Ekofyziologie rostlin a mikroklima porostu (fotosyntéza a transpirace jsou spřaženy, vliv CO2, teploty a vlhkosti vzduchu) Miloš Barták podzim 2012 Ústav experimentální biologie Oddělení fyziologie a anatomie rostlin PřF MU, UKB, Kamenice 5, 625 00 Brno

Isolines of CO2 concentration in a stand

Stoma Výměna plynů mezi rostlinou a okolím: CO2 H2O (Ci/Ca) T

Limitace koncentrací RuBP karboxylace nasycena Mezibuněčný CO2 Limitace karboxylací tj. dodávkou [ATP], [NADPH+ + H +] Dýchání Rychlost fotosyntézy [ mmol (CO2) m-2s -1] Dodávka RuBP dostatečná Vnější CO2 v okolí listu Parciální tenze CO2 v mezibuněčném prostoru [Pa] Kompenzační koncentrace CO2

Koncentrace CO2 ve vzduchu limitace koncentrací RuBP karboxylace nasycena Koncentrace CO2 ve vzduchu C4- rostliny C4- rostliny při všech tenzích O2 fotorespirace C3- rostliny při 21 kPa O2 C3- rostlina při 1 kPa O2 dodávka RuBP dostatečná dýchání rychlost fotosyntézy [ mmol (CO2) m-2s -1] Teplota 25oC Ozářenost 1200 mol (kvant) m-2s -1 limitace karboxylací tj. přísunem CO2 Koncentrace CO2 v buňkách pochev svazků cévních u C4 rostlin snížení odporem při difuzi CO2 do listu a v něm vnější CO2 v okolí listu koncentrace CO2 [obj.%] G C4 G C3 mezibuněčný CO2 v listu

Ekologie fotosyntézy - zásobení vodou

Přístroje a metody měření transpirace Spektrální metody Letecké, satelitní Multispektrální snímky Infračervené Analyzátory plynů Měření změny vlhkosti v listové komoře Měření rychlosti toku Vody stonkem (kmenem) Metoda tepelného Pulsu Metoda deformace Tepelného pole

Transpiration measurement system source: www.adc.com

Současné potometry ve výzkumu a výuce Typy potometrů Ganong's Potometer Darwin's Potometer Gaurrea's Potometer

Princip potometru

Potometrie Potometer (z řeckého ποτό = pít a μέτρο = měřit)-někdy označován jako "transpirometer" - je zařízení používané pro měření rychlosti příjmu vodydo listových výhonů či stonků Příčinami příjmu vody vody jsou fotosyntéza a transpirace Potometery je často obtížné nastavit. Všechno musí být zcela vodotěsné, aby nedošlo k žádnému úniku vody. Existují dva hlavní typy používaných potometerů - bublinový potometer (jak je uvedeno níže), a hmotový potometer. Hmotový potometer se skládá z rostlin s kořeny ponořené do kádinky. Tato kádinky je pak umístěna na digitální váhy; čtením lze určit množství vody, kterou rostlina ztratila transpirací.

Indirect Evapotranspiration Estimation Temperature-Based Cannot resolve time intervals less than monthly Ignore processes Energy Balance Simple Relies on differences between uncertain quantities Unreliable for large vapor pressure gradients Mass Transfer Uses reliable micrometeorological measurements Data collection difficult for multiple measurement sites Combination Methods Combines benefits of energy balance and mass transfer Data intensive

Kombinovaná metoda

Combination Formula (Penman, 1948) Energy Vertical Transport Mass Transfer

Penman-Monteith (Monteith,1965)

Kombinovaná metoda λv = Latent heat of vaporization. Energy required per unit mass of water vaporized. (J g−1) Lv = Volumetric latent heat of vaporization. Energy required per water volume vaporized. (Lv = 2453 MJ m−3) E = Mass water evapotranspiration rate (g s−1 m−2) ETo = Water volume evapotranspired (mm s−1) Δ = Rate of change of saturation specific humidity with air temperature. (Pa K−1) Rn = Net irradiance (W m−2), the external source of energy flux G = Ground heat flux (W m−2), usually difficult to measure cp = Specific heat capacity of air (J kg−1 K−1) ρa = dry air density (kg m−3) δe = vapor pressure deficit, or specific humidity (Pa) ga = Conductivity of air, atmospheric conductance (m s−1) gs = Conductivity of stoma, (m s−1) γ = Psychrometric constant (γ ≈ 66 Pa K−1)

Stomata Tradescantia sp.

Fotosyntéza – carbon dioxide influx into a leaf, resistances rbl rst rmes rchl

Daily courses of stomatal conductance (for CO2 uptake and H2O outflow) http://plantsinaction.science.uq.edu.au/edition1/?q=content/15-3-1-water-use-ef-ciency-crops

Polední deprese fotosyntézy Midday depression Of photosynthetsis Quercus ilex Polední deprese fotosyntézy Midday depression Of photosynthetsis Variation in stomatal conductance (a) and leaf irradiance and temperature (b) in drought-stressed Mediterranean evergreen sclerophyll species Quercus ilex, and comparison of fitting of diurnal variations in net assimilation rate using the parameterization based on Ci response curves (c, e) and on the basis of CC (d, f). The measurements were conducted in Castelporziano, Italy in August 1994 when the plants suffered from severe drought (Bertin et al., 1997; Seufert et al., 1997; Niinemets et al., 2002a). Best-fit values of biochemical model parameters used in these simulations (at 25 °C) were: Rd=0.8 μmol m−2 s−1, Vcmax=41.1 μmol m−2 s−1, and Jmax=102.7 μmol m−2 s−1 for the A/Ci approach (c–e), and gm=0.08 mol m−2 s−1, Rd=0.8 μmol m−2 s−1, Vcmax=113.8 μmol m−2 s−1, and Jmax=207.4 μmol m−2 s−1 for the A/CC approach. These values were scaled to different temperatures using the shapes of Vcmax versus temperature from Niinemets and Tenhunen (1997) and Rd and Jmax versus temperature from Niinemets et al. (2002b). Niinemets Ü et al. J. Exp. Bot. 2009;60:2271-2282 © The Author [2009]. Published by Oxford University Press [on behalf of the Society for Experimental Biology]. All rights reserved. For Permissions, please e-mail: journals.permissions@oxfordjournals.org

Světelná křivka fotosyntézy Source: http://www.studyblue.com/notes/note/n/lect-56/deck/1973518

Daily courses (evapotranspiration) in semiarid plants Semidesert plants Daily courses (evapotranspiration) in semiarid plants

Stomatal patchiness Mott et Butler 2001

Dub (Quercus robur),

Cross section of Lasallia pustulata. - marginal thallus part Cross section of Lasallia pustulata - marginal thallus part - intermediate part - pustulus