1 / 49

Fyziologie rostlin - Vodní režim 2

Fyziologie rostlin - Vodní režim 2. Transpirace, asimilace CO 2 a tepelná bilance listu. Jiří Šantrůček Katedra fyziologi n rostlin Přírodovědecká fakulta JU lab. B353; e-mail: jsan @umbr.cas.cz. Fyziologie rostlin - Vodní režim 2. O čem byla řeč minule:

amma
Download Presentation

Fyziologie rostlin - Vodní režim 2

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript


  1. Fyziologie rostlin - Vodní režim 2 Transpirace, asimilace CO2 a tepelná bilance listu Jiří Šantrůček Katedra fyziologin rostlin Přírodovědecká fakulta JU lab. B353; e-mail: jsan@umbr.cas.cz

  2. Fyziologie rostlin - Vodní režim 2 O čem byla řeč minule: * voda a evoluce suchozenských rostlin hydrostabilní (homoiohydrické) vs. hydrolabilní (poikilohydrické) rostliny; vakuóla, kutikula, průduchy * vlastnosti vody (vodíková vazba, kohese, měrné výparné teplo) * cesty transportu vody * mechanismy (hnací síly) toku *vodní potenciál, stav vody v rostlině * ekofyziologické důsledky anatomie cév * izotopy vody, hydraulický výtah

  3. Fyziologie rostlin - Vodní režim 2 O čem bude řeč: Výměna vody, CO2 a tepla mezi listem a atmosférou * transpirace, její význam * výpar * difuse - evoluční důsledky, fyzikální základ * koncept odporu a vodivosti

  4. Fyziologie rostlin - Vodní režim 2 „Účel“ transpirace H2O Voda přitéká do listu a neustále se z něj ztrácí - PROČ? Směna vody za CO2 („trade off“) Chlazení listu Doprava minerálních látek, signálů? CO2

  5. Fyziologie rostlin - Vodní režim 2 Denní chod transpirace Ztrácí se voda z listu skutečně NEUSTÁLE ? photosynthesis transpiration Photosynthesis (umol m-2 s-1)

  6. Fyziologie rostlin - Vodní režim 2 - Výměna vody a CO2 mezi listem a atmosférou - přehled Trade-off vody za CO2 a anatomie listu („anatomie transpirace“)

  7. Fyziologie rostlin - Vodní režim 2 Výpar

  8. Fyziologie rostlin - Vodní režim 2 Výpar Elementární úvahy o výparu • Proč se voda vypařuje? • Proč se vzduch může nasytit vodní parou? • Kolik vody se vejde do m3 vzduchu? • Proč se těleso při výparu z povrchu ochlazuje? • Kolik vody se za den vypaří z oceánů? A kolik z vegetace Země?

  9. Fyziologie rostlin - Vodní režim 2 Výpar Kolik vody se vejde do m3 vzduchu?

  10. Fyziologie rostlin - Vodní režim 2 Výpar • Earth: The Water Planet • Kolik vody se vypaří ze světových oceánů za 1 s? • Seventy percent of the Earth surface is covered by oceans where evaporation takes place.

  11. Fyziologie rostlin - Vodní režim 2 Výpar Na čem závisí výpar ? • vlhkosti vzduchu a teplotě povrchu (rozdílu koncentrací vodní páry těsně u povrchu/listu a v míchané atmosféře) - hnací síle difuse • tloušťce nemíchané vrstvy vzduchu (rychlosti větru); obecněji na odporu dráhy pro difusi

  12. Fyziologie rostlin - Vodní režim 2 Difuse Difuse

  13. Fyziologie rostlin - Vodní režim 2 Difuse Difuse • Stochastický proces. • Hnací silou je gradient koncentrace (volné energie) látky. • Transpirace a doprava CO2 do chloroplastu jsou procesy ovládané difusí. • Kapacita přenosu - musí být řádově blízká rychlosti enzymatických reakcí (cm v plynech, desítky m v kapalinách).

  14. Fyziologie rostlin - Vodní režim 2 Difuse Evoluční důsledky difuse • List = tenká planparalelní „deska“ o síle 0,2-0,6 mm. • Chloroplasty „namačkány“ na vnější stěny buněk mezofylu.

  15. Fyziologie rostlin - Vodní režim 2 Difuse Anatomie listu = evoluční důsledek zákonů difuse

  16. Fyziologie rostlin - Vodní režim 2 Difuse Anatomie listu = evoluční důsledek zákonů difuse Gossipium hirsutum, ADAX,ESEM Gossipium hirsutum, ABAX,ESEM

  17. Fyziologie rostlin - Vodní režim 2 : Kvantitativní stránky difuse - 1. Fickův zákon Kolik látky prodifunduje myšlenou rovinou za 1 s? • prvně úspěšně vyřešil Adolf E. Fick1855; analogie Ohmova zákona (gw=1/rw)

  18. Fyziologie rostlin - Vodní režim 2 : Kvantitativní stránky difuse - Koncept odporů Odporový model výměny plynů rt=rs+ra • Odpory uspořádané v serii se sčítají • Odpory uspořádané paralelně se sčítají v jejich inverzních hodnotách • Vodivost je inverzní k odporu rs ra gs=1/rs 1/rt=1/rs+1/rc gc=1/rc gs=1/rs

  19. Fyziologie rostlin - Vodní režim 2 : Kvantitativní stránky difuse - 1. Fickův zákon Hnací síly výměny plynů a tepla mezi listem a atmosférou Hnací síly: Rozepsat na tabuli

  20. Fyziologie rostlin - Vodní režim 2 : Kvantitativní stránky difuse - Koncept odporů Difusní dráhy výměny plynů a tepla A rc

  21. Fyziologie rostlin - Vodní režim 2 : Kvantitativní stránky difuse - Koncept odporů CO2 hladovění chloroplastů = důsledek transportních odporů pro CO2 v listu

  22. Příčný řez listem Ficus elastica. Detail spodní epidermis. Barveno gencianovou modří. Foto M. Šimková, 2003 Fyziologie rostlin - Vodní režim 2 Kvantitativní stránky difuse – Adaptace listu 20mm Předprůduchová dutina = evoluční „vynález“ zvyšující odpor pro transpiraci více než odpor pro asimilaci CO2 Když se prodlouží obě dráhy - krátká pro H2O a delší pro CO2 - o stejný kousek (odpor předprůduchové dutiny), zpomalí to významnější měrou ztrátu vody než příjem CO2 .

  23. Povrch listu - předprůduchová dutina CO2 ra rsa rs rs ri ri H2O rc rc Teorie ra rsa Relativní změna odporu vyvolaná „přidáním“ předprůduchové dutiny:

  24. Fyziologie rostlin - Vodní režim 2 Předprůduchová dutina = evoluční „vynález“ zvyšující odpor pro transpiraci relativne k odporu pro asimilaci CO2 Banksia serrata, Foto M. Šimková, 2003 Banksia serrata

  25. Fyziologie rostlin - Vodní režim 2 Předprůduchová dutina = evoluční „vynález“ zvyšující odpor pro transpiraci relativne k odporu pro asimilaci CO2 Banksia serrata, Foto M. Šimková, 2003

  26. Fyziologie rostlin - Vodní režim 2 : Kvantitativní stránky difuse - 2. Fickův zákon Jak rychlá je difuse? Cdetekce ·2 DH2O= 2,4 ·10-5 m2 s-1 DCO2= 1,5 ·10-5 m2 s-1 DwCO2= 1,7 ·10-9 m2 s-1 kteplo = 2,2 ·10-5 m2 s-1 cdetekce 2 m

  27. Fyziologie rostlin - Vodní režim 2 : Kvantitativní stránky difuse - hraniční vrstva Proč je jinovatka často jen na okrajích listů ? • Protože náběhová strana desky v proudu vzduchu (okraj listu) má vždy tenčí hraniční vrstvu, a proto nižší teplotu než střed listu. • Síla hraniční vrstvy nemíchaného vzduchu má velký význam pro výměnu plynů mezi listem a okolím a tepelnou bilanci listu.

  28. Fyziologie rostlin - Vodní režim 2 : Kvantitativní stránky difuse - hraniční vrstva Proč je jinovatka často jen na okrajích listů ?

  29. Fyziologie rostlin - Vodní režim 2 : Kvantitativní stránky difuse - hraniční vrstva Proč je jinovatka často jen na okrajích listů ?  = kinematická viskozita vzduchu (m/s) l

  30. Fyziologie rostlin - Vodní režim 2 : Kvantitativní stránky difuse - hraniční vrstva Ekofyziologické důsledky síly hraniční vrstvy

  31. Fyziologie rostlin - Vodní režim 2 Transpirace a energetická bilance listu a rostliny

  32. L=E =2,5 MJ kg-1 Fyziologie rostlin - Vodní režim 2 - Radiační a energetická bilance listu Je list ve dne teplejší než vzduch? Proč se v noci vytváří na listu jinovatka? den noc Radiační bilance Energetická bilance

  33. Fyziologie rostlin - Vodní režim 2 :Energetická bilance listu Bowenův poměr Tok latentního tepla L: teplé oceány: 0,1 zemědělské plodiny: 1,0 pastviny: 1,2 aridní oblasti (subtropy): 2,0 - 6,0 Bowenův poměr = H/L =2,5 MJ kg-1 Tok „pocitového“ tepla (sensible heat): H

  34. Fyziologie rostlin - Vodní režim 2 - Výpar z vlhkých povrchů, hladiny vody Za jak dlouho uschne prádlo na balkóně? Penmann-Monteithova rovnice

  35. Fyziologie rostlin - Vodní režim 2 Regulace výdeje vody průduchy

  36. Fyziologie rostlin - Vodní režim 2 - Regulace transpirace průduchy Je asimilace CO2 závislá na otevření průduchů ?

  37. Průduchy - morfologie a anatomie Hustota průduchů: řádově 101 až 102 mm-2 Plocha štěrbin: ~ 1 % plochy listu 100 m

  38. Fyziologie rostlin - Vodní režim 2 - Regulace transpirace průduchy Průduchy - morfologie a anatomie

  39. Fyziologie rostlin - Vodní režim 2 - Regulace transpirace průduchy Průduchy - morfologie a anatomie

  40. Fyziologie rostlin - Vodní režim 2 - Regulace transpirace průduchy Průduchy - morfologie a anatomie tráva Cibule – vnější ústí st. póru Cibule – vnitřní ústí st. póru

  41. Fyziologie rostlin - Vodní režim 2 - Regulace transpirace průduchy Průduchy - morfologie a anatomie

  42. Fyziologie rostlin - Vodní režim 2 - Regulace transpirace průduchy Průduchy- multisensorický hydraulický ventil- reakce průduchů na podněty vnějšího prostředí Homework Kapitola 2.8.3. a dále (str. 78-88) Fyziologie rostlin (Procházka a kol., Academia 1998)

  43. Fyziologie rostlin - Vodní režim 2 Měření výdeje vody rostlinou a porostem

  44. Fyziologie rostlin - Vodní režim 2 - Metody měření transpirace a asimilace CO2 Potometr

  45. Fyziologie rostlin - Vodní režim 2 - Metody měření transpirace a asimilace CO2 Lyzimetry

  46. Fyziologie rostlin - Vodní režim 2 - Metody měření transpirace a asimilace CO2 IRGA gazometrie

  47. Fyziologie rostlin - Vodní režim 2 - Metody měření transpirace a asimilace CO2 Eddy-covariance

More Related