Tok hmoty a energie
description
Transcript of Tok hmoty a energie
![Page 1: Tok hmoty a energie](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062408/568142bd550346895daf02dc/html5/thumbnails/1.jpg)
Tok hmoty a energie
1
![Page 2: Tok hmoty a energie](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062408/568142bd550346895daf02dc/html5/thumbnails/2.jpg)
základní pojmy a fakta
• energie = teplo (= hmota) • život založen na uhlíku C, makrobiogenní
prvky: C H N O P S• fotosyntéza (oxygenní): vznik organických látek
z anorganických; přeměna světelné energie na energii chem. vazeb, potřebuje chlorofyl– 6 CO2 + 12 H2O → C6H12O6 + 6 O2 + 6 H2O
• respirace = dýchání– C6H12O6 + 6 O2 + 6 H2O → 6 CO2 + 12 H2O + 2880kJ
světlo
2
![Page 3: Tok hmoty a energie](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062408/568142bd550346895daf02dc/html5/thumbnails/3.jpg)
základní pojmy a fakta
• evaporace = odpařování (vyžaduje energii → ochlazuje okolí)
• transpirace = výdej vody rostlinou; průduchy• evapotranspirace = celkový výdej vody na
jednotku území– potenciální evapotranspirace (předpoklad
dostatku vody) závisí na sluneční energii
3
![Page 4: Tok hmoty a energie](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062408/568142bd550346895daf02dc/html5/thumbnails/4.jpg)
evapotranspiracepotenciální evapotranspirace
aktuální evapotranspirace
4
![Page 5: Tok hmoty a energie](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062408/568142bd550346895daf02dc/html5/thumbnails/5.jpg)
základní pojmy a fakta
• biomasa = hmota organismů na jednotku (plochy, objemu)– i neživé součásti živých organismů (např. dřevo)– jednotky: energie (J) nebo hmotnost sušiny (kg) /
plocha– buď zvážím sušinu, anebo spálím a spočítám
uvolněné teplo
5
![Page 6: Tok hmoty a energie](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062408/568142bd550346895daf02dc/html5/thumbnails/6.jpg)
základní pojmy a fakta• primární produktivita (produkce) PP = rychlost tvorby
biomasy na jednotku plochy (objemu) rostlinami (primárními producenty)– J/m2/den; kg/ha/rok (sušina, uhlík); – hrubá (gross, brutto) (HPP, GPP, BPP); celková asimilace
(fotosyntéza)• veškerá organická hmota (biomasa) vytvořená producenty za jednotku
času• celková fixace energie fotosyntézou• část HPP je producenty spotřebována na metabolismus (respirace, R)• měřím např. jako bilanci O2 či CO2
– čistá (net) (NPP)• hrubá PP zmenšená o metabolickou potřebu producentů (respirace)
(NPP = HPP – R)• množství biomasy dostupné konzumentům
• sekundární produktivita = rychlost produkce biomasy heterotrofnímy organismy
• kompenzační bod– veškerá vázaná energie je prodýchána (HPP = R)
6
![Page 7: Tok hmoty a energie](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062408/568142bd550346895daf02dc/html5/thumbnails/7.jpg)
NPP hlavních biomů
tropické deštné lesy mají velmi vysokou NPP, ale! obrovské množství heterotrofů (konzumenti, detritovoři, rozkladači) biomasu spotřebují! S tím souvisí celková ±NEUTRÁLNÍ bilance kyslíku i CO2!
7
![Page 8: Tok hmoty a energie](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062408/568142bd550346895daf02dc/html5/thumbnails/8.jpg)
Tok hmoty a energie
http://www.marietta.edu/~biol/biomes/energy_flow.gif
8
![Page 9: Tok hmoty a energie](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062408/568142bd550346895daf02dc/html5/thumbnails/9.jpg)
ve vodních ekosystémech jsou producenti (řasy, sinice) malí a rychle zkonzumováni
netvoří (skoro) strukturní oporná pletiva – účinnější herbivorie
9
![Page 10: Tok hmoty a energie](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062408/568142bd550346895daf02dc/html5/thumbnails/10.jpg)
energetická bilance planetywatt = joul/s
Vesmír 86:11 (2007)
zde jen sluneční energie – existují mořské ekosystémy, využívající geotermální energii
10
![Page 11: Tok hmoty a energie](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062408/568142bd550346895daf02dc/html5/thumbnails/11.jpg)
tok energie
https://www.msu.edu/course/isb/202/tsao/images/hb_energy_flow.jpg
pastevní systém rozkladný systém
11
![Page 12: Tok hmoty a energie](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062408/568142bd550346895daf02dc/html5/thumbnails/12.jpg)
tok energie
Molles, 2010
opadavý les mírného pásu
12
![Page 13: Tok hmoty a energie](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062408/568142bd550346895daf02dc/html5/thumbnails/13.jpg)
tok energie v různých ekosystémech13
![Page 14: Tok hmoty a energie](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062408/568142bd550346895daf02dc/html5/thumbnails/14.jpg)
účinnost přenosu energie v trofickém oddílu
• průměrná účinnost přenosu energie mezi trofickými hladinami ≈ 10%
• ale hodnoty 2% - 24%
14
![Page 15: Tok hmoty a energie](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062408/568142bd550346895daf02dc/html5/thumbnails/15.jpg)
hydrologický cyklus
• cyklus poháněn sluneční energií!– velký cyklus
(oceán↔pevnina)– malý cyklus (jen nad
pevninou; jen nad oceánem)
– nepotřebuje život!
15
![Page 16: Tok hmoty a energie](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062408/568142bd550346895daf02dc/html5/thumbnails/16.jpg)
http://ga.water.usgs.gov/edu/watercycleczech.html
16
![Page 17: Tok hmoty a energie](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062408/568142bd550346895daf02dc/html5/thumbnails/17.jpg)
cyklus uhlíku
• spjat s energií• neztrácí se!• základní procesy– fotosyntéza– dýchání→spojen s cyklem
kyslíku!!!
• sedimentuje CaCO3
17
![Page 18: Tok hmoty a energie](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062408/568142bd550346895daf02dc/html5/thumbnails/18.jpg)
18
![Page 19: Tok hmoty a energie](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062408/568142bd550346895daf02dc/html5/thumbnails/19.jpg)
množství uhlíku v atmosféře
• maximální fotosyntetická aktivita květen-srpen• podobně kolísání den –noc• v minulosti i mnohem vyšší!• ppm = parts per million; (v = volume (objem))
Yan D F et al. 2009Robert A. Rohde, NOAA ESRL
19
![Page 20: Tok hmoty a energie](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062408/568142bd550346895daf02dc/html5/thumbnails/20.jpg)
cyklus dusíku• hlavně součást aminokyselin
(bílkovin)• atmosféra : 78% N2
• rostliny jej přijímají ve formě nitrátu (dusičnan) NO3
-; v malé míře i NH4+
• z organismů se uvolňuje (je uvolňován) hlavně jako amonný iont (NH4
+) (amoniak NH3 je toxický!)• nitrifikace = oxidace NH4
+ na dusičnany (NO3
-) přes dusitany (NO2-)
– nitritace• hlavně bakterie Nitrosomonas
a Nitrosococcus– nitratace
• hlavně bakterie Nitrobacter• fixace N2
• energeticky nákladný proces, enzym nitrogenáza– Rhizobia, Azotobacter, Frankia –
symbiotické bakterie– mnohé sinice (heterocysta)
• denitrifikace– redukce (dusičnany – dusitanu – oxid
dusný – dusík)– některé bakterie
20
![Page 21: Tok hmoty a energie](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062408/568142bd550346895daf02dc/html5/thumbnails/21.jpg)
21
![Page 22: Tok hmoty a energie](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062408/568142bd550346895daf02dc/html5/thumbnails/22.jpg)
http://www.vesmir.cz/clanek/jak-ekosystem-k-dusiku-prisel
Pravděpodobně hraje roli i dusík uložený v sedimentárních horninách
Nature. 477, 78–81, 2011.
22
![Page 23: Tok hmoty a energie](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062408/568142bd550346895daf02dc/html5/thumbnails/23.jpg)
cyklus fosforu• součást ATP, DNA, RNA,..
• dlouhodobý, sedimentační cyklus
• uvolněn z horniny jako fosfát (fosforečnan; PO4
3-)• společně s N
limitující prvek• po různém čase v
biomase se dostane do vody, kde nakonec sedimentuje
23
![Page 24: Tok hmoty a energie](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062408/568142bd550346895daf02dc/html5/thumbnails/24.jpg)
cyklus fosforu24
![Page 25: Tok hmoty a energie](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062408/568142bd550346895daf02dc/html5/thumbnails/25.jpg)
cyklus síry• součást některých
aminokyselin• při rozkladu org.
hmoty se tvoří sulfan (sirovodík, H2S)
• bakteriální oxidace (síra, sírany SO4
2-)• asimilace sulfátů
(síranů) rostlinami• depozice do
sedimentů
25
![Page 26: Tok hmoty a energie](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062408/568142bd550346895daf02dc/html5/thumbnails/26.jpg)
26