Экосистемное дыхание

Дыхание экосистемы представляет собой сумму всего дыхания, происходящего живыми организмами в конкретной экосистеме . ^[1] Двумя основными процессами, которые способствуют дыханию экосистемы, являются фотосинтез и клеточное дыхание . Фотосинтез использует углекислый газ и воду в присутствии солнечного света для производства глюкозы и кислорода, тогда как клеточное дыхание использует глюкозу и кислород для производства углекислого газа, воды и энергии. Координация входов и выходов этих двух процессов создает полностью взаимосвязанную систему, составляющую основу функционирования общего дыхания экосистем.

Это операция, при которой организмы в определенной экосистеме используют процесс дыхания для преобразования органического углерода в углекислый газ. Хотя объем дыхания варьируется в зависимости от типа экосистемы и численности сообщества, этот механизм действует как в водной, так и в наземной среде.

Обзор

Клеточное дыхание — это общие взаимоотношения между автотрофами и гетеротрофами . Автотрофы — это организмы, которые производят себе пищу в процессе фотосинтеза, тогда как гетеротрофы — это организмы, которые не могут готовить себе пищу и зависят от автотрофов в питании. ^{[ нужна ссылка ]} Эти две категории живых существ работают согласованно между фотосинтезом и дыханием, поскольку оба производят продукты, которые используются другим процессом. Клеточное дыхание происходит, когда клетка поглощает глюкозу и кислород и использует их для производства углекислого газа, энергии и воды. Эта транзакция важна не только для пользы клеток, но и для обеспечения выработки углекислого газа, который играет ключевую роль в процессе фотосинтеза . Без дыхания прекратились бы необходимые для жизни действия, такие как метаболические процессы и фотосинтез. Дыхание экосистемы обычно измеряется в естественной среде, например, в лесу или на лугах , а не в лаборатории. Дыхание экосистемы — это часть производства углекислого газа экосистемы в потоке углерода , тогда как на фотосинтез обычно приходится большая часть потребления углерода экосистемой. ^[3] Углерод циркулирует по всей экосистеме, поскольку различные факторы продолжают поглощать или выделять углерод при разных обстоятельствах. Экосистемы поглощают углерод посредством фотосинтеза, разложения и поглощения океаном. ^[4] Экосистемы возвращают этот углерод посредством дыхания животных и растений. ^[4] Этот постоянный цикл углерода в системе — не единственный переносимый элемент. При дыхании животных и растений эти живые существа поглощают глюкозу и кислород, выделяя при этом энергию, углекислый газ и воду в качестве отходов. Эти постоянные циклы обеспечивают приток кислорода в систему и выход углерода из системы.

Важность

В природных экосистемах наибольшее использование углерода происходит за счет поглощения углерода в процессе фотосинтеза, а второе по величине использование углерода происходит за счет выделения углерода при клеточном дыхании. ^[5] малейшие изменения этих двух потоков могут оказать большее влияние на содержание углекислого газа в атмосфере. ^[6] Эти два процесса оказывают существенное влияние на концентрацию углекислого газа в атмосфере, поэтому их правильное функционирование имеет решающее значение для поддержания жизни. Без углекислого газа растения не смогли бы осуществлять фотосинтез, в свою очередь, не производя кислород, что повлияло бы на все формы жизни на Земле. Без присутствия экосистемного дыхания во всех системах Земли можно с уверенностью сказать, что основная идея «жизни» была бы потеряна. До этих процессов в первые годы формирования Земли воздух и океаны были бескислородными. ^[7] Бескислородная среда – это среда, в которой отсутствует кислород и в основном состоит из анаэробных микробов. Эволюция кислородного фотосинтеза в атмосфере увеличила продуктивность биосферы, увеличив биоразнообразие. ^[7] Благодаря фотосинтезу, обеспечивающему атмосферу кислородом, вскоре появилось дыхание, обеспечивающее необходимые компоненты, необходимые для функционирования фотосинтеза. Эта совместная эволюция процессов фотосинтеза и дыхания привела нас к биоразнообразным и плодотворным экосистемам, которые мы знаем сегодня.

См. также

Углекислый газ в атмосфере Земли
Экосистема экология
Поток вихревой ковариации (корреляция вихрей, вихревой поток)
Поток
Биогеохимия
Частота дыхания

Ссылки

^ Ивон-Дюроше, Габриэль; Кэффри, Джейн М.; Ческатти, Алессандро; Доссена, Маттео; Джорджио, Поль дель; Газоль, Хосеп М.; Монтойя, Хосе М.; Пумпанен, Юкка; Штер, Питер А. (20 июня 2012 г.). «Согласование температурной зависимости дыхания в разных временных масштабах и типах экосистем». Природа . 487 (7408): 472–476. Бибкод : 2012Natur.487..472Y . дои : 10.1038/nature11205 . ISSN 0028-0836 . ПМИД 22722862 . S2CID 4422427 .
^ Робинсон, К. (2019) «Микробное дыхание, двигатель дезоксигенации океана». Границы морской науки , 5 : 533. два : 10.3389/fmars.2018.00533 .
^ Ловетт, Гэри М.; Коул, Джонатан Дж.; Пейс, Майкл Л. (1 февраля 2006 г.). «Равно ли чистое производство экосистемы накоплению углерода в экосистеме?». Экосистемы . 9 (1): 152–155. дои : 10.1007/s10021-005-0036-3 . ISSN 1435-0629 . S2CID 5890190 .
^ Jump up to: ^а ^б «Углеродный цикл | Национальное управление океанических и атмосферных исследований» . www.noaa.gov . Проверено 23 ноября 2020 г.
^ Гао, Сян; Мэй, Сюронг; Гу, Фэнсюэ; Хао, Вэйпин; Ли, Хаору; Гонг, Даочжи (14 декабря 2017 г.). «Экосистемное дыхание и его компоненты на богарных пахотных землях яровой кукурузы на Лёссовом плато, Китай» . Научные отчеты . 7 (1): 17614. Бибкод : 2017НатСР...717614Г . дои : 10.1038/s41598-017-17866-1 . ISSN 2045-2322 . ПМЦ 5730584 . ПМИД 29242569 .
^ Суло, Мари; Муро, Кристина; Дюфранн, Дельфин; Бюссе, Полина; Бодсон, Бернард; Дестен, Жан-Пьер; Хайнеш, Бернар; Дебак, Ален; Обине, Марк (15 мая 2011 г.). «Дыхание трех бельгийских культур: разделение общего дыхания экосистемы на гетеротрофные, надземные и подземные автотрофные компоненты» . Сельскохозяйственная и лесная метеорология . 151 (5): 633–643. Бибкод : 2011AgFM..151..633S . дои : 10.1016/j.agrformet.2011.01.012 . ISSN 0168-1923 .
^ Jump up to: ^а ^б Бендалл, Дерек С; Хау, Кристофер Дж; Нисбет, Юан Дж; Нисбет, Р. Эллен Р. (27 августа 2008 г.). «Введение. Фотосинтетическая и атмосферная эволюция» . Философские труды Королевского общества B: Биологические науки . 363 (1504): 2625–2628. дои : 10.1098/rstb.2008.0058 . ISSN 0962-8436 . ПМЦ 2459219 . ПМИД 18468981 .

Внешние ссылки

https://web.archive.org/web/20100612133703/http://face.env.duke.edu/projpage.cfm?id=38
http://eco.confex.com/eco/2008/techprogram/P10688.HTM
Биогеохимия . Генрих Д. Холланд, Уильям Х. Шлезингер, Карл К. Турекян. 702 стр. Эльзевир, 2005. ISBN 0-08-044642-6
Ивон-Дюроше, Габриэль; Кэффри, Джейн М.; Ческатти, Алессандро; Доссена, Маттео; Джорджио, Поль дель; Газоль, Хосеп М.; Монтойя, Хосе М.; Пумпанен, Юкка; Штер, Питер А. (20 июня 2012 г.). «Согласование температурной зависимости дыхания в разных временных масштабах и типах экосистем». Природа . 487 (7408): 472–476. дои : 10.1038/nature11205. ISSN 0028-0836

[1] Ивон-Дюроше, Габриэль; Кэффри, Джейн М.; Ческатти, Алессандро; Доссена, Маттео; Джорджио, Поль дель; Газоль, Хосеп М.; Монтойя, Хосе М.; Пумпанен, Юкка; Штер, Питер А. (20 июня 2012 г.). «Согласование температурной зависимости дыхания в разных временных масштабах и типах экосистем». Природа . 487 (7408): 472–476. Бибкод : 2012Natur.487..472Y . дои : 10.1038/nature11205 . ISSN 0028-0836 . ПМИД 22722862 . S2CID 4422427 .

[2] Робинсон, К. (2019) «Микробное дыхание, двигатель дезоксигенации океана». Границы морской науки , 5 : 533. два : 10.3389/fmars.2018.00533 .

[3] Ловетт, Гэри М.; Коул, Джонатан Дж.; Пейс, Майкл Л. (1 февраля 2006 г.). «Равно ли чистое производство экосистемы накоплению углерода в экосистеме?». Экосистемы . 9 (1): 152–155. дои : 10.1007/s10021-005-0036-3 . ISSN 1435-0629 . S2CID 5890190 .

[:0-4] Jump up to: ^а ^б «Углеродный цикл | Национальное управление океанических и атмосферных исследований» . www.noaa.gov . Проверено 23 ноября 2020 г.

[5] Гао, Сян; Мэй, Сюронг; Гу, Фэнсюэ; Хао, Вэйпин; Ли, Хаору; Гонг, Даочжи (14 декабря 2017 г.). «Экосистемное дыхание и его компоненты на богарных пахотных землях яровой кукурузы на Лёссовом плато, Китай» . Научные отчеты . 7 (1): 17614. Бибкод : 2017НатСР...717614Г . дои : 10.1038/s41598-017-17866-1 . ISSN 2045-2322 . ПМЦ 5730584 . ПМИД 29242569 .

[6] Суло, Мари; Муро, Кристина; Дюфранн, Дельфин; Бюссе, Полина; Бодсон, Бернард; Дестен, Жан-Пьер; Хайнеш, Бернар; Дебак, Ален; Обине, Марк (15 мая 2011 г.). «Дыхание трех бельгийских культур: разделение общего дыхания экосистемы на гетеротрофные, надземные и подземные автотрофные компоненты» . Сельскохозяйственная и лесная метеорология . 151 (5): 633–643. Бибкод : 2011AgFM..151..633S . дои : 10.1016/j.agrformet.2011.01.012 . ISSN 0168-1923 .

[:1-7] Jump up to: ^а ^б Бендалл, Дерек С; Хау, Кристофер Дж; Нисбет, Юан Дж; Нисбет, Р. Эллен Р. (27 августа 2008 г.). «Введение. Фотосинтетическая и атмосферная эволюция» . Философские труды Королевского общества B: Биологические науки . 363 (1504): 2625–2628. дои : 10.1098/rstb.2008.0058 . ISSN 0962-8436 . ПМЦ 2459219 . ПМИД 18468981 .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]