Являются ли леса «легкими планеты»? — НЕТ ВОЙНЕ — ЖЖ

Что мешает лесам защищать нас от климатической катастрофы?

Важно забыть на минутку про образ с «лёгкими планеты» и вспомнить, что леса могут сами стать мощным источником того же самого углекислого газа. И речь сейчас не про дыхание деревьев по ночам, оно никак не усложняет нам выход из климатического кризиса.

Делают это климатические катастрофы, пожары и вырубки. Лесные пожары катастрофически меняют лесной покров. Площади пожаров в России огромны даже в масштабах нашей огромной страны. В некоторых регионах пожары уничтожают больше органического вещества, чем его производят живые деревья.

В такой ситуации лес из поглотителя углекислого газа превращается в его источник. По данным Института космический исследований РАН, в катастрофические по пожарам годы — 2022, 2022 и 2022 — леса больше выбрасывали углерода, чем поглощали. Грустнее всего дела обстоят в Восточной Сибири и на Дальнем Востоке.

При заготовке леса часть углерода из деревьев высвобождается почти сразу: порубочные остатки жгут, а что не сожгли — разлагается и выделяет наш «любимый» углекислый газ. Другая часть накопленного углерода превращается в различную древесную продукцию — и когда этот углерод вновь окажется в атмосфере, зависит от того, как предметы из дерева будут использовать и утилизировать. Например, дрова быстро вернут углерод обратно в атмосферу при растопке печи.

Это ещё не всё. Во время вырубки техника нарушает лесную подстилку, перемешивает валежник и почву — так они стремительнее разлагаются и быстрее обычного возвращают углерод в атмосферу. Ещё быстрее это происходит, если место вырубки поджигают, чтобы его очистить.

Общая площадь сплошных вырубок в нашей стране составляет сейчас чуть больше миллиона гектаров в год, всех видов рубок — около двух миллионов. Пожары полностью уничтожают до 4 миллионов гектаров леса каждый год. Ежегодные потери диких лесов — 1,6 миллиона гектаров.

Изменение климата ускоряет многие процессы в лесных экосистемах, и фотосинтез, и выделение углекислого газа. Сильнее всего это ускорение происходит в лесах на вечной мерзлоте. Кроме того климатические изменения создают благоприятные условия для вредителей и болезней леса, которые ослабляют или убивают деревья, то есть снижают способность экосистемы связывать углекислый газ, но увеличивают его выделение.

Все эти три фактора во многих случаях действуют совместно — и это быстро превращает огромные лесные территории из поглотителя углекислого газа в его мощный источник. Превращают лес из друга во врага.

Влияние природных условий

Большую активность проявляют растения, которые можно встретить в горах или постоянно освещаемых местностях. Тенелюбивые организмы дышат не так часто и быстро. На интенсивность процесса влияют и другие природные условия:

• вода;
• температура воздуха;
• содержание кислорода в атмосфере.

Если семена высадить в сухую почву, то их дыхание будет замедленным. Для нормального развития и расхода питательных веществ влажность грунта должна быть не менее 33%. Но для длительного хранения зерна и сухих растений ее уровень необходимо понизить до 14%.

Интенсивность дыхания напрямую зависит от температуры воздуха. Чем она выше, тем быстрее протекает процесс. Он не останавливается даже зимой при -20 С, только замедляется. Благодаря этому владельцам дачных участков удается сохранить клубни картофеля в погребах и подвалах целыми.

Огромное значение имеет степень освещенности. Чем ярче в помещении, тем быстрее будут прорастать семена. Если рассада слишком выросла, то ее нужно поместить в тень. Цветы и деревья, которые встречаются в прохладных местностях с низкой освещенностью, дышат гораздо медленнее.

Кислород необходим всем живым организмам на планете, кроме бактерий. Но в воздухе он содержится в определенном соотношении с другими газами. Состав атмосферы меняется, когда в нее попадают промышленные отходы. В некоторых местностях воздух становится непригодным для проживания животных и человека.

Из-за загрязнений появляются дыры в озоновом слое, из-за чего появляется парниковый эффект. Последствия таких изменений — таяние ледников и затопление некоторых участков суши, а также сдвиг сезонов года.

Водоросли и co2

Под водорослями понимают все растения, находящиеся под водой и не имеющие корня. Интенсивнее всего, из водорослей, поглощает углекислоту одноклеточные водоросли — фитопланктон. В основном все водоросли дышат растворенным в воде кислородом, за исключением нескольких видов, осуществляющих бескислородный фотосинтез. Те в качестве акцептора электронов при дыхании используют элементную серу.

Фитопланктон обитает в верхних слоях воды, поскольку ему требуется большое количество солнечной энергии для фотосинтеза. При наличии в воде растворенного углекислого газа фитопланктон осуществляет фотосинтезирующий процесс, побочным продуктом которого является кислород.

Большим отличием этих водорослей от наземных растений является количество производимого кислорода. За один цикл фотосинтеза фитопланктон производит кислорода в 3-4 раза больше собственного веса. Неудивительно, что при таких показателях 70 процентов атмосферного кислорода произведено в воде.

Все леса такие?

Леса — важнейший для климата поглотитель и накопитель углерода. Все леса важны по-своему, а самые преданные борцы с изменением климата — это дикие леса, те, что пережили наших бабушек и дедушек в десятом поколении, и которые ещё не изрезаны дорогами, нефтепроводами, не вывернуты наружу при добыче ископаемых, не покрыты шахматкой сплошных вырубок и язвами пожаров. Благодаря системе естественных связей дикие леса устойчивы и способны существовать неограниченно долго.

Для крупных массивов таких лесов, если их площадь не меньше 50 тысяч гектаров, есть специальный термин «малонарушенные лесные территории» и неофициальное прозвище — «углеродные консервы». Особенно большую роль в консервировании углекислого газа играют тропические леса в Южной Америке, Африке, Юго-Восточной Азии. И таёжные леса в России и Канаде.

https://www.youtube.com/watch?v=hI5ZELS5qsw

Попробуйте такие консервы вскрыть — разрезать дорогами, начать рубить, добывать в них полезные ископаемые, — и оттуда вырвется огромное количество углерода. 

В России площадь диких лесов стремительно сокращается. Уже сейчас их площадь меньше 250 миллионов гектаров, они гибнут со скоростью 1,6 миллиона гектаров в год. И неудивительно: махнув рукой на нормальное лесное хозяйство на освоенных землях, наши лесные деятели с особым цинизмом идут всё дальше вглубь диких лесов.

Потому что зачем же выращивать лес ближе к людям, с ним работающим, зачем вкладываться в возобновление лесов, если можно освоить наследие тысячелетий. «А после нас хоть лес не расти», — думают они. Это не просто неправильный подход к лесу как к возобновляемому ресурсу, это преступление против человечества.

Все тесты

Дыхание растений — урок. окружающий мир, 3 класс.

Как помочь лесам в борьбе с изменением климата?

Чтобы помочь лесам – особенно диким и труднодоступным – нужна нормальная система лесного хозяйства. Лесам нужна защита от пожаров и вырубок, а для этого сейчас нет ни людей, ни денег. И эту систему нужно менять.

Кроме того десятая часть лесов вырастает на землях, которые формально предназначены для сельского хозяйства. А неформально – сельским хозяйством, которое было бы эффективным и приносило прибыль, там заниматься невозможно. А вот выращивать леса – можно вполне.

Если бы можно было выращивать леса на сельскохозяйственных землях, это помогло бы удовлетворить спрос на древесину, а значит не было бы потребности вырубать старые дикие леса, и вот это очень бы помогло в борьбе с изменением климата.

Правительство разрешило было выращивать такие леса, но Минприроды собирается внести такие поправки, которые всё это разрешение сведёт на нет. И мы призываем этихпоправок не принимать. Вы тоже можете присоединиться к нам и подписать петицию.

климат
лес
лесное хозяйство
пожары

Какие условия необходимы для дыхания растений?

Дыхание состоит из ряда реакций, которые происходят главным образом в митохондриях растительных клеток. В дополнение к типу растений, несколько факторов окружающей среды влияют на скорость дыхания растительной клетки.

Возраст ткани / Стадия жизни

У более молодой ткани частота дыхания выше, чем у более старой. Таким образом, верхушка корня и молодые листья имеют более высокую частоту дыхания, чем более старые корневые сегменты и листья.

Когда семя впервые впитывает воду, частота дыхания клеток быстро возрастает, но выравнивается примерно через 20 минут.

Созревшие плоды вызывают всплеск дыхательной активности, который достигает кульминации, когда плоды достигают максимальной зрелости.

Температура

Частота дыхания в растительной клетке уменьшается при понижении температуры до тех пор, пока дыхание почти или полностью не остановится при низких температурах. Дыхание увеличивается с ростом температуры, пока не будут достигнуты очень высокие температуры, что приведет к ухудшению состояния тканей.

Температура сильно влияет на дыхание для поддержания (гораздо больше, чем клетки, предназначенные для роста растений). У растений в умеренном климате частота дыхания зимой значительно ниже, чем в теплое лето.

Частоту дыхания фруктов можно контролировать, храня фрукты в прохладных, сухих местах. Более низкие температуры хранения могут замедлить дыхание и созревание фруктов.

Кислород

Дыхание замедляется с уменьшением доступного кислорода. В условиях, когда кислорода нет, как, например, в плохо дренируемой почве, происходит анаэробное дыхание (брожение). Анаэробное дыхание приводит к образованию углекислого газа, некоторого количества энергии и этанола. Этот тип дыхания также используется для создания спиртов.

Частота дыхания для большинства растений достигает пика при нормальном уровне кислорода в атмосфере.

Если, например, корни дерева затоплены в течение длительных периодов времени, они не могут поглощать кислород и преобразовывать глюкозу для поддержания клеточных метаболических процессов. В результате заболачивание и чрезмерное орошение могут лишить корни кислорода, убить корневую ткань, повредить деревья и снизить урожайность.

Углекислый газ

Двуокись углерода, один из отходов дыхания, также влияетелен. Чем выше концентрация углекислого газа, тем ниже частота дыхания.

Повреждения

Дыхание усиливается как непосредственно зараженными, так и окружающими клетками, когда ткань растения повреждена или заражена. Часто, когда в яблоке есть червячная дыра, маленький коричневый синяк окружает его — это указывает на усиление дыхания в области вокруг поврежденных клеток.

Недостаток воды

Сухая ткань имеет более низкую частоту дыхания, чем гидратированная. Хотя засуха оказывает гораздо большее влияние на процесс фотосинтеза в растительных клетках, недостаток доступной воды также отрицательно влияет на дыхание.

Доступные сахара

Листья верхнего купола часто видят более высокие частоты дыхания.

Увеличение доступных сахаров в результате фотосинтеза обычно приводит к увеличению частоты дыхания. Частота дыхания в листьях верхнего купола будет выше, чем в листьях нижнего купола, потому что верхушки производят больше сахара.

Процессы, происходящие при дыхании растений

Во время дыхания в разных частях растений происходит очень мало газообмена. Поэтому каждая часть заботится о своих собственных потребностях в энергии.

Корни, стебли и листья растений обмениваются газами для дыхания отдельно. Как мы все знаем, листья имеют крошечные поры, называемые устьицами, которые используются для обмена газов. Кислород, всасываемый через устьицы, используется клетками в листьях для расщепления глюкозы на углекислый газ и воду.

Дыхание в корнях

Корни, подземная часть растений поглощает воздух из воздушных пространств, присутствующих между частицами почвы. Таким образом, кислород, поглощаемый через корни, используется для высвобождения энергии, которая впоследствии используется для транспортировки минералов и солей из почвы.

Дыхание в стеблях

В случае стебля воздух рассеивается в устьицах и проходит через различные части клетки для дыхания. Диоксид углерода, образующийся на этой стадии, также диффундирует через устьица. У высших или древесных растений газообразный обмен осуществляется чечевицами.

Дыхание в листьях

Листья содержат крошечные поры, называемые устьицами. Обмен газов происходит через устьица в процессе диффузии. Каждая стома контролируется ячейками охраны. Открытие и закрытие стомы помогают в обмене газами между атмосферой и внутренней частью листьев.

Связь дыхания и фотосинтеза

Все организмы, животные и растения должны получать энергию для поддержания основных биологических функций для выживания и размножения. Растения преобразуют энергию солнечного света в сахар в процессе, называемом фотосинтезом. Фотосинтез использует энергию света для преобразования молекул воды и углекислого газа в глюкозу (молекулу сахара) и кислород.

Внутри листа есть несколько структур, которые играют важную роль в движении питательных веществ и воды по всему растению.

Листья содержат воду, которая необходима для преобразования световой энергии в глюкозу посредством фотосинтеза. Листья имеют две структуры, которые сводят к минимуму потерю воды, кутикулу и устьица. Кутикулы являются восковым покрытием на верхнюю и нижнюю часть листьев, которые предотвращают испарение воды в атмосферу.

Хотя кутикула обеспечивает важную защиту от чрезмерной потери воды, листья не могут быть непроницаемыми, поскольку они также должны пропускать углекислый газ (для использования при фотосинтезе) и кислород. Эти газы попадают в лист и выходят из него через отверстия на нижней стороне, называемые устьицами.

Связь между фотосинтезом и клеточным дыханием такова, что продукты одной системы являются реагентами другой. Фотосинтез включает использование энергии солнечного света, воды и углекислого газа для производства глюкозы и кислорода. Клеточное дыхание использует глюкозу и кислород для производства углекислого газа и воды. 

Люди, животные и растения зависят от цикла клеточного дыхания и фотосинтеза для выживания. Кислород, вырабатываемый растениями во время фотосинтеза, – это то, что люди и животные вдыхают, чтобы кровь транспортировалась в клетки для дыхания. Углекислый газ, образующийся во время дыхания, выделяется из организма и поглощается растениями, чтобы помочь обеспечить энергию, необходимую для роста и развития. Это бесконечный цикл, который поддерживает жизнь на земле.

Процесс фотосинтеза используется растениями и другими фотосинтезирующими организмами для производства энергии, тогда как процесс клеточного дыхания расщепляет энергию для использования. Несмотря на различия между этими двумя процессами, есть некоторые сходства. 

Например, оба процесса синтезируют и используют АТФ, универсальную энергию.

• В процессе фотосинтеза АТФ производится с помощью энергии света (фотофосфорилирования) и используется для создания органических молекул
• При клеточном дыхании АТФ образуется путем расщепления органических молекул (окислительное фосфорилирование)

Относительные скорости фотосинтеза, которые производят молекулы газа и дыхания, влияют на общую продуктивность растений. Там, где активность фотосинтеза превышает дыхание, рост растений протекает на высоком уровне. Там, где дыхание превышает фотосинтез, рост замедляется.

И фотосинтез, и дыхание увеличиваются с повышением температуры, но в определенный момент скорость фотосинтеза выравнивается, в то время как частота дыхания продолжает расти. Это может привести к истощению накопленной энергии. Чистая первичная продуктивность – количество биомассы, созданной зелеными растениями.

Фотосинтез

О фотосинтезе уже шла речь в этой статье. Стоит рассмотреть его более подробно. Как уже говорилось ранее, фотосинтез происходит в хлоропластах. За две фазы происходит процесс образования новой молекулы глюкозы, которая после используется в химических процессах растения.

Во время световой фазы используется энергия солнца. Под ее действием вода отдает электрон и распадается на положительно заряженные частицы водорода (Н) и радикалы гидроксида (ОН). После этого оставшиеся частицы ОН образуют воду и кислород, который сразу же удаляется в атмосферу.

В хлоропласте остались электроны и положительно заряженные частицы водорода. Эти частицы накапливаются на различных сторонах мембраны тилакоида (одной из частей хлоропластов), из-за разницы концентраций протоны из большей концентрации стремятся проникнуть через мембрану к протонам с меньшей концентрацией.

Когда разность потенциалов между ними достигнет 200 миллиВольт, произойдет разряд и молекула АТФ зарядится, а никотинамидадениндинуклеотидфосфат (сокращенно НАДФ) восстановится до НАДФ*Н. Эти два компонента и будут необходимы в темновой фазе фотосинтеза.

В теневой фазе АТФ является аккумулятором, а НАДФ курьером, который доставляет в другую часть хлоропласта протон Н. К тому же растению нужен будет СО2, который послужит основой для будущей молекулы глюкозы. В итоге химических реакций из молекул СО2 и водорода, с помощью энергии из АТФ получается глюкоза С6Н12О6, которая и является первым питательным веществом во всех пищевых цепочках Земли.

Являются ли леса "легкими планеты"?

Заключение

Хлоропласты — устройство для сбора солнечной энергии возрастом 3 миллиарда лет. Эта микроскопическая солнечная батарея дает жизнь лесам, полям, планктону морей, а также животным включая нас с вами.

Биосфера, работающая на солнечной энергии, собирает и обрабатывает в 6 раз больше энергии, чем вся человеческая цивилизация. Сейчас мы понимаем, как фотосинтез работает на химическом уровне. Мы способны повторить этот процесс лабораторных условиях, но у нас это получается хуже, чем у растений.

https://www.youtube.com/watch?v=Xz1ip38UxFs

Неудивительно, ведь природа занималась этим миллиарды лет, а мы только что начали. Но если бы мы смогли раскрыть тайны фотосинтеза, все источники энергии, от которых мы зависим сегодня — уголь, нефть, природный газ ушли в прошлое. Фотосинтез — идеальная экологическая энергия, она не загрязняет воздух, не даёт выбросов углерода.