Produkcióökológiai alapok

Hasonló dokumentumok
Produkcióökológiai alapok

Út az élet fája felé: Földindulás az élővilág osztályozásában

Ez megközelítőleg minden trofikus szinten érvényes, mivel a fogyasztók általában a felvett energia legfeljebb 5 20 %-át képesek szervezetükbe

Anyag és energia az ökoszitémában -produkcióbiológia

A citoszolikus NADH mitokondriumba jutása

Az energia áramlása a közösségekben

BIOLÓGIAI PRODUKCIÓ. Az ökológiai rendszerekben végbemenő szervesanyag-termelés. A növények >fotoszintézissel történő szervesanyagelőállítása

Fotoszintézis. 2. A kloroplasztisz felépítése 1. A fotoszintézis lényege és jelentısége

Környezeti klimatológia I. Növényzettel borított felszínek éghajlata

Az ökológia rendszer (ökoszisztéma) Ökológia előadás 2014 Kalapos Tibor

Energiaáramlás a közösségekben

Agroökológiai rendszerek biogeokémiai ciklusai és üvegházgáz-kibocsátása

80 éves a Debreceni Egyetem Növénytani Tanszék Ünnepi ülés és Botanikai minikonferencia november

Az ökoszisztéma Szerkesztette: Vizkievicz András

KÖRNYEZETGAZDÁLKODÁS Az ember és környezete, ökoszisztémák. Dr. Géczi Gábor egyetemi docens

AZ ÉLET TÖRZSFÁJA. egységesek, hanem két fő evolúciós irányt jelentenek az eukarióták mellett. Az egyik az úgynevezett eubaktériumok

Az eukarióta sejt energiaátalakító organellumai

A Föld ökoszisztémája

Dekomponálás, detritivoria

Az egysejtű eukarióták teste egyetlen sejtből áll, és az az összes működést elvégzi, amely az élet fenntartásához, valamint megújításához, a

Biomassza és produktivitás közti összefüggések

Szerkesztette: Vizkievicz András

Dr. Torma A., egyetemi adjunktus. SZÉCHENYI ISTVÁN EGYETEM, Környezetmérnöki Tanszék, Dr. Torma A. Készült: Változtatva: - 1/39

A bioenergetika a biokémiai folyamatok során lezajló energiaváltozásokkal foglalkozik.

A vízi ökoszisztémák

11. évfolyam esti, levelező

CO 2 víz talaj-tápanyagok hőmérséklet (fotoszintézis rátája)

Biológia 7. évfolyam osztályozó- és javítóvizsga követelményei

Mire költi a szervezet energiáját?

Fotoszintézis. fotoszintetikus pigmentek Fényszakasz - gránum/sztrómalamella. Sötétszakasz - sztróma

MINIMUM KÖVETELMÉNYEK BIOLÓGIÁBÓL Felnőtt oktatás nappali rendszerű képzése 10. ÉVFOLYAM

A felépítő és lebontó folyamatok. Biológiai alapismeretek

BIOGÉN ELEMEK MÁSODLAGOS BIOGÉN ELEMEK (> 0,005 %)

A felvétel és a leadás közötti átalakító folyamatok összességét intermedier - köztes anyagcserének nevezzük.

A felvétel és a leadás közötti átalakító folyamatok összességét intermedier - köztes anyagcserének nevezzük.

Felkészülés: Berger Józsefné Az ember című tankönyvből és Dr. Lénárd Gábor Biologia II tankönyvből.

Az élőlény és környezete. TK: 100. oldal

I. kategória II. kategória III. kategória 1. Jellemezd a sejtmag nélküli szervezeteket, a baktériumokat. Mutasd be az emberi betegségeket okozó

Talaj szervesanyagai: Humusz? SOM? Szerves szén? Jakab Gergely

12. évfolyam esti, levelező

Citrátkör, terminális oxidáció, oxidatív foszforiláció

Bevezetés a biokémiába fogorvostan hallgatóknak

Energiatermelés a sejtekben, katabolizmus. Az energiaközvetítő molekula: ATP

A METABOLIZMUS ENERGETIKÁJA

A METABOLIZMUS ENERGETIKÁJA

Záróvizsga-kérdések Biológia BSc-2013 (Biológia nem tanári és Biológus laboratóriumi operátor szakirány)

Milyen biológiai okai vannak a biológiai fölösiszap csökkentésnek? Horváth Gábor Szennyvíztechnológus

Sejtmagvasak Eukaryota kládja

Tartalom. Előszó... 3

Dr. Bittsánszky András. Növények a jövőnkért. Földes Ferenc Gimnázium Miskolc, február

Név... intenzitás abszorbancia moláris extinkciós. A Wien-féle eltolódási törvény szerint az abszolút fekete test maximális emisszióképességéhez

eukarióta zöldmoszat

A légzési lánc és az oxidatív foszforiláció

Membrántranszport. Gyógyszerész előadás Dr. Barkó Szilvia

Bevezetés a növénytanba Növényélettani fejezetek 5.

Növényélettani Gyakorlatok A légzés vizsgálata

Az ökológia alapjai - Növényökológia

Biológiai membránok és membrántranszport

OSZTÁLYOZÓ VIZSGA TÉMAKÖREI Biológia tantárgyból

Modern Fizika Labor. 11. Spektroszkópia. Fizika BSc. A mérés dátuma: dec. 16. A mérés száma és címe: Értékelés: A beadás dátuma: dec. 21.

A diffúzió leírása az anyagmennyiség időbeli változásával A diffúzió leírása a koncentráció térbeli változásával

1. Az élő szervezetek felépítése és az életfolyamatok 17

A piruvát-dehidrogenáz komplex. Csala Miklós

A tananyag felépítése: A BIOLÓGIA ALAPJAI. I. Prokarióták és eukarióták. Az eukarióta sejt. Pécs Miklós: A biológia alapjai

TARTALOM. Előszó 9 BEVEZETÉS A BIOLÓGIÁBA

Pannon löszgyep ökológiai viselkedése jövőbeli klimatikus viszonyok mellett

Vizsgakövetelmények Magyarázza, hogy a testszerveződés és az anyagcsere-folyamatok alapján miért alkotnak külön országot az élőlények természetes

Környezetvédelem (KM002_1)

BIOLÓGIA 7-8. ÉVFOLYAM

Irányzatok a biológiában. Növénybiológiai Tanszék tevékenysége. Szigeti Zoltán 2016

Miért van egyes közösségekben több faj és másokban kevesebb? Vannak-e mintázatok és gradiensek a fajgazdagságban? Ha igen, ezeket mi okozza?

Biofizika szeminárium. Diffúzió, ozmózis

Távérzékelés és ökológia (remote sensing)

Energia források a vázizomban

Folyadékkristályok; biológiai és mesterséges membránok

Abszorpció, emlékeztetõ

A sejt molekuláris biológiája és genetikája; 2. A biológiai membrán. Kemoszintézis, fotoszintézis, légzés.

OPTIKA. Fénykibocsátás mechanizmusa fényforrás típusok. Dr. Seres István

Gyógyszerrezisztenciát okozó fehérjék vizsgálata

BIOLÓGIA osztályozó vizsga követelményei évfolyam

A tantárgy besorolása: kötelező A tantárgy elméleti vagy gyakorlati jellegének mértéke, képzési karaktere.67/33 (kredit%)

KÖRNYEZETTOXIKOLÓGIA II. a talaj kockázatának kezelésére Gruiz Katalin. Gruiz Katalin - KÖRINFO

Készítette: Szerényi Júlia Eszter

Biológia. Biológia 9/29/2010

Egy élőhelyen azok a populációk élhetnek egymás mellett, amelyeknek hasonlóak a környezeti igényeik. A populációk elterjedését alapvetően az

A nitrogén körforgalma. A környezetvédelem alapjai május 3.

ZSÍRSAVAK OXIDÁCIÓJA. FRANZ KNOOP német biokémikus írta le először a mechanizmusát. R C ~S KoA. a, R-COOH + ATP + KoA R C ~S KoA + AMP + PP i

Speciális fluoreszcencia spektroszkópiai módszerek

OZMÓZIS, MEMBRÁNTRANSZPORT

Populáció A populációk szerkezete

A napenergia hasznosítási lehetőségei a Váli völgy térségében. Simó Ágnes Biológia környezettan 2008

A fény tulajdonságai

szekundér produktivitás: heterotrofikus szervezetek által termelt új biomassza

Szerkezet és funkció kapcsolata a membránműködésben. Folyadékkristályok típusai (1) Dr. Voszka István

Populációk együttesei

AZ ÉLET KÉMIÁJA... ÉLŐ ANYAG SZERVEZETI ALAPEGYSÉGE

Városi fák környezeti hasznának vizsgálata. Dr. Hrotkó Károly

DRÓNOK HASZNÁLATA A MEZŐGAZDASÁGBAN

Biofizika I. DIFFÚZIÓ OZMÓZIS

SZÉNHIDRÁTOK. Biológiai szempontból legjelentősebb a hat szénatomos szőlőcukor (glükóz) és gyümölcscukor(fruktóz),

Átírás:

Produkcióökológiai alapok

Ökoszisztémák élőlények (biotikus) környezetük (abiotikus sugárzó energia, levegő, víz, talaj; biotikus-pl táplálékláncok) Ökoszisztémákban (bioszférában) állandó anyag- és energiaáramlás Anyag: körfolyamat Energia: egyirányú GPP NPP 100 J 1-10 J

Anyag- és energiaáramlás a növényi szervezetben

A fotoszintézis és (kloroplasztisz) a légzés kapcsolata a növényi sejtben (mitokondrium)

Az endoszimbiogenezis lépései 1. Unikonta 2. 3. Bikonta 6. 4. Eubaktériumok Archebaktériumok Metamonada Excavata Euglénák Zöld amőbák Foraminiferák Rhizaria Sugárállatok Kékeszöld moszatok Vörösmoszatok 5. Zöldmoszatok Járommoszatok Plantae Csillárkák Embriós növények Barnamoszatok Sárgászöld moszatok Kovamoszatok Sárgamoszatok Chromista Moszatgombák Mészmoszatok Garatos ostorosok 1. mitokondrium bekebelezése 2. eukarióta sejt kebelezett be egy cianobaktériumot (elsődleges endoszimbiogenezis) 3. vörösalga bekebelezése (másodlagos endoszimbiogenezis) 4. kovamoszat bekebelezése (harmadlagos endoszimbiogenezis) 5. Zöldalgák bekebelezése, (másodlagos endoszimbiogenezis) Csillósok Spórás egysejtűek Páncélos ostorosok Alveolata 6. zöldalga bekebelezése Amőbák Nyálkagombák Amoebozoa Galléros ostorosok Állatok Ostorosgombák Járomspórás gombák Opisthokonta Tömlősgombák Bazidiumos gombák

FOTOSZINTETIKUS PIGMENTEK a tilakoid-membránok lipid-fázisának kb. felét pigmentek teszik ki a többi galaktolipid és foszfolipid kettősréteg (erősen telítetlen zsírsav-oldalláncokkal) a pigmentek nem-kovalens kötésekkel kapcsolódnak a membrán hidrofób részeihez

KLOROFILLOK

KAROTINOIDOK likopin ß-karotin a karotinok csak C-t és H-t tartalmaznak

A pigment-protein komplexek szerkezete

FÉNY ÉS FÉNYABSZORPCIÓ

AKCIÓSPEKTRUM: a különböző hullámhosszú fénysugárzások fotoszintézis-rátára való hatása (a chl-a abszorpciós spektrumával egyezik meg leginkább, az a fő fotosz. pigment) A gerjesztési energia sorsa: fotokémiai hasznosulás, hőkibocsátás formájában elvész, fénykibocsátás (fluoreszcencia) formájában elvész

A FOTOSZINTETIZÁLÓ APPARÁTUS FELÉPÍTÉSE

Fotoszintetikus elektrontranszport lánc, Z- séma (Hill és Bendall)

Elektrontranszportlánc a tilakoid membránban

CALVIN-BENSON-CIKLUS (C3-as fotoszintézis út)

Amaranthus retroflexus C4 Zea mays Sok növényben nincs, vagy alig van fotorespiráció, mert speciális mechanizmusokkal a CO 2 -ot a RUBISCO-hoz tudják koncentrálni. Ilyen mechanizmusok: CO 2 -pumpa működtetése vizinövényekben C4-es fotoszintézis út, amelyben a CO 2 fixációja térben elkülönül a Calvinciklustól CAM Portulacca oleracea Ananas comosus Agave spp. Bothriochloa ischaemum CAM fotoszintézis út, melynél a CO 2 - fixáció időben (és térben) különül el a Calvin-ciklustól

C3 és C4 növények levelének keresztmetszeti képe

A C4-es út alapsémája

A CAM fotoszintézis típus

A fotoszintézis hőmérséklet-függése

A fotoszintézis fényintenzitás-függése

A fotoszintézis függése a CO 2 koncentrációtól

CO2 szint növekedési előrejelzés (IPCC 2007)

Légzés, respiráció Mitokondriális légzés oxidatív foszforiláció ~ a glükóz elégetése révén nyer ATP-t a fenntartási, a növekedési légzéshez, továbbá az ionfelvételhez (aktív) floem transzport, tápanyagok aktív transzporttal való felvétele fenntartási: - iongrádiensek, lipid- és fehérje-turnoverek (kicserélődés, a fenntartási komponens mintegy 85%-a) energiaigénye növekedési: - az egyes vegyületek előállításához szükséges energia ionfelvétel: - grádienssel szemben működő ionpumpák (aktív transzport) energiaigénye

A biológiai oxidáció szakaszai: glükolízis, citromsav-ciklus és terminális oxidáció

Glükolízis

Citromsav-ciklus

3. A terminális oxidáció

Primer produkció Fényenergia kb. 34%-a alakul kémiai energiává A fotoszintézis során megkötött összes energiamennyiség (szén) bruttó fotoszintézis (BRUTTÓ PRIMER PRODUKCIÓ) Ennek autotróf légzési folyamatokkal csökkentett mennyisége nettó fotoszintézis (NETTÓ PRIMER PRODUKCIÓ) Pn= Pb-R Pn nettó fotoszintézis Pb bruttó fotoszintézis R légzés (mitokondriális és fény akár 50%-a lehet a bruttó fotoszintézisnek) A növekedés költségei (légzési veszteség C-ben): Cukrok, poliszacharidok, nukleinsavak: 400-500 mg C Fehérjék: 650 mg C Lignin: 930 mg C Lipidek 1200 mg C (már megkötött C) kell 1 g létrehozásához Átlag: 557 mg C légzési veszteség mellett történik 1 g fitomassza produkciója.

BPP és NPP bruttó és nettó primer produkció BPP= NPP+R autotróf Értéke 0-3500 g/m2 (sivatagok-trópusi esőerdők) NEE = NPP+R autotróf +R heterotróf, (gc m -2 év -1 ) (R eco =R autotróf +R heterotróf ) (nettó ökoszisztéma gázcsere, szénmérleg) NPP= B+L+A, (gcm -2 év -1 ) L állati fogyasztás A avar B fitomassza gyarapodás A szukcesszió előrehaladtával a produktivitás csökken (növekvő R érték, B tart a 0-hoz) Fitomassza: adott területen a növényi biomassza mennyisége (g m -2 ) Mérése: növényi részek begyűjtése, de: a produkció jelentős része a mikorrhizáknak és nitrogéngyűjtő baktériumoknak juthat (akár 40%) Produktivitás: a növényi biomassza időegységre vonatkoztatott változása (g m -2 év -1 )

Produkciós hatékonyság Primer produkció: fotoszintetikus produkció energiatartalma/ abszorbeált PAR mennyisége Trópusi esőerdők: 2% Mérsékelt öv: 1% alatt Szekunder produkció: szekunder produkció energiatatartalma/ felvett táplálék energiatartalma A fogyasztási hatékonyságot az asszimilációs hatékonysággal (a véráramba jutó és a felvett energia hányadosa), majd az eredményt a produkciós hatékonysággal (az asszimilált és a produkcióra fordított energia hányadosa) szorozva kapjuk meg az adott szint trofikus (táplálkozási) szint hatékonyságát. Etroph=Efogyasztási * Easszimilációs*Eprodukciós Biomassza piramis Szárazföldi tengeri Homeoterm állatok Produkciós hatékonyság (az asszimiláció %-a) madarak 1.3 kisemlősök 1.5 nagytestű emlősök 3.1 Poikiloterm állatok halak és államalkotó rovarok 9.8 nem államalkotó rovarok 40.7 herbivorok 38.8 karnivorok 55.6 detritusz-fogyasztó rovarok 47.0 egyéb (nem rovar) gerinctelenek 25 herbivorok 20.9 karnivorok 27.6 detritusz-fogyasztó gerinctelenek 36.2 Gerincteleneknél a kisebb respirációs veszteség miatt nagyobb a hatékonyság

Szénforgalom NEE = fotoszintézis + ( légzés (felszín felett) + talajlégzés ) autotróf és heterotróf komponensek autotróf és heterotróf komponensek

Ökológiai rendszerek szénforgalma

Global NPP

LAI A lombozat fényáteresztő képessége alapján (Lambert-Beer törvény) ln I/I o = -k LA I megvilágítás intenzitása a lombsátor alatt Io lombsátor felett k extinkciós koefficiens Vegetációs indexek alapján (NDVI, IPVI, SAVI)

NDVI NDVI=(NIR-VIS)/(NIR+VIS) NDVI: normalised difference vegetation index NIR: közeli infravörös energiája (a zöld levelek reflexiója itt nagy) VIS: látható fény energiája (ebben a tartományban klorofill, a fény abszorpciója)

A NÖVEKEDÉSANALÍZIS PARAMÉTEREI Allokáció: a növekedés megoszlása a növény részei (hajtás, gyökérzet, virágzat) között Liebig törvénye: - a növekedést az egyes elemek különböző mértékben határozzák meg - a leginkább korlátozó elem mennyisége határozza meg a maximális növekedési sebességet Nettó asszimilációs ráta (NAR) g.m -2 nap -1 ----- egységnyi teljesítmény Levélfelület-arány (LAR) m -2.g egységnyi munkaerő Relatív növekedési ráta (RGR) nap -1 RGR= NAR * LAR -A szigmoid növekedési görbe a tömeg (hossz) időbeli alakulását adja meg, a növekedés aktuális sebessége ennek a görbének a (t időpontban vett) meredeksége abszolút növekedési ráta/sebesség (g.nap -1 )

Dekompozíció - lebontás Jelentősége: az elhalt biomassza lebontása, a tápanyagok újra felvehetővé tétele a növények számára Reszorpció: avarhullás előtt a növény a tápanyagok jelentős részét a levélből máshová transzportálja Mitől függ? klíma (hőmérséklet, víztartalom), input mennyisége, minősége, talajtulajdonságok esőerdők, humuszképződés - talajtermékenység SOM (soil organic matter): A bomlási folyamatok során a már nem felismerhető darabokat tartalmazó frakciót nevezzük a talaj szervesanyagának Elfolyás révén sok tápanyag távozhat az ökoszisztémából Fragmentáció: darabolás talajfauna nagy szerepe Fő lebontó szervezetek: gombák és baktériumok (80-90%-ban felelősek a lebontásért, gyökérkapcsolt és nem gyökérkapcsolt organizmusok) nem egyenletes eloszlás a talajban

DEKOMPOZÍCIÓ NPP Avarképződés és db L A bomlás (exponenciális) A t =A 0 e -kt k: a bomlási ráta (1/év) 1/k: átlagos tartózkodási idő k= éves lehulló avarmennyiség/a talajon lévő avarmennyiség Priming : a bomlás sebessége a rizoszférában (gyökerek közelében) gyorsabb, mint az egyéb talajrétegekben oka: a lebontó mikroorganizmusok a gyökerektől kapott cukrot közvetlenül használják az egyéb (idősebb) szervesanyagok bontásához. bomlási ráta (k) kezdeti lignin:nitrogén arány

Az előadás anyaga letölthető http://nofi.szie.hu /oktatás/letöltések