Pr

1
Prírodovedecká fakulta Jihoceské
univerzityKatedra fyziologie rostlinKurz
fyziologie rostlinEkofyziologie fotosyntézy
1Ivan Šetlík
2
další evoluce cévnatých rostlin
spolecenstvo
organismus
dynamika ekosystému družicová merení
struktury
orgán
distribuce produktu produktivita a fenologie
rozmery m
organely
metabolické regulace CO2,O2,H2O
mm
membrány
prenos elektronu biochemie
nm
pochody
prenos energie fotochemie
hodina
týden
rok
století
tisíciletí
cas s
3
Ozárenost zemského povrchu za ruzných podmínek
4
x 1,5 W.m-2.µm-1
5
(No Transcript)
6
2,0
4,0
1,5
1,0
7
1 2 3 4 5 6
globální zárení
fotosynteticky úcinného zárení
8
akcní spektrum listu
citlivost lidského oka
chlorofyl a
chlorofyl b
absorpce
650
700
400
450
500
550
600
vlnová délka nm
9
J E D N O T K Y P R O O Z Á R E N O S T
10
?W.m2? ?mW.cm2?.erg.cm2.s1mol (h?).m2.s
1?mol (h?).m2.s11 einstein, symbol
E?E.m2.s1
11
Pro prumerné bílé (zelené, ? 520 nm) zárení 1
W.m2 4,6 ?mol (hn). m2.s1 1 ?E. m2.s1
0,22 W.m2
12
/ hn
13
Pro prumernou slunecní ozárenost mužeme za
prumerný obsah energie považovat energii zárení o
? 540 nm, tj. 222 kJ.mol-1. Pak platí
prevody 1 W.m2 4,6 ?E. m2.s1,neboli
zhruba je prevodní faktor 5 a naopak 1?E.
m2.s1 0,22 W.m2 cili také približne 0,2,
nebo 1/5.
14
erg.cm-2.s-1
x 105
x 102
W.m-2
x 102
J.m-2.h-1
x 100
cal.cm-2.min-1
x 103
mmol.m-2.s-1
mmol.m-2.s-1
x 103
mmol.m-2.s-1
x 105
x 105
lux
15
Obsah energie jednoho fotonu je dán vztahem E?
h.? h.c / ?E? 1240 ?eV.nm? / ? ?nm?
1240/? ?eV?hodnota energie, kterou nese jeden
mol fotonu E? N.h.? N.h.c / ?
?J.mol1?E? (6,022 ? 1023 ?mol1?) ? (6,626 ?
10 34 ?J.s?) ? (2,998 ? 1017 ?nm.s1?) / ? ?nm?
(1,196 ? 108 ?J.mol1.nm?) / ? ?nm?E?
120 000 / ? ?kJ.mol1?
16

• Obsah energie jednoho fotonu je
• E? h.? h.c / ?
• kde h je Planckova konstanta rovná
• 6,626 ? 1034 ?J.s? nebo 0,4136?1014 eV.s?,
• ? je kmitocet zárení s-1
• c je rychlost svetla ve vakuu rovná 2,998?108
  ?m.s1?
• ? m je vlnová délka zárení o které jde.
• Pro vlnovou délku vyjádrenou v nm
• nabude výpocet tvar
• E? 1240 ?eV.nm? / ? ?nm? 1240/? ?eV?

17
Energie, kterou nese jeden mol fotonu, je dána
rovnicí E? N.h.? N.h.c / ? ?J.mol1? N
je Avogadrovo císlo, 6,022 ? 1023 ?mol1? h je
Planckova konstanta, 6,626 ? 1034 ?J.s c
rychlost svetla ve vakuu 2,998 ? 108 ?m.s1?
nebo 2,998 ? 1017 ?nm.s1
18
Výpocet pak je bud E? (6,022 ? 1023 ?mol1?)
? ? (6,626 ? 1034 ?J.s?) ? ? ?s1? ? ?
3,99 ? 1010 ? ? ?J.mol1? Nebo E? (6,0?1023
?mol1?) ? (6,6?1034 ?J.s?) ? ?(3,0 ?
1017 ?nm.s1?) / ? ?nm? ? ?(1,196 ? 108
?J.mol1.nm?) / ? ?nm? což je približne (a lépe
se to pamatuje) E? 120 000 / ? ?kJ.mol1?
19
S H R N U T ÍEnergie jednoho fotonu E? 1240
?eV.nm? / ? ?nm? 1240/? ?eV?Energie, kterou
nese jeden mol fotonu (jeden einstein)E? 120
000 / ? ?kJ.mol1? 1eV 1,602 . 10-19 J
20
Denní a rocní množství dopadajícího zárení v
závislosti na zemepisné šírce a denní dobe
21
(No Transcript)
22
(No Transcript)
23
1Wh 3,6 kJ 1 kWh 3,6 MJ
1 kJ 0,278 Wh 1 MJ 0,2777 kWh1 cal
4,187 J1 J 0,2388 cal1 kWh 859,8 Kcal
24
Odhady primární produkce z údaju o zárení
25
Norma ve vyspelých zemích pro prumernou denní
spotrebu energie cloveka pri normální aktivite
je zhruba 13000 kJ (13 MJ, dríve také 3000 kcal)
na den což prepocteno na rovnomerný výkon
odpovídá zhruba 13 . 106 J.d1 86,4 . 103
s.d1 150,46 J.s1, cili približne 150 W.
26
Prumerné množství fotosynteticky úcinného zárení,
které dopadne v  zemepisné šírce 45o za rok na 1
m2 je okolo 2000 MJ. m-2. y-1 2 GJ. m-2 . y-1
což odpovídá asi 5,5 MJ. m-2. d1 a to zase
prumernému toku asi 60 W.m-2 protože 5,5 MJ
d1 86.103 s.d1 63,95 J.s-1 nebo 2GJ.y-1
31,536.106 s.y-1 63,41 J.s-1
27
Nárok cloveka na energii v primární produkci je
však vyšší nežli uvedných 13 MJ.d-1.clovek-1, a
obnáší asi 45 MJ.d-1.clovek-1,protože v lidské
strave je mnoho bílkovin z masa, které vznikají
premenou z primárních fotoasyntetických produktu
se ztrátami danými nízkou úcinností premeny a
zpracováním. 45 MJ.d1. clovek-1 86400 s.d1
520,83 J.s1. clovek-1 Príkon asi 520 W se musí
získat premenou dopadajícího zárení o príkonu 60
W.m2 a premena se deje s úcinností ?  0,002.
28
Vychází tedy z údaju o výkonu / príkonu a o
úcinnosti premeny520 W.clovek-1 60 W.m2
0,002 4333,3 m2.clovek-1nebo z puvodních
údaju o množství energie spotrebované / dopadlé
za denpri téže hodnote úcinnosti 45 MJ clovek-1
d1 5,5 MJ m2d1 0,002 4090,1 m2.
clovek-1
29
Predpokládáme že obiloviny vytvorí výnos zrna za
tri hlavní mesíce vegetacní sezóny. V naší
zemepisné šírce dopadne za tyto tri mesíce zhruba
1000 MJ.m-2 ( 1 GJ. m-2) fotosynteticky
úcinného zárení. Ponevadž jde již o plne
zapojený porost použijeme vyšší koeficient
úcinnosti premeny nežli v prvém prípade, ?
0,005.
30
S touto úcinností bude k dispozici 1.0 G J. m-2
? 0,005 5 MJ . m-2 energie pro stavbu
organických molekul. Pri prumerném obsahu volné
energie v rostlinných produktech 20 kJ.g1
dostaneme produkci 5 MJ. m-2 0,02 MJ.g-1
250 g.m-2, což dává na 1 ha 250 g.m-2 ? 104
m2. ha-1 2500000 g. ha-1 cili 2,5 t. ha-1 25
q. ha-1 produktu.