Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Ekologiefyziologie fotosyntézy. PHOTOSYNTHESIS What affects photosynthesis? What affects photosynthesis? Light intensity: as light increases, rate of.

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "Ekologiefyziologie fotosyntézy. PHOTOSYNTHESIS What affects photosynthesis? What affects photosynthesis? Light intensity: as light increases, rate of."— Transkript prezentace:

1 Ekologiefyziologie fotosyntézy

2 PHOTOSYNTHESIS What affects photosynthesis? What affects photosynthesis? Light intensity: as light increases, rate of photosynthesis increases Light intensity: as light increases, rate of photosynthesis increases

3 PHOTOSYNTHESIS What affects photosynthesis? What affects photosynthesis? Carbon Dioxide: As CO 2 increases, rate of photosynthesis increases Carbon Dioxide: As CO 2 increases, rate of photosynthesis increases

4 PHOTOSYNTHESIS What affects photosynthesis? What affects photosynthesis? Temperature: Temperature: Temperature Low = Rate of photosynthesis low Temperature Low = Rate of photosynthesis low Temperature Increases = Rate of photosynthesis increases Temperature Increases = Rate of photosynthesis increases If temperature too hot, rate drops If temperature too hot, rate drops

5 Ekologie fotosyntézy - sluneční záření Heliofyty vs. sciofyty Heliofyty vs. sciofyty Využití slunečních skvrn –variabilní intenzita a délka (ca 40-60% celkového příkonu záření podrostu) –fotosyntetická indukce - aktivace fotosyntetického aparátu –sciofyty - vysoká efektivita

6 Ekologie fotosyntézy - sluneční záření listová plocha tloušťka mezofylu, poměr sklerenchym. pletiv  hmotnost sušiny na plochu počet chloroplastů a obsah chlorofylu, počet a rozměr průduchů světelný kompenzační bod a saturační hodnota PhAR Slunné vs. stinné listy

7 Dostupnost CO 2 - vliv rostlin na koncentraci plynů Obsah CO 2 ve vzduchu není pro rostliny limitujícím faktorem limitní koncentrace CO 2 mohou být ve vodě v porostech při povrchu půdy je vlivem respirace půdních (mikro)organismů a kořenů koncentrace CO 2 zvýšená Změny koncentrace CO 2 v lesním společenstvu během dne v zimě a v létě

8 Ekologie fotosyntézy - dostupnost CO 2 Koncentrace CO 2 v atmosféře relativně stabilní (0.035%, 350 ppm, 35 Pa) Fickův zákon - difůze přímo úměrná konc. gradientu a nepřímo úměrná sumě odporů J CO2 =  c/  r, kritická především difůze přes průduchy CO 2 saturační křivka (A-p i křivka - A - asimilace, p i - parciální tlak CO 2 v listu) - C3 rostliny p i obvykle ~ 25 Pa, C4 ~ 10 Pa (vyšší afinita PEP vázat CO 2 ) kompenzační bod - čistá asimilace rovna nule (fotosyntéza = respirace)

9 Evoluce C4 rostlin C4 možná odpověď na klesající koncentrace CO 2 C4 možná odpověď na klesající koncentrace CO 2 Lambers et al. pozdní Miocén před 5-8 mil. lety (trávy snad až 30 Mya) Lambers et al. pozdní Miocén před 5-8 mil. lety (trávy snad až 30 Mya)

10 Teplotní křivka fotosytézy

11

12 Teplotní křivka – mezidruhové rozdíly

13 Vysoká teplota v kombinaci s CO2

14 Fotosyntéza a transpirace

15 Metody meření senzitivity fotosyntézy vůči vysokým teplotám

16

17 Ekologie fotosyntézy - zásobení vodou

18 Evoluce CAM rostlin Deficit vlhkosti – suchozemské r. Deficit vlhkosti – suchozemské r. deficit CO 2 – vodní makrofyta deficit CO 2 – vodní makrofyta

19 Ekologie fotosyntézy - výživa

20 Evoluce fotosyntézy Prokaryotické organismy - anoxygenní formy fotosyntézy, zdrojem elektronů H 2 S, H 2, organické látky Prokaryotické organismy - anoxygenní formy fotosyntézy, zdrojem elektronů H 2 S, H 2, organické látky Halobacterium halobium - nejjednodušší forma fotosyntézy, absorbce záření (pigmentoproteinový komplex), gradient H + → syntéza ATP Halobacterium halobium - nejjednodušší forma fotosyntézy, absorbce záření (pigmentoproteinový komplex), gradient H + → syntéza ATP oxygenní fotosyntéza - před ca 2.5 mld lety oxygenní fotosyntéza - před ca 2.5 mld lety sinice, řasy, vyšší rostliny - zdrojem elektronů voda, produkce O 2 sinice, řasy, vyšší rostliny - zdrojem elektronů voda, produkce O 2

21 Evoluce metabolických cest uhlíku C4 a CAM opakovaně v průběhu evoluce C4 a CAM opakovaně v průběhu evoluce různé míry přechodu C3/C4  CAM, C3  C4, C3 a C4 ekotypy, C3 a C4 v pletivech téže rostliny (kukuřice), fakultativní CAM různé míry přechodu C3/C4  CAM, C3  C4, C3 a C4 ekotypy, C3 a C4 v pletivech téže rostliny (kukuřice), fakultativní CAM

22 Diskriminace izotopů uhlíku  13 C neznečištěného vzduchu = -7‰  13 C neznečištěného vzduchu = -7‰ rozdílná diskriminace Rubisco a PEP- karboxylázy stabilních izotopů 13 C a 12 C rozdílná diskriminace Rubisco a PEP- karboxylázy stabilních izotopů 13 C a 12 C C3 rostliny v průměru  13 C = -27‰ (rozpětí -23‰ až -36‰) C3 rostliny v průměru  13 C = -27‰ (rozpětí -23‰ až -36‰) C4 rostliny v průměru  13 C = -13‰ (rozpětí -10‰ až -18‰) C4 rostliny v průměru  13 C = -13‰ (rozpětí -10‰ až -18‰) CAM rostliny v rozpětí  13 C C3 až C4 rostlin CAM rostliny v rozpětí  13 C C3 až C4 rostlin vodní rostliny rostliny  13 C v rozpětí -11‰ až -50‰ vodní rostliny rostliny  13 C v rozpětí -11‰ až -50‰ paleobotanika, analýza tkání herbivorů paleobotanika, analýza tkání herbivorů Barbour et al. – z křídy fosilní pletiva rostlin s 13 C signálem ~C4/CAM Barbour et al. – z křídy fosilní pletiva rostlin s 13 C signálem ~C4/CAM

23 Aeonium

24 Ekologie C3 a C4 rostlin Různá odpověď na prostředí, především záření a teplotu Různá odpověď na prostředí, především záření a teplotu geografické rozšíření geografické rozšíření kompetiční schopnosti kompetiční schopnosti fenologie fenologie

25 Fotosyntéza vodních rostlin Nízký příkon radiace (eufotická zóna) Nízký příkon radiace (eufotická zóna) koncentrace plynů roste s tlakem nad hladinou a klesající teplotou, klesá s obsahem rozpuštěných solí 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 oproti vzduchu  nedostatečné zásobování CO 2 k listům CO 2 ve vodě snadno rozpustný, ale difúze asi 10,000x pomalejší oproti vzduchu  nedostatečné zásobování CO 2 k listům s rostoucím pH vody se posouvá doprava rovnováha (H 2 CO 3 )  H 2 O + CO 2  H + + HCO 3 -  2H + + CO 3 2-, při pH > 9 schází volný CO 2 s rostoucím pH vody se posouvá doprava rovnováha (H 2 CO 3 )  H 2 O + CO 2  H + + HCO 3 -  2H + + CO 3 2-, při pH > 9 schází volný CO 2

26 Adaptace vodních rostlin na příjem uhlíku Příjem celým povrchem stélky - maximálně dělené listy (Myriophyllum, Ceratophyllum, Batrachium) Příjem celým povrchem stélky - maximálně dělené listy (Myriophyllum, Ceratophyllum, Batrachium) redukce hraniční vrstvy - snižuje ji proudění vody, zmenšení plochy listů redukce hraniční vrstvy - snižuje ji proudění vody, zmenšení plochy listů příjem HCO 3 - příjem HCO 3 - aktivní transport (sinice, řada zelených řas) aktivní transport (sinice, řada zelených řas) převod na CO 2 v buněčné stěně pomocí enzymu karbonát-anhydrázy (Elodea canadensis) převod na CO 2 v buněčné stěně pomocí enzymu karbonát-anhydrázy (Elodea canadensis) protonový polární transport - vylučování H +  lokální zvýšení acidity  posun rovnováhy směrem k volnému CO 2 (Characeae, makrofyta) protonový polární transport - vylučování H +  lokální zvýšení acidity  posun rovnováhy směrem k volnému CO 2 (Characeae, makrofyta) využití CO 2 z organického sedimentu - příjem kořeny a rozvod skrze kanálky k listům (Isoëtes, Litorella uniflora, Lobelia dortmana) využití CO 2 z organického sedimentu - příjem kořeny a rozvod skrze kanálky k listům (Isoëtes, Litorella uniflora, Lobelia dortmana)

27 CAM vodních makrofyt CAM submerzních makrofyt –cirkadiánní změny koncentrace malátu a pH v buňkách –popsáno u Isoëtes howellii –CAM jako dodatečný zdroj

28 Isoëtes andicola Semiterestrická rostlina - listy bez průduchů, velmi silná kutikula  nulová výměna plynů s atmosférou Semiterestrická rostlina - listy bez průduchů, velmi silná kutikula  nulová výměna plynů s atmosférou příjem CO 2 kořeny z organického sedimentu příjem CO 2 kořeny z organického sedimentu CAM v noci - malý příjem CO 2 ze sedimentu a recyklace respiratorního CO 2, dodatečný metabolismus k dennímu C3 CAM v noci - malý příjem CO 2 ze sedimentu a recyklace respiratorního CO 2, dodatečný metabolismus k dennímu C3

29 Teplotní křivka fotosytézy

30

31 Teplotní křivka – mezidruhové rozdíly

32 Vysoká teplota v kombinaci s CO2

33 Fotosyntéza a transpirace

34 Metody meření senzitivity fotosyntézy vůči vysokým teplotám

35


Stáhnout ppt "Ekologiefyziologie fotosyntézy. PHOTOSYNTHESIS What affects photosynthesis? What affects photosynthesis? Light intensity: as light increases, rate of."

Podobné prezentace


Reklamy Google