Подстилка

редактировать
Мертвый растительный материал, упавший на землю Подстилка из листьев, в основном бук, Gmelina leichhardtii, из государственного заповедника «Черная Булга», Новый Южный Уэльс, Австралия

Опад, подстилка, подстилка из листьев, подстилка с деревьев, подстилка или duff, это мертвый растительный материал (например, листья, кора, иголки, ветки и веточки ), упавшие на землю. Этот детрит или мертвый органический материал и входящие в его состав питательные вещества добавляют в верхний слой почвы, обычно известный как слой подстилки или горизонт O («O» означает «органический»). Подстилка - важный фактор в динамике экосистемы, так как он указывает на экологическую продуктивность и может быть полезен для прогнозирования регионального круговорота питательных веществ и плодородия почвы.

Содержание

  • 1 Характеристики и изменчивость
  • 2 Чистая первичная продуктивность
  • 3 Среда обитания и корма
    • 3.1 Растения
    • 3.2 Детритивы и другие разлагатели
    • 3.3 Более крупные животные
  • 4 Питательный цикл
  • 5 Сбор и анализ
  • 6 Проблемы
    • 6.1 Изменения, вызванные инвазивными дождевыми червями
    • 6.2 Сгребание лесной подстилки
  • 7 См. Также
  • 8 Ссылки
  • 9 Внешние ссылки

Характеристики и изменчивость

Опад растений, в основном болиголов, Tsuga heterophylla, Национальный лес Маунт-Бейкер-Сноквалми, Вашингтон, США

Опадная подстилка характеризуется как свежая, неразложившаяся и легко узнаваемые (по видам и типу) растительные остатки. Это может быть что угодно: листья, шишки, иголки, веточки, кора, семена / орехи, бревна или репродуктивные органы (например, тычинки цветущих растений). Предметы диаметром более 2 см называются грубой подстилкой, а все, что меньше - мелкой подстилкой или подстилкой. Тип опадающей листвы наиболее напрямую зависит от типа экосистемы. Например, на ткани листьев приходится около 70 процентов опадания в лесах, но древесная опада имеет тенденцию увеличиваться с возрастом леса. На пастбищах очень мало надземной многолетней ткани, поэтому годовой опад очень низкий и почти равен чистой первичной продукции.

В почвоведении почва подстилка подразделяется на три слоя, которые образуются на поверхности горизонта О. Это слои L, F и H:

  • L - органический горизонт, характеризующийся относительно неразложившимся растительным материалом (описанным выше).
  • F - органический горизонт, обнаруженный ниже L, характеризующийся накоплением частично разложившегося органического вещества.
  • H - органический горизонт ниже F, характеризующийся накоплением полностью разложившегося органического вещества, в основном неразличимого

Слой подстилки весьма изменчив по своей мощности, скорости разложения и содержанию питательных веществ и частично зависит от сезонность, виды растений, климат, плодородие почвы, высота над уровнем моря и широта. Наиболее высокая изменчивость опадания рассматривается как функция сезонности; Каждый отдельный вид растений имеет сезонные потери определенных частей тела, которые могут быть определены путем сбора и классификации опада растений в течение года, и, в свою очередь, влияет на толщину подстилки. В тропической среде наибольшее количество мусора выпадает в конце сухого сезона и в начале сезона дождей. В результате этой изменчивости из-за сезонов скорость разложения для любой данной области также будет переменной.

Падение подстилки в сети болот Болдкипресс Северной Америки, от Иллинойса до Луизианы, 2003 г.

Широта также оказывает сильное влияние на частоту и толщину опада подстилки. В частности, количество опада уменьшается с увеличением широты. В тропических лесах существует тонкий слой подстилки из-за быстрого разложения, тогда как в бореальных лесах скорость разложения медленнее и приводит к накоплению толстого слоя подстилки, также известного как мор. Чистое первичное производство работает противоположно этой тенденции, предполагая, что накопление органического вещества в основном является результатом скорости разложения.

Поверхностный детрит способствует улавливанию и проникновению дождевой воды в нижние слои почвы. Подстилка защищает почвенные агрегаты от ударов дождевых капель, препятствуя высвобождению глины и частиц ила, забивающих поры почвы. Высвобождение частиц глины и ила снижает способность почвы поглощать воду и увеличивает поперечный поверхностный поток, ускоряя эрозию почвы. Кроме того, почвенная подстилка снижает ветровую эрозию, предотвращая потерю влаги почвой и обеспечивая покрытие, предотвращающее перенос почвы.

Накопление органических веществ также помогает защитить почвы от повреждений лесными пожарами. Подстилка из почвы может быть полностью удалена в зависимости от интенсивности пожаров и времени года. В регионах с высокой частотой лесных пожаров уменьшилась плотность растительности и уменьшилось накопление почвенного мусора. Климат также влияет на глубину подстилки. Обычно влажный тропический и субтропический климат сокращает слои и горизонты органического вещества из-за круглогодичного разложения и высокой плотности и роста растительности. В умеренном и холодном климате подстилка имеет тенденцию накапливаться и разлагаться медленнее из-за более короткого вегетационного периода.

Чистая первичная продуктивность

Чистая первичная продукция и подстилка тесно связаны. В каждой наземной экосистеме наибольшая доля всей чистой первичной продукции теряется на травоядных и опад. В силу своей взаимосвязанности глобальные модели опадания подстилки аналогичны глобальным моделям чистой первичной продуктивности.

Среда обитания и еда

Подстилка обеспечивает среду обитания для различных организмов.

Растения

Щавель обыкновенный (Oxalis acetosella ) в Ивановской области, Россия

Некоторые растения специально приспособлены для прорастания и роста в подстилке. Например, побеги колокольчика (Hyacinthoides non-scripta ) протыкают слой, чтобы прорасти весной. Некоторые растения с корневищами, такие как щавель обыкновенный (Oxalis acetosella ), хорошо себя чувствуют в этой среде обитания.

Детритофаги и другие разлагатели

Грибы в лесной подстилке (Marselisborg Forests в Дании) Сцинк, Eutropis multifasciata, в опадке листьев в Сабахе, Малайзия

Многие организмы, обитающие в лесу пол - это разлагатели, такие как грибы. Организмы, диета которых состоит из растительного детрита, такие как дождевые черви, называются детритофагами. В сообщество деструкторов в подстилочном слое также входят бактерии, амебы, нематоды, коловратки, тихоходки, коллембол, криптозигма, горшечные черви, насекомые личинки, моллюски, клещи орибатид, мокрицы и многоножки. Даже некоторые виды микроркообразных, особенно веслоногие ракообразные (например, Bryocyclops spp., Graeteriella spp., Olmeccyclops hondo, Moraria spp., Bryocamptus spp., Atheyella spp. ) живут во влажной среде обитания подстилки и играют важную роль в качестве хищников и разлагателей.

Потребление опада разлагателями приводит к распаду простых углеродных соединений на двуокись углерода (CO 2) и вода (H2O) и выделяет неорганические ионы (например, азот и фосфор ) в почву. где окружающие растения могут затем реабсорбировать питательные вещества, выпавшие в результате опадания. Таким образом, опад становится важной частью цикла питательных веществ, поддерживающего лесную среду.

При разложении подстилки питательные вещества попадают в окружающую среду. Часть подстилки, которая трудно разлагается, известна как гумус. Подстилка способствует удержанию влаги в почве, охлаждая поверхность земли и удерживая влагу в разлагающихся органических веществах. Флора и фауна, работающие над разложением почвенного мусора, также способствуют дыханию почвы. Слой подстилки из разлагающейся биомассы обеспечивает непрерывный источник энергии для макро- и микроорганизмов.

Более крупные животные

Многочисленные рептилии, земноводные, птицы и даже некоторые млекопитающие полагаются на подстилку как на укрытие и корм. Земноводные, такие как саламандры и цецилий, частично или полностью обитают во влажном микроклимате под опавшими листьями. Это затрудняет их наблюдение. Съемочная группа BBC впервые сняла кадры, на которых женщина цецилий с детенышами была впервые показана в документальном фильме, который был показан в 2008 году. Некоторые виды птиц, такие как жареная птица из восточной части Северной Америки для Например, требуется подстилка из листьев как для кормления, так и материал для гнезд. Иногда опадание дает энергию гораздо более крупным млекопитающим, например, в бореальных лесах, где лишайник опад является одним из основных компонентов зимующих оленей и лосей. diets.

Цикл питательных веществ

Во время старения листа часть питательных веществ растения реабсорбируется из листьев. Концентрации питательных веществ в опадке отличаются от концентраций питательных веществ в зрелой листве из-за реабсорбции компонентов во время старения листьев. Растения, произрастающие в районах с низкой доступностью питательных веществ, как правило, производят подстилку с низкой концентрацией питательных веществ, поскольку большая часть доступных питательных веществ реабсорбируется. После старения листья, обогащенные питательными веществами, опадают и оседают на почве внизу.

Бюджет органических веществ в зрелой (120-летней) сосне обыкновенной монокультуре (сайт SWECON). Основано на данных Andersson et al. (1980). Единицы измерения - кг органического вещества на га. Att. -прилагается; Серфинг. -поверхность; мин. - минеральное ; и овощи. - растительность

Опад является основным путем возврата питательных веществ в почву, особенно азота (N) и фосфора (P). Накопление этих питательных веществ в верхнем слое почвы известно как иммобилизация почвы. После того, как опад осел, разложение подстилки за счет вымывания питательных веществ дождем и сквозняком и усилиями детритофагов высвобождает продукты разложения в почву ниже и, следовательно, способствует катионообменная емкость почвы. Это особенно верно для сильно выветриваемых тропических почв.

Выщелачивание - это процесс, при котором катионы, такие как железо (Fe) и алюминий (Al), а также органические вещества удаляются из опада и переносятся вниз, в почву. Этот процесс известен как оподзоление и особенно интенсивен в бореальных лесах и лесах с прохладным умеренным климатом, которые в основном состоят из хвойных сосен, опада которых богата фенольными соединениями и фульвокислота.

В процессе биологического разложения микрофауной, бактериями и грибами, CO 2 и H 2 O, питательное вещество элементы и устойчивое к разложению органическое вещество гумус. Гумус составляет основную часть органического вещества в нижнем профиле почвы.

Уменьшение соотношения питательных веществ также является функцией разложения опадной подстилки (т. Е. По мере разложения опадной подстилки больше питательных веществ попадает в почву ниже и в подстилке будет более низкое соотношение питательных веществ). Подстилка, содержащая высокие концентрации питательных веществ, будет разлагаться быстрее и асимптотически по мере уменьшения количества этих питательных веществ. Зная это, экологи смогли использовать концентрации питательных веществ, измеренные с помощью дистанционного зондирования, как показатель потенциальной скорости разложения для любой данной территории. В глобальном масштабе данные по различным лесным экосистемам показывают обратную зависимость между снижением соотношения питательных веществ и очевидной доступностью питательных веществ для леса.

После того, как питательные вещества снова попали в почву, растения могут реабсорбировать их через свои корни. Следовательно, реабсорбция питательных веществ во время старения представляет собой возможность для будущего использования растением чистой первичной продукции. Взаимосвязь между запасами питательных веществ также может быть определена как:

годовое накопление питательных веществ в тканях растений + возмещение потерь от опада и вымывания = объем поглощения экосистемой

Сбор и анализ

Основными задачами отбора проб и анализа опадных лесов являются количественная оценка образования и химического состава опадных лесов с течением времени, чтобы оценить изменение количества опадных лесов и, следовательно, их роль в круговороте питательных веществ в градиенте окружающей среды климата (влажность и температура) и почвенными условиями.

Экологи применяют простой подход к сбору опада, большая часть которого сосредоточена вокруг одной единицы оборудования, известной как мешок для мусора . Мешок для мусора - это просто контейнер любого типа, который можно установить в любом заданном месте на определенное время для сбора растительного мусора, падающего с навеса выше.

Подстилка и водопад Сборщики бука в Тетфорде, Восточная Англия

Мешки для мусора обычно устанавливаются в произвольных местах в пределах заданного района и помечаются GPS или местными координатами, и затем отслеживается в определенный промежуток времени. После сбора образцов их обычно классифицируют по типу, размеру и видам (если возможно) и записывают в электронную таблицу. При измерении опадания подстилки на территории экологи взвешивают сухое содержимое мешка для мусора. С помощью этого метода поток опадной подстилки можно определить как:

опадание подстилки (кг · м год) = общая масса подстилки (кг) / площадь подстилки (м)

Мешок для мусора также можно использовать для изучения разложения подстилки. Помещая свежий подстилку в сетчатые мешки и кладя их на землю, эколог может отслеживать и собирать измерения разложения подстилки. В ходе экспериментов этого типа был получен образец экспоненциального распада : XX o = e - k {\ displaystyle {\ frac {X} {X_ {o}}} = e ^ {- k }}{\ frac {X} {X_ {o}}} = e ^ {{- k}} , где X o {\ displaystyle X_ {o}}X_ {o} - начальный опад листьев, а k {\ displaystyle k}k представляет собой постоянную долю массы обломков.

В этих экспериментах также используется метод баланса массы, который предполагает, что разложение за заданный промежуток времени должно равняться поступлению опадания за тот же промежуток времени.

litterfall = k (масса обломков)

Для изучения различных групп эдафической фауны вам нужны разные размеры ячеек в мусорных мешках

Проблемы

Изменения из-за инвазивных дождевых червей

В некоторых регионах Северной Америки, покрытых льдом, дождевые черви были завезены там, где они не являются местными. Неместные дождевые черви привели к изменениям в окружающей среде, ускоряя скорость разложения подстилки. Эти изменения изучаются, но могут иметь негативные последствия для некоторых обитателей, таких как саламандры.

Сгребание лесной подстилки

Накопление листовой подстилки зависит от таких факторов, как ветер, скорость разложения и видовой состав леса. Количество, глубина и влажность опада из листьев различны в разных местообитаниях. Лиственный опад в девственных лесах более обильный, более глубокий и более влажный, чем в вторичных лесах. Это состояние также обеспечивает более стабильное количество опада из листьев в течение года. Этот тонкий и нежный слой органического материала легко поддается воздействию людей. Например, сгребание лесной подстилки в качестве замены соломы в хозяйстве - это старая недревесная практика ведения лесного хозяйства, широко распространенная в Европе с семнадцатого века. В 1853 году в европейских лесах загребалось около 50 тн сухой подстилки в год, когда эта практика достигла своего пика. Это нарушение человека, если оно не сочетается с другими факторами деградации, могло бы способствовать оподзолению; при правильном обращении (например, закапывая подстилку, удаленную после ее использования в животноводстве), даже повторное удаление лесной биомассы может не иметь отрицательного воздействия на почвообразование.

См. также

Ссылки

Внешние ссылки

Wikimedia Commons есть СМИ, связанные с Подстилка (экология).
Последняя правка сделана 2021-06-02 07:39:26
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте