Глубина промерзания грунта в казани: Какая глубина промерзания грунта в Татарстане?

Регистрируясь, вы соглашаетесь с Условиями использования и Политикой конфиденциальности.*

Общие сведения о почвенных микробах и переработке питательных веществ

Почвенные микроорганизмы существуют в больших количествах в почве до тех пор, пока существует источник углерода для получения энергии. В почве существует большое количество бактерий, но из-за своего небольшого размера они имеют меньшую биомассу. Количество актиномицетов в 10 раз меньше, но они больше по размеру, поэтому по биомассе они похожи на бактерии. Численность популяций грибов меньше, но они доминируют в биомассе почвы, когда почва не нарушена.Бактерии, актиномицеты и простейшие устойчивы и могут переносить большее нарушение почвы, чем популяции грибов, поэтому они доминируют на вспаханных почвах, в то время как популяции грибов и нематод, как правило, преобладают на необработанных почвах или почвах с нулевой обработкой.

В чайной ложке почвы микробов больше, чем людей на земле. Почвы содержат от 8 до 15 тонн бактерий, грибов, простейших, нематод, дождевых червей и членистоногих. См. Информационные бюллетени о роли почвенных бактерий, грибов, простейших и нематод.

Разложение органического вещества микробной почвы

Разложение органического вещества выполняет две функции для микроорганизмов, обеспечивая энергию для роста и подавая углерод для образования новых клеток.Органическое вещество почвы (ПОВ) состоит из «живых» (микроорганизмы), «мертвых» (свежие остатки) и «очень мертвых» (гумус) фракций. «Очень мертвый» или гумус — это долговременная фракция ПОВ, возраст которой тысячи лет и которая устойчива к разложению. Органическое вещество почвы состоит из двух компонентов, называемых активным (35 процентов) и пассивным (65 процентов) ПОВ. Активный ПОВ состоит из «живых» и «мертвых» свежих растительных или животных материалов, которые являются пищей для микробов и состоят из легко усваиваемых сахаров и белков.Пассивный ПОВ устойчив к разложению микробами и содержит больше лигнина.

Микробам необходимы регулярные запасы активного ПОВ в почве, чтобы выжить в ней. Долгосрочные невозделываемые почвы имеют значительно больший уровень микробов, больше активного углерода, больше ПОВ и больше накопленного углерода, чем традиционные вспаханные почвы. Большинство микробов в почве существуют в условиях голодания и, таким образом, имеют тенденцию находиться в спящем состоянии, особенно на вспаханных почвах.

Мертвые растительные остатки и питательные вещества для растений становятся пищей для микробов в почве.Органическое вещество почвы (ПОВ) — это в основном все органические вещества (все, что содержит углерод) в почве, как живые, так и мертвые. ПОВ включает растения, сине-зеленые водоросли, микроорганизмы (бактерии, грибы, простейшие, нематоды, жуки, коллемболы и т. Д.), А также свежее и разлагающееся органическое вещество растений, животных и микроорганизмов.

Органическое вещество почвы можно разделить на составные части. Из ста граммов (г) или 100 фунтов (фунтов) мертвого растительного материала получается около 60–80 г (фунтов) углекислого газа, который выбрасывается в атмосферу.Оставшиеся 20–40 г (фунтов) энергии и питательных веществ разлагаются и превращаются примерно в 3–8 г (фунтов) микроорганизмов (живые), 3–8 г (фунты) негуминовых соединений (мертвые), и 10–30 г перегноя (самого мертвого вещества, устойчивого к разложению). Молекулярная структура ПОВ состоит в основном из углерода и кислорода с небольшим количеством водорода и азота и небольшими количествами фосфора и серы. Органическое вещество почвы — это побочный продукт круговорота углерода и азота.

Диаграмма Dr.Рафик Ислам

Органические вещества почвы Питательные вещества

Питательные вещества в почве имеют текущую стоимость 680 долларов за каждый 1 процент ПОВ или 68 долларов за тонну ПОВ, исходя из экономической ценности коммерческих удобрений (см. Таблицу 2). ПОВ состоит в основном из углерода, но с углеродом связано большое количество азота и серы из белков, фосфора и калия. SOM следует рассматривать как вложение в депозитный сертификат (CD). Биологически активные почвы с большим количеством активированного угля рециркулируют и выделяют больше питательных веществ для роста растений, чем почвы, которые являются биологически неактивными и содержат менее активное органическое вещество.В условиях нулевой обработки почвы ежегодно выделяются небольшие количества питательных веществ (например, процент на компакт-дисках), чтобы медленно и эффективно обеспечивать корни растений питательными веществами. Однако при обработке почвы может высвобождаться большое количество питательных веществ, поскольку ПОВ потребляется и разрушается микробами. Поскольку уровни ПОВ медленно накапливаются, запасы питательных веществ снижаются, а высвобождаемые избыточные питательные вещества часто вымываются в поверхностные воды. SOM — это кладезь многих питательных веществ для растений.

Рассмотрим следующие три сценария.Почвы обычно перерабатывают от 1 до 3 процентов азота, хранящегося в ПОВ. Вспаханные или нездоровые почвы выделяют более низкий процент азота из-за более низкой микробной активности. Обработанная почва с 2 процентами ПОВ (2000 фунтов азота) может выделять 1 процент азота или 20 фунтов азота в год. Почва, которая является более биологически активной и имеет 4 процента ПОВ (4000 фунтов N), может выделять 1,5 процента N или 60 фунтов N, в то время как почва с 6 процентами ПОВ (6000 фунтов N) может выделять 2 процента N или 120 фунтов N. почвы, избыточные высвобождаемые питательные вещества часто теряются, а запасы углерода истощаются, так что будущие запасы питательных веществ сокращаются.Фермеры часто замечают, что это происходит, когда они обрабатывают целину, старое пастбище или изгородь. В течение нескольких лет посевы на вновь вспаханной почве будут расти лучше, чем на окружающих почвах, но со временем почва будет обеднена углеродом, и вновь вспаханная почва станет менее плодородной, поскольку углерод окисляется в виде двуокиси углерода и теряется в атмосфере. . Обработка почвы приводит к окислению и разрушению углерода в почве за счет повышения уровня кислорода в почве, тем самым стимулируя популяции бактерий к расширению и потреблению активного углерода в почве.

Влияние климата, температуры и pH на SOM

SOM подвержен влиянию климата и температуры.Популяции микробов удваиваются с каждым изменением температуры на 10 градусов по Фаренгейту. Если мы сравним тропики с более холодными арктическими регионами, мы обнаружим, что большая часть углерода связана с деревьями и растительностью над землей. В тропиках верхний слой почвы имеет очень мало ПОВ, потому что высокие температуры и влажность быстро разлагают ПОВ. Двигаясь к северу или югу от экватора, ПОВ увеличивается в почве. В тундре за Полярным кругом из-за низких температур имеется большое количество ПОВ. Температуры замерзания изменяют почву таким образом, что разлагается больше ПОВ, чем в почве, не подверженной замерзанию.

Влага, pH, глубина почвы и размер частиц влияют на разложение ПОВ. В жарких и влажных регионах содержится меньше органического углерода в почве, чем в сухих и холодных регионах, из-за повышенного микробного разложения. Скорость разложения ПОВ увеличивается, когда почва подвергается циклам высыхания и увлажнения по сравнению с почвами, которые постоянно влажные или сухие. При прочих равных условиях почвы от нейтральных до слабощелочных по pH разлагают ПОВ быстрее, чем кислые почвы; следовательно, известкование почвы усиливает разложение ПОВ и выделение углекислого газа.Разложение также наиболее интенсивно у поверхности почвы, где наблюдается самая высокая концентрация растительных остатков. На больших глубинах разложение ПОВ меньше, что соответствует падению уровня органического углерода из-за меньшего количества растительных остатков. Мелкие частицы легче разлагаются почвенными микробами, чем крупные, потому что общая площадь поверхности больше у мелких частиц, так что микробы могут атаковать остатки.

Разница в почвообразовании также наблюдается при путешествии с востока на запад через Соединенные Штаты.На востоке преобладали лиственные леса, стержневые корни деревьев были богаты лигнином, а лиственные деревья оставляли на поверхности почвы большое количество опавших листьев. Корни деревьев твердых пород не поворачиваются быстро, поэтому уровень органических веществ в подпочве довольно низкий. В лесных почвах большая часть ПОВ распределяется в верхних слоях почвы. По мере продвижения на запад в ландшафте преобладали высокие луговые прерии, а верхний слой почвы образовывался из глубоких волокнистых корневых систем. Пятьдесят процентов корня травы отмирают и заменяются каждый год, а корни травы содержат много сахара и белка (больше активного органического вещества) и меньше лигнина.Почвы, образовавшиеся под высокотравными прериями, имеют высокое содержание ПОВ по всему почвенному профилю. Эти грунтовые почвы являются высокопродуктивными, потому что они имеют более высокий процент ПОВ (особенно активного угля), содержат больше питательных веществ, содержат больше микробов и имеют лучшую структуру почвы из-за более крупных популяций грибов.

Отношение углерода к азоту

Разложение органических остатков микробами зависит от соотношения углерода и азота (C: N). Микробы в рубце коровы, компостной куче и почвенные микробы полагаются на соотношение C: N для разложения органических (углеродных) остатков.Рассмотрим два отдельных источника корма: молодое нежное растение люцерны и овсяную или пшеничную солому. В стебле молодого растения люцерны содержится больше сырого протеина, аминокислот и сахаров, поэтому оно легко переваривается микробами, будь то в рубце коровы, компостной куче или в почве. Молодая люцерна имеет высокое содержание азота из белков (аминокислоты и белки с высоким содержанием азота и серы), поэтому у нее более низкое отношение углерода к азоту (меньше углерода, больше азота). Однако овсяная и пшеничная солома (или более старое зрелое сено) содержит больше лигнина (который устойчив к микробному разложению), меньше сырого протеина, меньше сахаров в стеблях и более высокое соотношение C: N.Солома разлагается микробами, но для разложения этого источника с высоким содержанием углерода требуется дополнительное время и азот.

Низкое содержание азота или высокое соотношение C: N связано с медленным распадом ПОВ. Незрелые или молодые растения имеют более высокое содержание азота, более низкое соотношение C: N и более быстрый распад ПОВ. Для хорошего компостирования соотношение C: N менее 20 позволяет органическим материалам быстро разлагаться (от 4 до 8 недель), в то время как соотношение C: N более 20 требует дополнительного азота и замедляет разложение. Таким образом, если мы добавим в почву материал с высоким содержанием углерода и низким содержанием азота, микробы будут связывать почвенный азот.В конце концов почвенный азот высвобождается, но в краткосрочной перспективе азот связывается. Коэффициент преобразования азота в сырой белок равен 16,7, что объясняет, почему так важно иметь соотношение C: N менее 20.

Отношение C: N в большинстве почв составляет около 10: 1, что указывает на доступность азота для растений. Отношение C: N в большинстве растительных остатков имеет тенденцию уменьшаться со временем по мере распада ПОВ. Это происходит в результате газовой потери диоксида углерода. Следовательно, процентное содержание азота в остаточном ПОВ повышается по мере развития разложения.Отношение C: N 10: 1 для большинства почв отражает равновесное значение, связанное с большинством почвенных микробов (бактерии от 3: 1 до 10: 1, грибки соотношение C: N 10: 1).

Бактерии — первые микробы, переваривающие новые органические остатки растений и животных в почве. Бактерии обычно могут воспроизводиться за 30 минут и имеют высокое содержание азота в своих клетках (от 3 до 10 атомов углерода на 1 атом азота или от 10 до 30 процентов азота). При правильных условиях тепла, влажности и источника пищи они могут очень быстро воспроизводиться.Бактерии, как правило, менее эффективно превращают органический углерод в новые клетки. Аэробные бактерии ассимилируют от 5 до 10 процентов углерода, в то время как анаэробные бактерии ассимилируют только от 2 до 5 процентов, оставляя после себя множество отработанных углеродных соединений и неэффективно используя энергию, хранящуюся в ПОВ.

Грибки обычно выделяют меньше углекислого газа в атмосферу и более эффективны при преобразовании углерода в новые клетки.Гриб обычно захватывает больше энергии из ПОВ по мере его разложения, ассимилируя от 40 до 55 процентов углерода. Большинство грибов потребляют органическое вещество с большим содержанием целлюлозы и лигнина, которые медленнее и сложнее разлагаются. Содержание лигнина в большинстве растительных остатков может иметь большее значение для прогнозирования скорости разложения, чем соотношение C: N.

Микоризные грибы обитают в почве на поверхности или внутри корней растений. Грибы имеют большую площадь поверхности и помогают переносить минеральные вещества и воду к растениям.Жизненный цикл грибка сложнее и длиннее, чем у бактерий. Грибы не так выносливы, как бактерии, поэтому им требуется более постоянный источник пищи. При традиционной обработке почвы уровни популяции грибов имеют тенденцию к снижению. У грибов более высокое отношение углерода к азоту (10: 1 углерода к азоту или 10 процентов азота), но они более эффективно превращают углерод в органическое вещество почвы. При высоком содержании органических остатков C: N бактерии и грибки забирают азот из почвы (см. График чистой иммобилизации).

Простейшие и нематоды потребляют другие микробы.Простейшие могут воспроизводиться за шесть-восемь часов, в то время как нематодам требуется от трех дней до трех лет, в среднем 30 дней для размножения. После того, как простейшие и нематоды поедают бактерии или другие микробы (с высоким содержанием азота), они выделяют азот в форме аммония (см. График чистой минерализации). Аммоний (NH ₄ +) и нитраты (NO ₃ -) легко конвертируются в почву туда и обратно. Растения поглощают аммоний и нитраты почвы в пищу с помощью микоризной сети грибов.

Популяции микроорганизмов быстро меняются в почве по мере добавления, потребления и повторного использования продуктов ПОВ. Количество, тип и доступность органического вещества будут определять микробную популяцию и то, как она развивается. Каждый отдельный организм (бактерии, грибки, простейшие) имеет определенные ферменты и сложные химические реакции, которые помогают этому организму усваивать углерод. По мере образования отходов и разложения исходных органических остатков новые микроорганизмы могут вступать во владение, питаясь отходами, новым процветающим микробным сообществом (обычно бактериями) или более устойчивыми ПОВ.Первые разлагатели обычно атакуют легко усваиваемые сахара и белки, а затем микроорганизмы, атакующие более устойчивые остатки.

Разложение остатков покровных культур: коровий горох с низким соотношением C: N (<20) разлагается за четыре-восемь недель, что приводит к чистой минерализации или высвобождению травы Северного Судана или зерновой ржи с более высоким соотношением C: N (> 38) будет медленно разлагаться (от трех месяцев до одного года или более) и приведет к чистой иммобилизации или скрепит почву N. График доктора Рафика Ислама.

График ворового гороха (C: N <20), разлагаемого бактериями и грибами, выделением углекислого газа и простейшими и нематодами, потребляющими бактерии и грибки и выделяющими аммоний в почву для роста растений. NO ₃ — и NH ₄ + легко перерабатываются в почве. График доктора Рафика Ислама.

Покровные культуры поставляют микробам пищу (активированный уголь, например, глюкозу и белки).В почве микробов, связанных с корнями, в 1000–2000 раз больше, чем в голой или вспаханной почве. Микробы, в свою очередь, создают ПОВ и запасают питательные вещества почвы. Строительный SOM требует, чтобы питательные вещества почвы, такие как N-P-K-S, были связаны с почвой. Озимые покровные культуры впитывают излишки питательных веществ в почве и в зимние месяцы поставляют пищу всем микробам в почве, вместо того, чтобы микробы израсходовали запасы ПОВ для получения питательных веществ. На обычном вспаханном поле питательные вещества почвы быстро высвобождаются, поскольку ПОВ сжигается, а среда обитания микробов и почвенных организмов разрушается.На поле с нулевой обработкой почвы высокие уровни ПОВ представляют собой запасы питательных веществ, которые медленно попадают в почву. Добавление живой покровной культуры на поле с нулевой обработкой увеличивает количество активных органических веществ (сахаров и белков) для почвенных микробов. Почвенным микробам приходится питаться двумя культурами вместо одного урожая в год. Микробы процветают в условиях нулевой обработки почвы и озимых покровных культур. Покровные культуры и навоз можно использовать для кормления почвенных микробов и утилизации питательных веществ в почве. По мере того как почвенные микробы разлагают органические остатки, они медленно высвобождают питательные вещества обратно в почву для озимых покровных культур или для предыдущей культуры.Покровные культуры предотвращают потерю питательных веществ из-за эрозии почвы, выщелачивания, испарения или денитрификации.

Сводка

Микроорганизмы изобилуют почвой и имеют решающее значение для разложения органических остатков и повторного использования питательных веществ в почве. Бактерии — самые маленькие и самые выносливые микробы в почве, которые могут выжить в суровых условиях, таких как обработка почвы. Бактерии эффективны при переработке углерода только на 20–30 процентов, имеют высокое содержание азота (от 3 до 10 атомов углерода на 1 атом азота или от 10 до 30 процентов азота), более низкое содержание углерода и короткий срок службы.Эффективность использования углерода микоризными грибами составляет от 40 до 55 процентов, поэтому они накапливают и перерабатывают больше углерода (соотношение углерода и азота 10: 1) и меньше азота (10 процентов) в своих клетках, чем бактерии. Грибы более специализированы, но нуждаются в постоянном источнике пищи и лучше растут в условиях нулевой обработки почвы.

Органическое вещество почвы (ПОВ) состоит из «живых» (микроорганизмы), «мертвых» (свежие остатки) и «очень мертвых» (гумус) фракций. Активный ПОВ состоит из свежего растительного или животного материала, который является пищей для микробов и состоит из легко усваиваемых сахаров и белков.Пассивный ПОВ устойчив к разложению микробами (с повышенным содержанием лигнина). Активный ПОВ улучшает структуру почвы и удерживает доступные для растений питательные вещества. Каждый 1 процент ПОВ содержит 1000 фунтов азота, 100 фунтов фосфора, 100 фунтов калия и 100 фунтов серы вместе с другими важными питательными веществами для растений. Обработка почвы разрушает ПОВ, окисляя ПОВ, позволяя бактериям и другим микробам быстро разлагать органические остатки. Более высокие температуры и влажность увеличивают разрушение ПОВ за счет увеличения микробных популяций в почве.Органические остатки с низким соотношением углерода и азота (C: N) (менее 20) легко разлагаются, и питательные вещества быстро высвобождаются (от 4 до 8 недель), в то время как органические остатки с высоким соотношением C: N (более 20) разлагаются медленно, и микробы будут связывать азот почвы, чтобы разложить остатки. Простейшие и нематоды поедают другие микробы в почве и выделяют азот в виде аммония, который становится доступным для других микроорганизмов или поглощается корнями растений.

Благодарность

Этот информационный бюллетень был подготовлен совместно с Советом по покровным культурам Среднего Запада (MCCC).

Ссылки

• Александр, Мартин. 1991. Введение в микробиологию почвы , 2-е издание. Малабар, Флорида: Krieger Publishing Company.
• Ingham, E.L. Soil Biology, The Soil Biology Primer , Chapter 3 – Chapter 6. Служба охраны природных ресурсов. См. Nrcs.usda.gov/wps/portal/nrcs/main/soils/health/biology/.
• Magdoff, F. and H. van Es. 2001. Создание почвы для лучших сельскохозяйственных культур , 2-е издание.Сеть устойчивого сельского хозяйства. Белтсвилл, Мэриленд. sare.org/publications/soils.htm.

Связанные публикации

• Устойчивые севообороты покровными культурами
• Использование покровных культур для улучшения качества почвы и воды
• Севообороты с покровными культурами
• Биология уплотнения почвы
• Использование покровных культур для переработки на почву для обработки почвы без обработки почвы
• Роль почвенных бактерий
• Роль почвенных грибов
• Роль почвенных простейших и нематод
• Домашний азот

глубина промерзания почвы | Агрономические исследования

В.Папези и С. Папезова² *

¹Чешский технический университет в Праге, электротехнический факультет, электротехнологический факультет, Technicka 2, CZ166 27 Pague 6, Чехия
²Чешский университет естественных наук в Праге, инженерный факультет, электротехнический факультет and Automation, Kamycka 129, CZ165 21 Прага 6 ˗ Сухдол, Чешская Республика
* Для корреспонденции: [email protected]

Резюме:

Глубина промерзания почвы, т. е. глубина, на которой замерзает вода, является важный фактор в метеорологии, так как он влияет на многие процессы в сельском хозяйстве, строительстве и т. д.Промерзание почвы является важным фактором для перезимовавших организмов, а также для физических и химических процессов в почве, в частности, для ее механических свойств. Глубину промерзания обычно определяют напрямую, т.е. механически, с помощью специального измерителя промерзания грунта, то есть индикатора глубины промерзания, по процессу замерзания воды в зонде. Другой метод заключается в определении температуры почвы путем интерполяции кривых на графике, измеренных термометрами почвы в соответствии с изменением удельного сопротивления почвы или воды при замерзании.Принцип функции индикатора глубины промерзания заключается в оценке температурной зависимости диэлектрической проницаемости воды, которая уменьшается при замерзании воды с ε _r ~ 87 при 1 ° C до ε _r ~ 3,2 при -1 ° C. , характерный для льда. Водная проницаемость оценивается измерительным конденсатором, который адаптирован к форме зонда индикатора глубины промерзания, диэлектриком которого является деионизированная вода. Во время замораживания мощность в этой области снижается. Вместимость частично замороженного зонда прямо пропорциональна длине его незамороженной части.Измерительный конденсатор является частью резонансного контура генератора. Частота генератора зависит от емкости зонда и оценивается далее. Достижимая точность измерения составляет приблизительно 2% для зонда длиной 1 м и при прямой оценке автономным счетчиком. Для компьютерной оценки с возможностью компенсации нелинейности датчика точность измерения составляет примерно 0,5%.

Ключевые слова:

Измерение емкости, глубина промерзания грунта, водопроницаемость

Мерзлота; Замерзшая почва начинает таять!

Часть B: Вечная мерзлота, замерзшая почва начинает таять!

1. Чтобы узнать о вечной мерзлоте, посмотрите «Таяние вечной мерзлоты» на веб-сайте NBCLearn’s Changing Planet. Затем посмотрите видеоролик YouTube — A Thawing Climate ниже.
2. При просмотре видео обратите внимание на следующее:
   • Свидетельства таяния вечной мерзлоты
   • Доказательства того, что метан (CH ₄ ) присутствует в больших количествах в вечной мерзлоте

Обсудить

• Какие свидетельства таяния вечной мерзлоты вы наблюдали?
• Какие доказательства вы наблюдали, что метан присутствует в больших количествах в вечной мерзлоте?

Вечная мерзлота состоит в основном из замороженного неразложившегося растительного материала и льда

Вечная мерзлота — это вечно мерзлый грунт, отложения или горная порода, которые могут содержать или не содержать значительное количество льда. Слой почвы поверх вечной мерзлоты называется активным слоем , потому что он замерзает зимой и оттаивает летом. Вечная мерзлота, расположенная непосредственно под активным слоем, остается замороженной как минимум два года подряд. Можете ли вы определить активный слой и слой мерзлой вечной мерзлоты на картинке слева? Узнайте больше о вечной мерзлоте из видео ниже.Во время просмотра обратите внимание на следующее:

• в районе вечной мерзлоты
• как ученые используют керны почвы для изучения вечной мерзлоты
• Роль микробов в выделении углерода после замерзания в вечной мерзлоте
• петля обратной связи, которая может возникнуть при таянии вечной мерзлоты
• как рост новых растений может повлиять на обратную связь вечной мерзлоты

Изменения в сезонных циклах замерзания-оттаивания увеличивают оттаивание вечной мерзлоты

Обсудить

Рассмотрите диаграмму вечной мерзлоты грунта, изображенную наверху справа, и обратите особое внимание на активный слой. Этот слой содержит углерод от мертвых растений и животных, умерших в течение последних нескольких лет. Вечная мерзлота содержит очень старый углерод — возможно, возрастом от сотен до тысяч лет. Когда эта вечная мерзлота тает, углерод становится доступным для микробов, которые затем производят двуокись углерода и метан.

Вместе с партнером или группой ответьте на следующие вопросы:

• Опишите, как изменения глубины активного слоя цикла замораживания-оттаивания могут «разблокировать» часть арктического углерода в этой почве.
• Какую роль в этом процессе будут играть микробы?

Механизмы выброса парниковых газов в Арктике

Происхождение: Skepticalscience.com
Повторное использование: Этот элемент предлагается по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/3.0/ Вы можете повторно использовать этот элемент в некоммерческих целях при условии указания авторства и предложения любых производных работ по аналогичной лицензии.

Микробы и метан (CH ₄ ) — двойная проблема?

До сих пор вы многое узнали о почвенных микробах, разложении и выделении CO ₂ во время дыхания почвы. Но есть еще один парниковый газ, помимо CO ₂ , который беспокоит ученых по вечной мерзлоте — метан (CH ₄ )! Помните, что вы узнали о метане как о проблеме вечной мерзлоты, когда смотрели видео в начале этой лабораторной работы. Щелкните, чтобы увеличить изображение справа и отметить источники CO ₂ и CH _4. Арктический исследователь Кэти Энтони освещает газообразный метан, вырывающийся из пруда в кампусе Университета Аляски в Фэрбенксе.

Ученый К. Энтони зажигает метан в арктическом пруду. Предоставлено: Тодд Пэрис, Университет Аляски в Фэрбенксе. Метаногены — это микробы, которые производят метан (CH ₄ ) вместо CO ₂

Хотя арктический метан имеет много разных источников, основным источником метана в вечной мерзлоте являются микробы.Не все почвенные микробы дышат одинаково. Метаногены — это группа микробов, которые при дыхании производят метан вместо CO ₂ . Метаногены живут и процветают в условиях с очень низким содержанием кислорода ( бескислородных ), таких как илистое дно пруда на этом изображении. Вы обычно найдете метаногены в заболоченных бескислородных средах, таких как водно-болотные угодья, болота, болота, илистое дно озер и рисовые поля. Из-за сезонного таяния и замерзания большая часть арктической тундры заболочена, что обеспечивает идеальные экологические условия для метаногенов.

Метан — мощный парниковый газ

Остановись и подумай:

1: Объясните, как тающая вечная мерзлота создает идеальную среду для микробов, производящих метан (метаногены).

2: Опишите, как таяние вечной мерзлоты может повлиять на текущий парниковый эффект.

Следы углерода в теплой тундре

Проследите за работой двух исследователей, отслеживающих углерод в теплеющей арктической тундре.

1. Во-первых, посмотрите видео доктора Кэти В. Энтони «Охота на метан в Арктике».
2. Затем просмотрите слайд-шоу и прочтите статью «Таяние вечной мерзлоты и углеродный баланс» (Acrobat (PDF) 324kB, 1 октября 18) об исследованиях в Арктике, проведенных доктором Тедом Шууром, известным арктическим экологом. В статье доктор Шур описывает по крайней мере два возможных сценария, которые могут иметь потенциальное влияние на углеродный цикл в теплеющей арктической тундре:
   • Сценарий 1: потепление увеличивает рост растений и способствует вторжению кустарников и деревьев в тундровые ландшафты.Оба эти процесса могут увеличить количество углерода, хранящегося в растительной биомассе, тем самым уменьшая количество углерода в атмосфере.
   • Сценарий 2: В то же время таяние вечной мерзлоты может стимулировать микробное разложение углерода в почве. Это разложение может уменьшить количество накопленного углерода за счет выброса большего количества CO ₂ в атмосферу. Эти метаболические побочные продукты дыхания. (CO ₂ и CH ₄ ) — это те же «парниковые газы», ​​которые участвуют в изменении климата.
3. Просматривая и читая работу исследователей, подумайте о следующем:
   • Что они делают для отслеживания содержания углерода в диоксиде углерода (CO ₂₎ и метане (CH ₄₎ по мере потепления тундры?
   • Какие находят доказательства, указывающие на то, что выброс CO ₂ и / или CH ₄ усиливается?
   • Обнаруживает ли их исследование свидетельство возможных механизмов обратной связи по мере таяния вечной мерзлоты?

Обсудить

Вместе с партнером или группой просмотрите свои заметки о Dr.Исследования Энтони и доктора Шура. Связаны ли потепление арктического климата и таяние вечной мерзлоты друг с другом в рамках обратной связи? Используйте свои заметки, чтобы нарисовать схему любых потенциальных петель обратной связи, которые могут существовать из-за потепления арктического климата. Когда вы закончите, поделитесь своими диаграммами отзывов с классом.

• Являются ли эти потенциальные контуры обратной связи положительными (усиливающими) или отрицательными (уравновешивающими)? Откуда вы знаете?
• Повлияют ли эти петли обратной связи вечной мерзлоты только на Арктику, или они повлияют на глобальный углеродный цикл? Объясните свои аргументы в пользу ответа.
• Как ваш эксперимент по влиянию температуры на дыхание почвы информирует вас о потенциальном влиянии таяния вечной мерзлоты на изменение углеродного цикла?

Дополнительные расширения

• Узнайте о последних исследованиях! Новые исследования углеродного цикла, климата и окружающей среды продолжаются. Вы можете использовать ScienceDaily и Phys.org для изучения недавних исследований вечной мерзлоты в Арктике, используя некоторые из следующих тегов: вечная мерзлота, таяние, обратная связь, микробы, метаногены, кустарники, метагеномика.Вот два примера:

Ученые прогнозируют постепенные и продолжительные выбросы парниковых газов из-за вечной мерзлоты, что дает нам больше времени для адаптации — ScienceDaily

Как сонные микробы в арктической тундре превращаются в производителей метана по мере таяния вечной мерзлоты — ScienceDaily

• Изучите, насколько глубина оттаивания активного слоя изменилась с течением времени на различных исследовательских участках в Арктике, посетив сайт сети мониторинга циркумполярного активного слоя — CALM.
  1. Прочитав о CALM, щелкните вкладку данных в меню вверху.
  2. Затем щелкните по карте слева. Это перенесет вас на следующую страницу, где вы увидите сводную таблицу данных CALM со средними значениями годовой глубины оттаивания в конце сезона (см).
  3. Выберите данные из арктического местоположения и типа измерения — (P — механическое зондирование, T — измерение температуры земли или TT — измерения в трубе оттаивания). Обратите внимание, что на некоторых участках было выполнено более одного типа измерений.
  4. Графические данные с одного или нескольких сайтов. Сообщите, как менялась глубина активного слоя с даты первого измерения. Какие тенденции и изменчивость вы видите в данных? Одинаковы ли эти тенденции и изменчивость во всех регионах?
• Прочтите интересные факты о метане на сайте Methane
• Подробнее о кустарниках и меняющейся экологии арктической тундры
• Прочтите о туннеле вечной мерзлоты на Аляске.

Станция метро Marienplatz, Мюнхен Метод прокладки тоннелей с использованием замораживания почвы

Отчеты о средних ценах за единицу

Отчеты о средних ценах за единицу 12/7/2015 ОТЧЕТ ОБ СРЕДНЕЙ ЦЕНАХ ЗА ЕДИНИЦУ Отказ от ответственности Информация, представленная в следующем отчете о средних ценах за единицу, предназначена только для использования Alberta Infrastructure & Transportation