Вымирание солончаков
Отмирание солончаков , или побурение солончаков, является основной причиной деградации солончаков на высокогорных болотах. Общий эффект заключается в том, что растения на болоте отмирают и становятся коричневыми, оставляя мертвое органическое вещество и, в конечном итоге, открытый осадок . Без сильных корней растений, удерживающих осадок, эти открытые участки земли разрушаются , в результате чего солончаки отступают обратно на материк. [1] В зонах отмирания отсутствуют их основные продуценты, такие как солончак шнурковый или Spartina alterniflora , и в конечном итоге они становятся совершенно непродуктивными. [2]
Обзор гипотез
[ редактировать ]Ученые десятилетиями изучали вымирание солончаков и до сих пор спорят о его причинах. Одна из основных идей предполагает, что отмирание солончаков вызвано заболачиванием S. alterniflora из-за повышенного погружения в приливы, увеличения количества отложений и дефицита кислорода . [3] Другие ученые исследовали возможность повышения засоленности почвы и снижения влажности почвы как причин вымирания. [4]
Значение солончаков
[ редактировать ]Солончаки играют важную роль в сохранении мест высиживания и нагула моллюсков, рыб и насекомых.
Гипотеза заболачивания
[ редактировать ]Заболачивание является результатом слишком большого количества воды в корневой системе растения и окружающей почве и обычно происходит во внутренних районах болота. С увеличением поверхностных вод заболоченные почвы содержат много восстановленных молекул, что может вызвать накопление сульфидов и других токсичных соединений. [5] Текущие исследования показывают, что повышенное затопление вызвано повышением уровня моря , возможным следствием глобального потепления , которое имеет множество собственных естественных и антропологических причин. [6]
Снижение аэробного дыхания
[ редактировать ]Отмирание солончаков приводит к гибели болотных растений и эрозии ландшафта. Одной из причин переувлажнения является снижение аэробного дыхания корней S. alterniflora . Встречается преимущественно во внутренних зонах, хотя прибрежные растения демонстрируют частичное анаэробное дыхание.
Аэробное дыхание использует сахара и кислород для создания углекислого газа, воды и энергии.
По мере уменьшения аэробного дыхания растения испытывают дефицит кислорода, поскольку корни не могут производить достаточное количество кислорода в пониженных почвенных условиях. Снижение поглощения кислорода также может снизить продуктивность растений. [7]
Чтобы получить энергию, эти растения затем проходят процесс алкогольной ферментации (Мендельсон и др., 1981). Конечный продукт этого процесса ферментации — углерод в виде этанола, который диффундирует из корней. Следовательно, растения не могут использовать рассеянный углерод, поэтому доступная растениям энергия уменьшается. [5]
Повышенное содержание сульфида в почве
[ редактировать ]Еще одним результатом заболачивания является увеличение содержания сульфидов в почве. Увеличение содержания сульфида вызывают анаэробные и аэробные бактерии, которые преимущественно встречаются в восстановленных почвах. [6]
Было показано, что повышенное содержание сульфида ингибирует поглощение NH 4 -N (аммиачный азот, соль аммония) растением. [5] NH 4 -N является наиболее доступной формой азота в почве и лимитирующим питательным веществом для продуктивности S. alterniflora .
Более высокая концентрация NH 4 -N растением -N в почве может указывать на то, что поглощение NH 4 снизилось, в результате чего в почве остались избыточные молекулы. Кроме того, редуцированные почвы могут привести к снижению нитрификации растений, что приведет к еще большему недостатку поглощения NH 4 -N. [1]
Возможные решения
[ редактировать ]Некоторые учёные нашли решение этой проблемы. Мендельсон и Кун провели эксперимент с растениями и почвами на солончаке Луизианы в 2003 году. Они обнаружили, что, когда отложения отложений увеличиваются в нездоровой зоне солончаков, растения и почвы находятся в лучших условиях.
Эксперимент показал, что растения с более высоким уровнем осадков имели больший растительный покров, более высокие растения и большую объемную плотность. Высота поверхности увеличивалась с увеличением наносов, что уменьшало наводнения. Корни могли дышать аэробно, поэтому им не приходилось полагаться на ферментацию для получения энергии. У растений с большим количеством осадков также наблюдалось снижение концентрации сульфидов и NH 4 -N в почве. Мендельсон постулирует, что, поскольку концентрация NH 4 -N уменьшалась после внесения осадка, растения использовали больше азота. [6]
Гипотеза солености
[ редактировать ]Вторая гипотеза вымирания солончаков фокусируется на повышенной засоленности и нехватке почвенной воды, которые являются основными причинами вымирания солончаков. Некоторые ученые считают эту гипотезу актуальной, поскольку глобальное потепление предполагает, что повышение глобальной температуры может привести к увеличению испарения и транспирации .
Браун и Пезешки разработали эксперимент, в котором многие особи S. alterniflora были помещены в условия повышенной солености, повышенного водного стресса, а затем подвергнуты комбинированному лечению. Они обнаружили, что у растений, подвергшихся комбинированному воздействию, наблюдается усиление водного стресса, когда растения не могут получать достаточное количество воды из почвы, снижение фотосинтетической активности и, в конечном итоге, гибель (Brown & Pezeshki 2007).
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б Уэбб Э.К., Мендельсон И.А., Уилси Б.Дж. (1995) «Причины вымирания растительности на солончаках Луизианы: подход к биоанализу». Водная ботаника 51: 281–289.
- ^ Бертнесс М., Силлиман Б.Р., Джеффрис Р. (2004) «Солончаки в осаде». Американский учёный 92(1): 54
- ^ Гудман П.Дж., Уильямс В.Т. (1961) «Расследование «отмирания» в Spartina Townsendii agg». Журнал экологии 49 (2): 391–398.
- ^ Браун CE, Пезешки С.Р. (2007) «Порог восстановления болотного галофита Spartina alterniflora, выращенного под комбинированным воздействием засоления и высыхания почвы». Журнал физиологии растений 164: 274–282.
- ^ Jump up to: а б с Мендельсон И.А., Макки К.Л. (1988) « Вымирание Spartina alterniflora в Луизиане: временное исследование последствий заболачивания почвы». Журнал экологии 76: 509–521.
- ^ Jump up to: а б с Мендельсон И.А., Кун Н.Л. (2003) «Субсидирование отложений: влияние на реакцию почвы и растений в быстро погружающихся прибрежных солончаках». Экологическая инженерия 21: 115–128.
- ^ Мендельсон И.А., Макки К.Л., Патрик, WH (1981) «Дефицит кислорода в корнях Spartina alterniflora : метаболическая адаптация к аноксии». Наука 214: 439–441.