120
100
80
60
40
20
0
-100
litter
-50
gut (larva)
0
50
time [hours]
100
150
Tvorba půdních agredátů
flocculace: částice zůstávaní u sebe díky slabím interakcím
electrostatic, van der Waals, and/or hydrogen bonding a tvoří
mikroskopické vločky
cementace: stabilizace vloček cementujícími materiály organická
hmota carbonáty, Fe and Al oxidy, jíly
Formy humusu
% of total ecosystem C stock
Moor
Moder
Mull
100%
90%
80%
70%
60%
50%
40%
30%
20%
10%
0%
coniferous
mineral soil
Spodosoils
deciduous
root
litter
grassland
aboveground biom ass
Alfisoils
Molisoils
Moor
Spodosoils
Podzol
Moder
Alfisoils
Luvisol
Mull
Molisoils
Černozem
Vertisol tropic
Moor
Moder
Mull
Mor
Moder
Mull
Silt a jíl
písek
Srážky (srážky/teplota)
Fe Al
Ca
pH
fulvokyseliny
Huminové kys. a humin
C/N
Bakterie
Houby
Abundance žížal
Rychlost dekomposice
bioturbace
Geologický substrát
Klima
Vlastnosti substrátu
vegetace
Rychlost decomp
uvolňování živ
Typ opadu
Dekoposiční potravní síť
Geologický substrát
Klima
Který faktor je řídící
síla vlivu
Vlastnosti substrátu
konstantnost faktoru
geologický substrát>klima>biotické faktory
vegetace
historie
Rychlost decomp
uvolňování živ
Typ opadu
Dekoposiční potravní síť
Geologický substrát
Klima
Výsadba různých druhů dřevin na výsypkách vede k různému
rozviji půdní bioty a půdy
Vlastnosti substrátu
vegetace
Rychlost decomp
uvolňování živ
Typ opadu
Dekoposiční potravní síť
Porovnání vývoje půd pod různými druhy dřevin.
spontální
olše
lípa
dub
smrk
borovice
modřín
Klima lesů nebo kolonizace
Introdukce
Geologický
žížal
substrát
do severoamerických
výsypkových ploch žížalami vede ke změně typu humusu
změně půdy a následné změně vegetace
Vlastnosti substrátu
vegetace
Rychlost decomp
uvolňování živ
Typ opadu
Dekoposiční potravní síť
Evropské žížaly v Sev.Americe
Společensto
rostlin na
výsypkách
před
Posun od hub k
bakteriím omezuje
nebo zamezuje
klíčení semenáčků
jehličnamů
po
Změnt typu humusu daná
činností žížal -přítomnost
humusové vrstvy nejlépe
vysvětluje rozdíly ve
vegetaci
Klima vedlo k podpoře žížal a
Vápnění
Geologický
bukových
substrát
lesů v Německu
posunu od typu humusu moder k typu mull
Vlastnosti substrátu
vegetace
Rychlost decomp
uvolňování živ
Typ opadu
Dekoposiční potravní síť
Download

Lekce 11 - Jan Frouz web