Koloběh uhlíku

1. Koloběh uhlíku

2. Uhlík - více než 1 mil. uhlíkových sloučenin - tisíce z nich jsou esenciální - elementární uhlík – 3 alotropické formy – amorfní uhlík, grafit, diamant - oxidační číslo - -IV, -II, +II, +IV - 7 izotopů 10C – 16C, 12C a 13C jsou stabilní,14C – poločas rozpadu 5726 let

3. Globální cyklus

4. Rozdíly mezi vodami

5. Rozdělení OM 0.45 µm

6. Rozdělení OM POM - CPOM – „coarse“ - >1mm - FPOM – „fine“ – 1mm-0.5µm DOM - huminy – nerozpustné - huminové kyseliny - fulvo kyseliny

7. Huminové látky Huminová kyselina Fulvokyseliny

8. Cyklus uhlíku v řekách • hlavní přísun POC – listový opad z povodí • velký význam větších bezobratlých na rozkladu OM – jiná potravní struktura • nízká fotosyntéza v dolních tocích – zastínění, turbidita – - převažuje respirace - detritus v řekách – CPOM, FPOM, DOM - allochtonní CPOM – největší přísun OM - transport po toku – říční kontinuum, dolní toky FPOM, DOM - nádrže, jezera - zadržení - DOM – vyplavovaná z půdních horizontů – záplavové nivy

9. Degradace OM v říčních sedimentech • komunikace s hyporeálem – přechodová zóna mezi řekou a podzemní vodou • sorpce DOM na hydratované oxidy Al a Fe • spirálování živin - vtoková část – přítomnost kyslíku • - výtoková část – absence kyslíku

10. Shrnutí 1. části • OM ve vodě je tvořena DOM a POM v poměru 6:1 – 10:1 • žijící organismy tvoří malou část POC – většina odumřelá OM • OM - nehumátové složky – nízkomolekulární sloučeninysacharidy, bílkoviny, aminokyseliny, tuky, vosky, pigmenty • labilní – rozklad - hodiny • - huminové látky – vysoká molekulární hmotnost pomalý rozklad – dny - týdny - původ - POC - zůstává blízko místa vzniku v půdách rozklad – DOC- transport - DOC - allochtonní – C:N ~ 50:1 – tvrdá vegetace - autochtonní – C:N ~ 12:1 – řasy, sinice

11. Koloběh uhlíku v jezeře přítok odtok uhlič. rovnováha UV fotosyntéza respirace sedimentace dekompozice v sedimentu

12. Účinek UV většina energie – teplo zbytek – excitace DOC – počátek fotochemických reakcí katalýza Fe zdroj živin a substrátu pro bakterie

13. Fotosyntéza, respirace Světelná energie přenášena chlorofylem a (maxima 430 a 660 nm) a pomocnými pigmenty (-karoten, xantofyly, fykocyan…) - Typické hodnoty fotosyntézy: ~7 mg O2 (mg Chla)-1 E-1 m2 v nesaturovaných podmínkách, ~20 mg O2 (mg Chla)-1 h-1; respirace ~1-2 mg O2 (mg Chla)-1 h-1 (neboli 1/7 až 1/10 produkce) - Obecné faktory ovlivňující fotosyntézu: (i) světlo (saturované/nesaturované podmínky, fotoinhibice) (ii) teplota - Q10 pro fotosyntézu i respiraci ~2,2 (iii) přísun CO2 - působí selekci druhů (iv) hloubka míchání

14. Sedimentace T závislost - voda hustota funeling morfometrie procesy na částicích: rozklad, sorpce

15. Rozklad v sedimentu Spotřeba kyslíku sedimentem

16. Anaerobní dekompozice OM v sedimentu akceptor e- jiný než O2 procesy kvašení – nižší mastné kyseliny methanogeneze – NMK CH4 CO2+8H CH4+2H2O CH3COOH CH4+CO2 závislost na T vyšší T – roste význam oxidace vodíku upřednostnění drah – závisí na substrátu výskyt jakékoli oxidované sloučeniny – inhibice methanogeneze

17. Methanogeneze

18. Oxidace methanu • chemicky – hydroxylové radikály • biologicky – oxiduje 90% produkce CH4 • probíhá na hranici O2 v sedimentu • vysoké koncentrace NH4 – inhibice oxidace CH4

19. Oxidace methanu

20. Potravní řetězce rozdíl v drahách autochtonní a allochtonní OM

21. Ontogeneze jezera zánik jezera – zazemnění