Energetika ekosystémů



Podobné dokumenty
Toky energie v ekosystémech a evapotranspirace. Jakub Brom LAE ZF JU a ENKI o.p.s.

Otázky k předmětu Globální změna a lesní ekosystémy

VYUŽITÍ SPALNÉ KALORIMETRIE VE VZTAHU ROSTLINA-PŮDA- ATMOSFÉRA. František Hnilička, Margita Kuklová, Helena Hniličková, Ján Kukla

CZ.1.07/1.5.00/

Organizmy a biogeochemické cykly hlavních prvků (C,N,P) a látek (voda) v ekosystému. (Hana Šantrůčková, Katedra biologie ekosystémů, B 361)

Organizmy a biogeochemické cykly hlavních prvků (C,N,P) a látek (voda) v ekosystému. (Hana Šantrůčková, Katedra biologie ekosystémů, B 361)

Ing. Pavel Hrzina, Ph.D. - Laboratoř diagnostiky fotovoltaických systémů Katedra elektrotechnologie K13113

Látky jako uhlík, dusík, kyslík a. z vnějšku a opět z něj vystupuje.

1. Ekologie zabývající se studiem jednotlivých druhů se nazývá: a) synekologie b) autekologie c) demekologie

Ekosystémy. Ekosystém je soubor organismů žijících na určitém

Dekompozice, cykly látek, toky energií

Pozor na chybné definice!

FYZIOLOGIE ROSTLIN VÝŽIVA ROSTLIN 1) AUTOTROFNÍ VÝŽIVA ROSTLIN 2) HETEROTROFNÍ VÝŽIVA ROSTLIN

10. Energie a její transformace

Fotosyntéza (2/34) = fotosyntetická asimilace

Ekosystém. tok energie toky prvků biogeochemické cykly

Co je to ekosystém? Ekosystém. Fungování Hranice Autoregulační mechanismy Stabilizační mechanismy Biogeocenóza. Otevřený systém.

Co je to ekosystém? Ekosystém. Fungování Hranice Autoregulační mechanismy Stabilizační mechanismy Biogeocenóza. Otevřený systém.

Organismy a biogeochemické cykly. látek (voda) v ekosystému. (Hana Šantrůčková, Katedra biologie ekosystémů, B 361)

1. Ekologie zabývající se studiem společenstev se nazývá a) autekologie b) demekologie c) synekologie

DEKOMPOZICE, CYKLY LÁTEK, TOKY ENERGIÍ

Jaro 2010 Kateřina Slavíčková

Teplota jedna ze základních jednotek soustavy SI, vyjadřována je v Kelvinech (značka K) další používané stupnice: Celsiova, Fahrenheitova

Tento výukový materiál vznikl za přispění Evropské unie, státního rozpočtu ČR a Středočeského kraje Mgr.Petra Siřínková

Střední škola obchodu, řemesel a služeb Žamberk. Výukový materiál zpracovaný v rámci projektu EU Peníze SŠ

7/12. Vlhkost vzduchu Výpar

Sluneční energie. Základní energie - celkové množství přiváděné k Zemi cca 1350 W.m % se odrazí do kosmického prostoru 15 % pohlceno atmosférou

Energie,výkon, příkon účinnost, práce. V trojfázové soustavě

CZ.1.07/1.5.00/

Potravní řetězec a potravní nároky

ČLOVĚK A PŘÍRODA, PŘÍRODNÍ PODMÍNKY

udržitelný rozvoj území (rovnováha mezi ekonomickou, sociální a environmentální oblastí)

Faktory počasí v ekologii - úvod

ení k tvorbě energeticky bohatých organických sloučenin

Každý ekosystém se skládá ze čtyř tzv. funkčních složek: biotopu, producentů, konzumentů a dekompozitorů:

Systémy pro využití sluneční energie

Vodohospodářské důsledky změny klimatu

Podmínky působící na organismy: abiotické - vlivy neživé části prostředí na organismus biotické - vlivy ostatních živých organismů na život jedince, m

Využití sluneční energie díky solárním kolektorům Apricus

HLAVNÍ PROBLÉMY V ŽIVOTNÍM PROSTŘEDÍ

Atraktivní biologie PRODUCENTI. biotické faktory DESTRUENTI ENTI KONZUMENTI

Slunce # Energie budoucnosti

6. Tzv. holocenní klimatické optimum s maximálním rozvojem lesa bylo typické pro a) preboreál b) atlantik c) subrecent

a) zkonzumují za život velké množství jedinců, avšak nespotřebují jedince celého, nezpůsobují jeho smrt, i když mu svou aktivitou škodí

Fotosyntéza ve dne Ch_054_Přírodní látky_fotosyntéza ve dne Autor: Ing. Mariana Mrázková

J i h l a v a Základy ekologie

05 Biogeochemické cykly

Energetika se zabývá získáváním, přeměnou a distribucí všech forem energie. Energii nevytváříme, pouze transformujeme z jedné formy na druhou.

Střední průmyslová škola a Vyšší odborná škola technická Brno, Sokolská 1

Vodohospodářské důsledky změny klimatu Voda v krajině. Ing. Martin Dočkal Ph.D. B-613, tel: ,

VESMÍR. za počátek vesmíru považujeme velký třesk před 13,7 miliardami let. dochází k obrovskému uvolnění energie, která se rozpíná

ŽIVOTADÁRNÉ EKOSYSTÉMY a MY aneb Jaký je stav s využitím hodnocení ekosystémových služeb v České republice?

FOTOSYNTÉZA. Mgr. Alena Výborná Gymnázium, SOŠ a VOŠ Ledeč nad Sázavou VY_32_INOVACE_01_1_07_BI1

Úvod k pracovním listům FOTOSYNTÉZA

PŘÍČINY ZMĚNY KLIMATU

KALORIMETRIE V BIOLOGICKÝCH VĚDNV. ková,, Jaroslava Martinková

Termodynamika (td.) se obecně zabývá vzájemnými vztahy a přeměnami různých druhů

J i h l a v a Základy ekologie

Vodohospodářské důsledky změny klimatu Voda v krajině. Ing. Martin Dočkal Ph.D. B-613, tel: , dockal@fsv.cvut.cz

II. Rostlina a energie

Energie v chemických reakcích

NÁZEV PROJEKTU : MÁME RÁDI TECHNIKU REGISTRAČNÍ ČÍSLO PROJEKTU :CZ.1.07/1.4.00/

DÝCHÁNÍ. uložená v nich fotosyntézou, je z nich uvolňována) Rostliny tedy mohou po určitou dobu žít bez fotosyntézy

MB130P68 Globální změny a trvalá udržitelnost. ZS 2012/2013. Lubomír Nátr. Lubomír Nátr

Ekosystém I. Primární a sekundární produce, dekompozice Trofická struktura Účinnost transformace. Koloběh hmoty

Autor: Katka Téma: fyziologie (fotosyntéza) Ročník: 1.

VY_32_INOVACE_016. VÝUKOVÝ MATERIÁL zpracovaný v rámci projektu EU peníze školám

Vnitřní energie, práce, teplo.

DŮSLEDKY VĚDOMÉ TRANFORMACE NA ŽIVOTNÍ PROSTŘEDÍ

Vnitřní energie, práce a teplo

22. Čím je významná publikace SIlent spring

ATMOSFÉRA. Anotace: Materiál je určen k výuce zeměpisu v 6. ročníku základní školy. Seznamuje žáky s vlastnostmi a členěním atmosféry.

EKOLOGICKÉ PRINCIPY A ZÁKONITOSTI

Vyjádření fotosyntézy základními rovnicemi

Voda jako životní prostředí - světlo

CZ.1.07/1.5.00/ Digitální učební materiály III/ 2- Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT

Jednotlivé tektonické desky, které tvoří litosférický obal Země

Zkoumání přírody. Myšlení a způsob života lidí vyšší nervová činnost odlišnosti člověka od ostatních organismů

SKLENÍKOVÝ EFEKT 2010 Ing. Andrea Sikorová, Ph.D.

Fyzikální vzdělávání. 1. ročník. Učební obor: Kuchař číšník Kadeřník. Implementace ICT do výuky č. CZ.1.07/1.1.02/ GG OP VK

Voda koloběh vody a vodní bilance

Základem molekulové fyziky je kinetická teorie látek. Vychází ze tří pouček:

3.1 Základní přírodní zdroje země. Ing. Petr Stloukal Ústav ochrany životního prostředí Fakulta technologická Univerzita Tomáše Bati Zlín

Ostrov Vilm 5. KOLOBĚH HMOTY. Sedimentace. sedimentace. eroze. Půdní eroze. zaniklý záliv 5.1 ZÁKLADNÍPOJMY KOLOBĚHU HMOTY.

Identifikace vzdělávacího materiálu VY_52_INOVACE_F.9.A.22 EU OP VK. Obnovitelné zdroje

EU PENÍZE ŠKOLÁM NÁZEV PROJEKTU : MÁME RÁDI TECHNIKU REGISTRAČNÍ ČÍSLO PROJEKTU :CZ.1.07/1.4.00/

Co je to CO 2 liga? Víš, co je to CO 2??? Naučil/a jsi se něco nového???

Zoologie, živočichové a prostředí

DIGITÁLNÍ UČEBNÍ MATERIÁL

Úvod do Ekologie lesa. Obsah. Obsah a cíle predmetu

Základy ekologie hmyzu

Obnovitelné zdroje energie

EKOLOGICKÁ BIOGEOGRAFIE (JAK PROSTŘEDÍ OVLIVŇUJE ROZŠÍŘENÍ ORGANISMŮ)

Digitální učební materiál

Vzdělávací oblast: Člověk a příroda Vyučovací předmět: Přírodopis Ročník: 9. Průřezová témata,

Odhady růstu spotřeby energie v historii. Historické období Časové zařazení Denní spotřeba/osoba kj (množství v potravě)

Koloběh látek v přírodě - koloběh dusíku

Půdní voda. *vyplňuje póry v půdách. *nevytváří souvislou hladinu. *je důležitá pro růst rostlin.

PRODUCENTI, KONZUMENTI, ROZKLADAČI aneb koloběh energie a živin v přírodě pracovní list

J i h l a v a Základy ekologie

Transkript:

Energetika ekosystémů

Energie Obecně lze konstatovat, že energie je schopnost konat práci Mechanická energie zahrnuje kinetickou a potenciální energii Teplo Zářivá energie vyzařována v kvantech Elektrická energie Energie elementárních částic vyjadřuje Einsteinův vztah W = m.c 2

Energie J (joule) jednotka energie (práce) W (Watt) jednotka výkonu, vztah mezi prací a časem: 1 W = 1 J.s -1 Wh (Watthodina) vyjadřuje výkon za hodinu cal (kalorie) starší jednotka pro energii, 1 J = 0,23889 cal (1 cal = 4,1868 J)

1. zákon o zachování energie změna vnitřní energie systému ( U) je rovna součtu přijaté energie (+W) nebo vykonané práce (-W) a tepla, které při tom bylo odevzdáno (-Q) nebo absorbováno (-Q). (Množství energie ze systému vystupující se rovná množství energie která do systému vstoupila). U = Q W [J] tj. přijaté teplo - vykonaná práce (v Joulech). U = W Q [J] tj. přijatá práce - odevzdané teplo (v Joulech). Pro chápání biologických systémů (které jsou otevřenými systémy) je nejdůležitějším důsledkem tohoto zákona fakt, že teplo, které vzniká při přeměně jedné látky na jinou, je vždy stejné, bez ohledu na to, jakou cestou se tato přeměna děje.

2. zákon o transformaci energie "neuspořádanost" či "nahodilost" uzavřeného systému, zvaná entropie ( S > 0) vzniká, když jedna forma energie je transformována v jinou formu. Součin přírůstku entropie a absolutní teploty ( S.T) je roven teplu, které při tomto procesu vzniká. (Při každé přeměně energie z jedné formy na druhou je její část degradována v neuspořádanou formu, která ze systému vystupuje jako teplo.) Rovnicí, definující podmínky, za nichž může probíhat spontánní reakce, je rovnice pro výpočet volné entalpie G (Gibbsova energie): G = H - S. T Je-li G < 0, je reakce exergonická a probíhá spontánně, je-li G > 0, jde o endergonickou reakci, probíhající jen tehdy, je-li přiváděna přídatná volná energie.

Sluneční energie Na povrch zemské atmosféry dopadá sluneční záření o hustotě 1,38 kw.m -2, tato hodnota se nazývá solární konstanta. Záření je průchodem atmosférou oslabováno a na zemský povrch dopadá pouze asi 47% z tohoto množství. Suma dopadlého záření činí v našich zeměpisných šířkách asi 1200 kwh na metr čtvereční.

Osud sluneční energie Na zemském povrchu dochází k přeměnám a k transformaci sluneční energie (sluneční energie se disipuje, roznáší). Část je spotřebována na vlastní ohřev porostu, část je využita v procesu fotosyntézy, část je spotřebována tepelným tokem do půdy, část se mění na pocitové teplo a zbytek se spotřebuje na výpar ve formě latentního tepla výparu. Z hlediska zastoupení těchto složek, je největší část spotřebována na výpar a pocitové teplo. Obecně lze toto schéma nazvat radiační (energetická) bilance.

Radiační bilance Lze vyjádřit rovnicí: Rn = P + J + G + H + L.E Kde Rn je čistá radiace, P je fotosyntéza, J je teplo spotřebované na ohřev povrchu, G je tepelný tok do půdy, H je pocitové teplo a L.E je latentní teplo výparu Obrázek zobrazuje rozdělení sluneční energie na povrchu. Symbol Rs představuje celkovou dopadlou energii (globální záření) a α je odraz.

Největší význam z hlediska úvah o osudu sluneční energie na Zemském povrchu má pocitové teplo a teplo spotřebované na výpar (latentní teplo). Poměr mezi pocitovým a latentním teplem nazýváme Bowenův poměr (β). = β H LE Tento poměr nabývá na významu při řešení otázky vlivu tepla na živé systémy.

Pocitové teplo je ta část z dopadající energie, která je zodpovědná za ohřev prostředí Latentní teplo výparu skládá se ze dvou složek, z evapotranspirace a skupenského tepla výparu vody (~2,5 kj.g -1 ). Při přeměně vody na páru dochází ke spotřebě energie, která se uvolní při kondenzaci, to znamená, že při výparu se prostředí ochlazuje.

Evapotranspirace Evapotranspirace je souhrnný výpar z rostlin (transpirace) a z povrchu půdy (evaporace). Význam spočívá v aktivní schopnosti rostlin aktivně ovlivňovat množství odpařené vody a tím ovlivňovat své okolí. Transpirace probíhá prostřednictvím průduchů, kterých je na listech rostlin 100 až několik set na mm čtvereční. Každý průduch je zvlášť regulován, z tohoto pohledu funguje vegetace jako velmi účinné klimatizační zařízení, reagující na jakoukoli změnu okolního prostředí. Evapotranspirací se může z 1 metru čtverečního odpařit 3 6 litrů vody za den, z míst bez vegetace je to přibližně pouze 1 litr.

Vztah vody a slunečního záření Voda v krajině (ekosystému) hraje významnou úlohu v prostorové distribuci sluneční energie. Při výparu dochází ke spotřebě tepla a prostředí se ochlazuje. Vodní pára se vlivem pohybu vzdušných mas přesunuje a na chladnějších místech se sráží za uvolnění tepla. V krajině dostatečně zásobené vodou s vyvinutou vegetací se vodní pára pohybuje na krátké vzdálenosti, mluvíme o malém vodním cyklu. V krajině bez vegetace dochází k přehřívání povrchu, voda zde nemůže kondenzovat a pára je přenášena na velké vzdálenosti, vodní cyklus se prodlužuje, je přerušen.

Energie na úrovni organismů Zásadní význam v převodu sluneční energie do živých soustav (organismů) má fotosyntéza. V procesu fotosyntézy je využito pouze viditelné záření o rozsahu 400 720 nm a z toho asi 45%, toto záření označujeme jako FAR (PhAR, PAR). Zde dochází k zachycení fotonů ve chloroplastech a k tvorbě jednoduchých cukrů z CO 2 a vody. Zachycená energie je vázána do fosfátových sloučenin (ATP). Další přesuny energie v rámci živých soustav probíhají prostřednictvím potravních řetězců.

Primární produkce Organismy, které jsou schopné vázat sluneční energii označujeme jako primární producenty. Jsou to fotoautotrofní organismy (rostliny, sinice). Hrubá primární produkce vše co bylo v procesu fotosyntézy vytvořeno Čistá primární produkce rozdíl hrubé primární produkce a hmoty rostliny spotřebované v metabolismu (např. v procesu dýchání, kdy je uvolňován CO 2 a voda a je spotřebováván O 2 ) a hmoty odumřelé. Zde lze hovořit o biomase. Představuje asi 0,3 0,5% z globálního záření, tj. 1 6% z FAR - koeficient využití přenosu energie slunečního záření.

Sekundární produkce Fotosyntetizující organismy jsou v rámci potravního řetězce zdrojem energie a hmoty pro sekundární producenty (heterotrofní organismy). Obecně sekundární producenty označujeme termínem kozumenti. Lze rozlišit konzumenty I. řádu, tzv. herbivory, kteří požírají rostliny (kůň) a konzumenty II. řádu, tzv. karnivory živí se živočišnou potravou (vlk). Mezi herbivory a karnivory stojí všežravci (prase, člověk, krysa).

Na konci stojí dekompozitoři, též označováni jako destruenti, rozkladači, reducenti. Ti rozkládají organickou hmotu odumřelých producentů, ale i vlastních dekompozitorů.

Problémy spojené s energetikou ekosystémů

Vliv člověka Člověk svou činností značně ovlivňuje své prostředí. Vlivem intenzifikace zemědělství došlo k vysušení krajiny a k narušení cyklů energie a látek. Vlivem odvodnění a narušení vegetačního krytu (s preferencí suchomilných plodin) dochází k přehřívání krajiny, k urychlování chemických cyklů, ke vzniku klimatických extrémů (sucha, povodně) a ke změnám v biodiverzitě.

Vliv člověka Počet obyvatel se zvyšuje geometrickou řadou. V současné době je na Zemi asi 6 mld. obyvatel, z toho 1,1 mld. obyvatel trpí nedostatkem bezpečné pitné vody, 2,8 mld. obyvatel postrádá základní hygienický servis, cca 250 mil. lidí trpí nemocemi z vody a až 10 mil. lidí umírá na nedostatek pitné vody ročně. Jednou z příčin je přerušení vodního cyklu, kdy se odpařená voda nevrací zpět.

Skleníkový efekt Skleníkový efekt na Zemi je jednou z podmínek existence života. Dopadající záření se na povrchu mění na teplo, v atmosféře dochází k jeho zpětnému odražení zpět tzv. skleníkovými plyny (voda, CO 2, metan) a rozptýlenými částicemi, bez jejichž existence by se veškerá energie vyzářila do vesmíru.

Globální změny klimatu V současné době dochází ke klimatickým změnám v globálním měřítku. V této souvislosti je diskutován vliv člověka, především ve vztahu ke zvyšování obsahu CO 2 v atmosféře. Zdroje CO 2 fosilní paliva, spalování biomasy, mineralizace humusu

Globální změny klimatu - příčiny Zvyšování množství skleníkových plynů v atmosféře Přehřívání povrchu vlivem odvodnění krajiny, likvidace vegetace, zejména tropických deštných pralesů

Globální změny klimatu - důsledky Změna pohybu vzdušných mas Změna interakce mezi oceánem a pevninou Zvýšení hladiny oceánů Zásadní vliv na biodiverzitu Ohrožení boreálních oblastí (tání permafrostu) Zvětšování plochy pouští atd.