Zdroje

ZářeníVodaCO2O2ŽivinyPotrava

Sluneční zářeníUV            < 400 nmsvětelné     400‐750 nmIR              > 750 nm

7

4845

Sluneční konstanta1390 W m‐2

Forosyntéza

• Světelná fáze redukuje NADP a produkuje ATP

• Temná fáze využívá NADPH a ATP k inkorporaci CO2 do uhlovodíků  

C3

C4

CAM

Typy fotosyntézy C3‐C4

Typy fotosyntézy C3‐C4C3• většina rostlin mírného pásma

• vhodné ve stínu a při nižších teplotách

C4• mohou snižovat konc. CO2 v pletivech více než C4 ‐větší množství C vázané na jednotku vody

• vysoký světelný kompensační bod

• kukuřice, třtina, čirok

CAM  v noci váží CO2 ve dne fotosyntéza se zavřenými průduchy ‐ pouštní rostliny

Účinnost fotosyntézy

• 1.  Minimálně 8 fotonů je třeba na 1 molekulu CO2 1665 kJ světelné energie na 477 kJ energie chemické 0.286 or 28.6 %

• 2.  Jen 43% světla je FAR

• 3.  Maximalni absorbce listy to 80 %

• 4. Běh syntéz spotřebuje 33% energie

• celková teoretická účinnost

• 286x.43x.8x.67 = .066  čili  6.6%

• prakticky dosahovaná max. 2‐3%

• reálná 0,5% i méně

Informační význam  záření

Ladění cyrkadiálního rytmu

Délka dně slouží k  určení  doby roku (datum) to rozhoduje o Fyziologických procesech nástup ukončení diapauzy etc. Nástup kvetení u rostlin.

1012kg109t Tt

Rostliny přímají CO2 ze vzduchu

CO2

C6H12O6 (aq) + 6O2 (g)       6CO2 (g) + 6H2O (l) Hc ‐2880 kJ

Aerobní respirace38 ATP molekulFermentace 2 ATP molekuly

C6H12O6         2CH3CH2OH + 2CO2 118 kJ/mol

C6H12O6         2C3H6O3 

Kyslík

N 15,000 1.5K 10,000 1Ca 5,000 0.5Mg 2,000 0.2P 2,000 0.2S 1,000 0.1Cl 100 --Fe 100 --B 20 --Mn 50 --Zn 20 --Cu 6 --Mo 0.1 --Ni 0.1 --

Symbol mg/kg percent

Minerální živiny

Typical concentrations sufficient for plant growth. After E. Epstein. 1965. "Mineral metabolism" pp. 438‐466. in: Plant Biochemistry (J.Bonner and J.E. Varner, eds.) Academic Press, London. 

Dusík (N)* součást proteinů a tím všech enzymů významá složka chlorofylu (íic jak 70% dusíku listů)* podporuje rychlý růst rostlin

Fosfor (P)* součástí ATP a ADP esienciální při fotosyntéze a energetických  přechodech* podporuje kvetení a růst

Draslík (K)* podporuje tvorbu proteinů, důležitý v osmoregulaci 

Vápník (Ca)* esenciální pro formování buněčné stěny

Hořčík (Mg)* je součástí chlorofylu a dalších enzymů

Síra  (S)* má úlohu při formování proteinů, činnosti některých enyymů a vitaminů

Potrava

• Obsah energie

• Obsah živin a esenciálních látek

• Využitelnost energie a živin

• Obrana rostlin před herbivory

pod 17lignit 17-23.6hnědé

23.6uhlí černé

16,13 kukuřice silážní25,15 řepka semeno 16,91 cukrovka bulvy 15,44 jetel červený 16,73 brambory 16,04 sláma 17,49 pšenice zrno

38.7tuky

17.2bílkoviny

17.2cukry

17.57celulosa

kJ/glátka Spalná tepla některých druhů potravy

Ale

Spalné teplo je potenciálnímaximálnímnožství energievyužije se ho jen část

Kromě energetického obsahu je důležitý obsah živin (poměr jednotlivých prvků)

Záleží na poměru hlavních živin v potravě a v tělech konzumentů

Například bakterie mají poměr C:N okolo 10-5:1houby 25:1

Rostou tudíž nejlépe na organických látkách s podobným C:N poměrem

Dřevo 226Papír 129Lity stromů 35Tráva 15Hnůj 13

Kromě energetického obsahu je důležitý obsah esenciálních látek

Např. Try, Lys Meth, Phen, Thry, Val, Leu, Isol, jsou esenciálníaminokyseliny pro člověka

Vitaminy (Caroten, Tocopherol, Thiamne, Riboflavin, kys askorbova, Cyanocobaltamin)

Minerální soli důležité pro inkrustaci pevných tělních struktur (hydrixyapatit) či činnost řady enzymů

Řada organismů si obstarává esenciální látky symbiózou s jinými organismy

Buchnera je symbiotickouBakterií v tělech mšic zásobujeJe esenciálními aminokyselinami

Frouz J. et al. 2004. Laboratory eveluation of six algal species for larval lutrition suitabilitz of pestigerous midge Glyptotendipes paripes (Diptera Chironomidae). J. Econ Entomol. 97:1884-1890

Obrana rostlin proti herbivorům

Mechanická – trichomy, ostny, buněčné výrůstky, tvorba kolonií, nestravitelnébuněčné  stěny. 

Chemické – hromadění toxinů a repelentních látek v buňkách. Mycrosistin, Nikotin, tanin etc.  Rostliny iniciálních sukcesních stádií produkují malá množství velmi toxických látek, nikotin, naproti tomu druhy typické pro pokročilá stádia, produkují  značná množství méně toxických substancí.   

Energetické bilance

u živočichů je hlavním zdrojem energie potrava 

C = A + D (+U)

A =  R + P (+U)

C ‐ konsumace

A ‐ asimilace

D ‐ defekace

R ‐ respirace

P ‐ produkce

U ‐ exkrece

CA

D

CO2 (T)

U rostlin je primárním zdrojem energie záření

Hrubá primární produkce GPP - respirace rostlin

čistá primární produkce

Všechny organismy potřebují k životu energii 

• Autotrofové získávají energii z (slunečního) záření (nebo některých anorganických vazeb)

• Heterotrofové z energeticky bohatých sloučenin primárně vytvořených autotrofy

• energie je využita k udržení vlastní integrity a produkci nové biomasy

• při každé přeměně energie dochází ke ztrátám 

Justus von Liebig

Vztah více zdrojů a jejich zastupitelnost

U nezastupitelných zdrojů  určuje produkce ten zdroj který je v minimu(Liebigův zákon minima)

Některé zdroje jsou zastupitelné, jiné se doplňují jiné mohou působit proti sobě

Skoro u všech platí že všeho moc škodí

Nika

Nika

Ekologická nika je soubor podmínek prostředí, které danému organismu vyhovují, organismus ale nemusí využívat celou tuto tzv. fundamentální niku ale jen její část (realizovaná nika)a to například pro to že v některých částech je vytlačen biotickými interakcemi (konkurencí, nemocemi parasity atp.)

Zdroje (a podmínky) shrnutí

• Všechny organismy potřebují energii, vodu a živiny

• energie přichází na zem  zejména ve formě záření, je zachycována fotosyntézou (s účinností jednotek, reálně zlomků %) 

• některé zdroje jsou nezastupitelné

• souhrn vhodných podmínek ‐ nika