Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Ekologie fotosyntézy. Fotosyntéza přeměna zářivé energie Slunce na energii chemických vazeb → primární produkce organické hmoty světelná (fotochemická)

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "Ekologie fotosyntézy. Fotosyntéza přeměna zářivé energie Slunce na energii chemických vazeb → primární produkce organické hmoty světelná (fotochemická)"— Transkript prezentace:

1 Ekologie fotosyntézy

2 Fotosyntéza přeměna zářivé energie Slunce na energii chemických vazeb → primární produkce organické hmoty světelná (fotochemická) a temnostní (biochemická) reakce 1 mol přijatého CO 2 – energetický zisk 479 kJ hraniční vrstva

3 Světelná reakce (Hillova reakce) zachycení světelných kvant pigmenty fotosystémů I a II fotosystém I – reakční centrum 700 nm, fotosystém II – 680 nm elektrony získané fotolýzou vody → zpětná redukce chlorofylu elektron-transportní řetězec v membránách tylakoidů → vznik ATP a redukce NADP + na NADPH 2

4 Calvinův cyklus – C3-cesta redukce CO 2 a syntéza uhlíkatých sloučenin s vysokým energetickým obsahem ve stromatech chloroplastů 1.fixace CO 2 na ribuloso 1,5-bisfosfát (RuBP), enzym Rubisco (ribuloso 1,5-bisfosfát karboxyláza/oxygenáza) 2.nestabilní C6-sloučenina se rozpadá na C3 triosofosfát – kyselinu fosfoglycerovou 3.následuje redukce na glyceraldehyd-3-fosfát za účasti ATP a NADPH

5 Sluneční záření

6 Měřené křivky

7 Barviva a fytochromy nejen chlorofyl – karotenoidy, xantofyly, anthokyany kvantové procesy fytochrom – vnímání kvality světla

8 Kvantovost procesů

9 Podzim a barvy listů Severní Amerika (antokyany) Evropa

10 Relativní ozářenost (relativní světelný požitek) I z = I 0.e -k.LAI k – exktinkční koeficient, LAI – leaf area index Ekologie fotosyntézy – sluneční záření boreální les

11 Světelná křivka fotosyntézy kvantový výtěžek fotosyntézy Φ = produkce O 2 /absorbovaná světelná kvanta respirace, kompenzační a saturační bod

12 Slunné vs. stinné listy různý kompenzační bod a saturační hodnota PAR velikost listové plochy, tloušťka palisádového mezofylu  SLA počet chloroplastů a obsah chlorofylu, velikost a počet průduchů

13 Heliofyty vs. sciofyty

14 Ekologie fotosyntézy – dostupnost CO 2 koncentrace CO 2 v atmosféře relativně stabilní (380 ppm, 38 Pa) rychlost difúze J CO2 =  c/  r, kritický především odpor průduchů A-p i křivka saturace CO 2 (A – asimilace, p i – parciální tlak CO 2 v listu) ̶C3 rostliny p i obvykle ~ 25 Pa Oxygenační aktivita Rubisca – fotorespirace běžné ztráty ca 20% získaného CO 2 ↓ p i CO 2 ~ ↑ fotorespirace

15 Ekologie fotosyntézy – teplota Nízké teploty limitují především rychlost reakcí Calvinova cyklu vysoké teploty zvyšují respiraci a oxygenační aktivitu Rubisca

16 Cesta dikarboxylových kyselin – C4-cesta Prostorové oddělení primární fixace CO 2 a syntézy uhlíkatých látek vazba CO 2 v mezofylu na fosfoenolpyruvát, PEP-karboxyláza, primárním produktem kyselina oxaloctová (OAA) v buňkách pochev cévních svazků CO 2 vázán na RuBP (tj. Calvinův cyklus) Kranzova anatomie listů

17 C3- vs. C4- rostliny

18

19

20

21 C3 – standardní anatomie listu převážná většina vyšších rostlin všech podnebných oblastí oxygenační aktivita Rubisca → ca 20% ztráty fotorespirací C4 – Kranz-anatomie listů (věnčitý obal cévních svazků) 7,500 krytosemenných rostlin, 19 čeledí ( Poaceae, Cyperaceae, Portulacaceae, Amaranthaceae, Chenopodiaceae ), některé řasy vyšší afinita PEP-karboxylázy vůči CO 2 → minimální fotorespirace Bothriochloa ischaemum

22 CAM – Crassulacean Acid Metabolism časové oddělení primární fixace CO 2 a syntézy uhlíkatých sloučenin v noci fixace přes PEP, hromadění ve formě malátu ve vakuole ve dne malát dekarboxylován, uvolněný CO 2 zpracován v chloroplastech Calvinovým cyklem

23 CAM rostliny velká centrální vakuola, sukulence pletiv, denní cyklus obsahu malátu (pH), minimální fotorespirace ~17,000 rostlin, 35 čeledí ( Agavaceae, Bromeliaceae, Cactaceae, Orchidaceae, Euphorbiaceae, Aizoaceae, Crassulaceae, epifytické kapradiny, submerzní makrofyta ) fakultativní CAM, CAM jen v listech, a další..

24 Diskriminace izotopů uhlíku  13 C neznečištěného vzduchu = –7‰ rozdílná diskriminace Rubisco a PEP- karboxylázy stabilních izotopů 13 C a 12 C C3 rostliny v průměru  13 C = –27‰ (rozpětí –23‰ až –36‰) C4 rostliny v průměru  13 C = –13‰ (rozpětí –10‰ až –18‰) CAM rostliny v rozpětí  13 C C3 až C4 rostlin vodní rostliny  13 C v rozpětí – 11‰ až – 50‰

25 Evoluce metabolických cest uhlíku C4 CAM C4 CAM opakovaný vznik C4 a CAM v evoluci vyšších rostlin přechodné typy C3/C4  CAM, C3  C4, C3 a C4 ekotypy, C3 a C4 v pletivech téže rostliny (kukuřice), fakultativní CAM C4

26 CAM vodních makrofyt Isoëtes, Lobelia dortmana cirkadiánní změny koncentrace malátu a pH v buňkách Isoëtes – nejstarší evoluční linie s CAM

27 Fotosyntéza vodních rostlin nízký příkon radiace (eufotická zóna) – záření ubývá exponenciálně koncentrace plynů roste s tlakem nad hladinou a klesající teplotou, klesá s obsahem rozpuštěných solí CO 2 ve vodě snadno rozpustný, ale difúze asi 10,000x pomalejší pH vody určuje zastoupení forem uhlíku – CO 2  HCO 3 -  CO 3 2- – při pH > 9 schází volný CO 2

28 Adaptace vodních rostlin příjem uhlíku celým povrchem listu  maximálně dělené listy (Myriophyllum, Ceratophyllum, Batrachium, Hottonia) –zvětšení poměru povrch/objem –redukce hraniční vrstvy příjem HCO 3 - –aktivní příjem a převod na CO 2 v buněčné stěně pomocí karbonát-anhydrázy (sinice, řada zelených řas) –vylučování H +  lokální zvýšení acidity  posun rovnováhy směrem k volnému CO 2 („polární“ makrofyta, Characeae) využití CO 2 z organického sedimentu – Isoëtes, Litorella uniflora, Lobelia dortmana


Stáhnout ppt "Ekologie fotosyntézy. Fotosyntéza přeměna zářivé energie Slunce na energii chemických vazeb → primární produkce organické hmoty světelná (fotochemická)"

Podobné prezentace


Reklamy Google