Fotosinteza poganja življenje na planetu Zemlja Fotosinteza ...
Fotosinteza poganja življenje na planetu Zemlja Fotosinteza ...
Fotosinteza poganja življenje na planetu Zemlja Fotosinteza ...
You also want an ePaper? Increase the reach of your titles
YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.
Barbara Vilhar: Sploš<strong>na</strong> botanika (PeF)<br />
Predavanje 5: <strong>Fotosinteza</strong><br />
<strong>Fotosinteza</strong><br />
<strong>poganja</strong> življenje<br />
<strong>na</strong> <strong>planetu</strong> <strong>Zemlja</strong><br />
Barbara Vilhar<br />
Majh<strong>na</strong> modra pika v vesolju<br />
Vesoljska sonda Galileo 8. decembra 1990<br />
odkrije življenje <strong>na</strong> <strong>planetu</strong> <strong>Zemlja</strong>.<br />
Barbara Vilhar: Sploš<strong>na</strong> botanika PeF 2<br />
Carl Sagan, W. Reid Thompson, Robert Carlson, Do<strong>na</strong>ld Gurnett & Charles Hord:<br />
A search for life on Earth from the Galileo spacecraft (Nature 365: 715-721; 1993)<br />
TV serija 1980<br />
500 milijonov gledalcev<br />
“Morda ne verjameš povsem, da smo sposobni<br />
odkriti življenje <strong>na</strong> drugih planetih, predvsem<br />
življenje drugačno od tega, ki ga poz<strong>na</strong>mo. Šele<br />
nedavno smo izvedli pomemben umeritveni<br />
poskus: usmerili smo sodobno medplanetarno<br />
plovilo mimo Zemlje in preverili, ali lahko<br />
zaz<strong>na</strong>mo sami sebe.”<br />
Carl Sagan (Pale Blue Dot, 1994)<br />
Majh<strong>na</strong> modra pika v vesolju<br />
Barbara Vilhar: Sploš<strong>na</strong> botanika PeF 3<br />
Vesoljska sonda Galileo 8. decembra 1990<br />
odkrije življenje <strong>na</strong> <strong>planetu</strong> <strong>Zemlja</strong>.<br />
Meritve s spektrometrom:<br />
• ozračje vsebuje petino molekularnega kisika<br />
pričakova<strong>na</strong> zelo majh<strong>na</strong> količi<strong>na</strong> zaradi razcepa vode z UV sevanjem<br />
nez<strong>na</strong>n aktiven proces vzdržuje količino kisika <strong>na</strong>d kemijskim ravnotežjem<br />
• površi<strong>na</strong> celin<br />
območja z običajnimi kamni<strong>na</strong>mi<br />
območja s snovjo, ki močno absorbira rdečo svetlobo<br />
• v ozračju 1 ppm meta<strong>na</strong> kljub prisotnosti kisika<br />
pričakova<strong>na</strong> hitra reakcija CH 4 + 2O 2 → CO 2 + 2H 2 O ( odsotnost meta<strong>na</strong>)<br />
nez<strong>na</strong>n aktiven proces vzdržuje količino meta<strong>na</strong> <strong>na</strong>d kemijskim ravnotežjem<br />
• ne<strong>na</strong>vadni radijski valovi<br />
moduliran sig<strong>na</strong>l nosilec informacije? / inteligenca?<br />
1
Barbara Vilhar: Sploš<strong>na</strong> botanika (PeF)<br />
Predavanje 5: <strong>Fotosinteza</strong><br />
Majh<strong>na</strong> modra pika v vesolju<br />
Vesoljska sonda Galileo 8. decembra 1990<br />
odkrije življenje <strong>na</strong> <strong>planetu</strong> <strong>Zemlja</strong>.<br />
Z<strong>na</strong>ki življenja, vidni iz vesolja<br />
1. ozračje vsebuje petino molekularnega kisika<br />
2. <strong>na</strong> celi<strong>na</strong>h območja s snovjo, ki močno absorbira<br />
rdečo svetlobo<br />
izvor kisika: razcep vode<br />
pri fotosintezi<br />
klorofil – fotosinteza<br />
(kopenske rastline)<br />
3. v ozračju metan kljub prisotnosti kisika<br />
metanogene bakterije<br />
4. ne<strong>na</strong>vadni radijski valovi<br />
človek - tehnologija<br />
4 z<strong>na</strong>ki 2 z<strong>na</strong>ka poveza<strong>na</strong> s fotosintezo<br />
Barbara Vilhar: Sploš<strong>na</strong> botanika PeF 4<br />
Majh<strong>na</strong> modra pika v vesolju<br />
Vesoljska sonda Galileo 8. decembra 1990<br />
odkrije življenje <strong>na</strong> <strong>planetu</strong> <strong>Zemlja</strong>.<br />
A search for life on Earth from the Galileo spacecraft<br />
C. Sagan, W.R. Thompson, R. Carlson, D. Gurnett & C. Hord<br />
In its December 1990 fly-by of Earth, the Galileo spacecraft found<br />
evidence of abundant gaseous oxygen, a widely distributed surface<br />
pigment with a sharp absorption edge in the red part of the visible<br />
spectrum, and atmospheric methane in extreme thermody<strong>na</strong>mic<br />
disequilibrium; together, these are strongly suggestive of life on Earth.<br />
Moreover, the presence of <strong>na</strong>rrow-band, pulsed, amplitude-modulated<br />
radio transmission seems uniquely attributable to intelligence. These<br />
observations constitute a control experiment for the search for<br />
extraterrestrial life by modern interplanetary spacecraft.<br />
Nature 365, 715 - 721 (1993)<br />
fotosinteza<br />
kopenske rastline<br />
metanogene bakterije<br />
človek<br />
4 z<strong>na</strong>ki 2 z<strong>na</strong>ka poveza<strong>na</strong> s fotosintezo<br />
Barbara Vilhar: Sploš<strong>na</strong> botanika PeF 5<br />
po 5 letih<br />
mlada vrba 2,3 kg<br />
prst 90,7 kg<br />
(suha masa)<br />
Johannes Baptista<br />
Van Helmont<br />
(1579 - 1644)<br />
deževnica<br />
vrba 76,7 kg<br />
(deblo, veje, korenine)<br />
prst 90,6 kg<br />
(suha masa)<br />
pokrov<br />
“Torej je 74 kg lesa, lubja in korenin<br />
<strong>na</strong>stalo samo iz vode.” (1648)<br />
biomasa +74,4 kg<br />
prst -0,1 kg<br />
Barbara Vilhar: Sploš<strong>na</strong> botanika PeF 6<br />
2
Barbara Vilhar: Sploš<strong>na</strong> botanika (PeF)<br />
Predavanje 5: <strong>Fotosinteza</strong><br />
Johannes Baptista<br />
Van Helmont<br />
(1579 - 1644)<br />
“To, da vsa rastlinska snov izvira neposredno<br />
in materialno samo iz vode, sem ugotovil z<br />
<strong>na</strong>slednjim poskusom. Vzel sem glinen lonec,<br />
vanj dal 200 funtov prsti, posušene v peči, in<br />
<strong>na</strong>to posadil poganjek vrbe, težak 5 funtov. Po<br />
petih letih je iz njega zraslo drevo, težko 169<br />
funtov in približno 3 unče. Toda lonec je<br />
<strong>na</strong>makal samo dež in (kadar je bilo potrebno)<br />
destilira<strong>na</strong> voda; in bil je precej prostoren in<br />
vkopan v zemljo; rob lonca pa je bil pokrit s<br />
pokrovom prevlečenim s kositrom in z<br />
mnogimi luknjami, da ne bi prah iz zraka sedal<br />
<strong>na</strong> prst. Nisem upošteval teže listov, odpadlih v<br />
štirih jesenih. Na koncu sem ponovno posušil<br />
prst v loncu in ugotovil, da ima isto težo kot<br />
prej manj približno 2 unči. Torej je 164 funtov<br />
lesa, lubja in korenin <strong>na</strong>stalo samo iz vode.”<br />
By Experiment, that All Vegetable Matter is<br />
Totally and Materially of Water Alone (1648)<br />
funt (lb) = 453,6 g; unča (oz) = 28,35 g<br />
Barbara Vilhar: Sploš<strong>na</strong> botanika PeF 7<br />
Kaj “jedo” rastline?<br />
Ne w ton<br />
Hooke<br />
Boyle<br />
Van Helmont<br />
Galile i<br />
goji rastline v vodi<br />
Leto<br />
1550 1600 1650 1700 1750<br />
Johannes Baptista<br />
Van Helmont<br />
(1579 - 1644)<br />
By Experiment, that All Vegetable Matter is<br />
Totally and Materially of Water Alone (1648)<br />
prvi biološki kvantitativni eksperiment (meritev!)<br />
uvedel z<strong>na</strong>nstven izraz “plin”<br />
odkril ogljikov dioksid (silvestrin)<br />
Barbara Vilhar: Sploš<strong>na</strong> botanika PeF 8<br />
Kaj “jedo” rastline?<br />
Leto<br />
Van Helmont<br />
Galilei<br />
Boyle<br />
New ton<br />
Hooke<br />
Linné<br />
Priestley<br />
1550 1600 1650 1700 1750 1800 1850<br />
By Experiment, that All Vegetable Matter is<br />
Totally and Materially of Water Alone (1648)<br />
Observations on Different Kinds of Air (1772)<br />
120 let<br />
Joseph Priestley<br />
(1733-1824)<br />
Barbara Vilhar: Sploš<strong>na</strong> botanika PeF 9<br />
3
Barbara Vilhar: Sploš<strong>na</strong> botanika (PeF)<br />
Predavanje 5: <strong>Fotosinteza</strong><br />
Kaj “jedo” rastline?<br />
Joseph Priestley<br />
(1733-1824)<br />
“Zadovoljen sem, da sem po <strong>na</strong>ključju <strong>na</strong>letel <strong>na</strong> metodo<br />
za obnovo zraka, ki so ga pokvarile goreče sveče, in da<br />
sem odkril vsaj enega od sredstev za obnovo, ki ga<br />
<strong>na</strong>rava uporablja v ta <strong>na</strong>men. To so rastline.”<br />
Observations on Different Kinds of Air (1772)<br />
Barbara Vilhar: Sploš<strong>na</strong> botanika PeF 10<br />
Kaj “jedo” rastline?<br />
Van Helmont<br />
Galilei<br />
Newton<br />
Hooke<br />
Boyle<br />
Priestley<br />
Engelmann<br />
Schwann<br />
Schleiden<br />
Darwin<br />
Theodor Engelmann<br />
(1843-1909)<br />
Leto 1550 1600 1650 1700 1750 1800 1850 1900<br />
1648<br />
1772 1882<br />
120 let<br />
110 let<br />
Barbara Vilhar: Sploš<strong>na</strong> botanika PeF 11<br />
Kaj “jedo” rastline?<br />
Valov<strong>na</strong> dolži<strong>na</strong> (nm)<br />
400 500 600 700<br />
gibljive aerobne bakterije<br />
spirogira +<br />
gibljive aerobne bakterije<br />
mehanizem za<br />
razklon svetlobe<br />
trakast kloroplast spirogire<br />
Theodor Engelmann<br />
(1843-1909)<br />
Rdeča in modra svetloba sta<br />
<strong>na</strong>jbolj učinkoviti<br />
za sintezo kisika med<br />
fotosintezo.<br />
Barbara Vilhar: Sploš<strong>na</strong> botanika PeF 12<br />
Carl Zeiss<br />
4
Barbara Vilhar: Sploš<strong>na</strong> botanika (PeF)<br />
Predavanje 5: <strong>Fotosinteza</strong><br />
Klorofil<br />
klorofil a<br />
klorofil b<br />
CHO<br />
Absorpcija klorofila<br />
porfirinski<br />
obroč<br />
Absorbira<strong>na</strong> svetloba (%)<br />
klorofil a<br />
klorofil b<br />
hidrofobni rep<br />
(zasidranje v<br />
tilakoidni<br />
membrani)<br />
Valov<strong>na</strong> dolži<strong>na</strong> (nm)<br />
Barbara Vilhar: Sploš<strong>na</strong> botanika PeF 13<br />
Absorpcija klorofila<br />
Hitrost fotosinteze<br />
Akcijski spekter fotosinteze<br />
fotosinteza<br />
absorpcija<br />
klorofil a<br />
Absorbira<strong>na</strong> svetloba (%)<br />
klorofil<br />
klorofil<br />
a<br />
klorofil b<br />
klorofil<br />
karotenoidi<br />
b<br />
Valov<strong>na</strong> dolži<strong>na</strong> (nm)<br />
Valov<strong>na</strong> dolži<strong>na</strong> (nm)<br />
Barbara Vilhar: Sploš<strong>na</strong> botanika PeF 14<br />
<strong>Fotosinteza</strong><br />
klorofil a<br />
kloroplast<br />
zu<strong>na</strong>nja membra<strong>na</strong><br />
notranja membra<strong>na</strong><br />
svetlob<strong>na</strong><br />
energija<br />
pH 8<br />
sintaza ATP<br />
pH 5<br />
Calvinov<br />
cikel<br />
rubisko<br />
hidrofobni<br />
rep<br />
(zasidranje v<br />
tilakoidni<br />
membrani)<br />
sladkorji<br />
Barbara Vilhar: Sploš<strong>na</strong> botanika PeF 15<br />
reakcije pretvorbe energije<br />
(tilakoid<strong>na</strong> membra<strong>na</strong>)<br />
reakcije vezave ogljika<br />
(stroma)<br />
5
Barbara Vilhar: Sploš<strong>na</strong> botanika (PeF)<br />
Predavanje 5: <strong>Fotosinteza</strong><br />
<strong>Fotosinteza</strong><br />
kloroplast<br />
6CO 2 + 12H 2 O + svetloba<br />
klorofil<br />
zu<strong>na</strong>nja membra<strong>na</strong><br />
notranja membra<strong>na</strong><br />
C 6 H 12 O 6 + 6H 2 O + 6O 2<br />
svetlob<strong>na</strong><br />
energija<br />
pH 8<br />
sintaza ATP<br />
rubisko<br />
sintaza ATP<br />
proton<br />
pH 5<br />
Calvinov<br />
cikel<br />
stroma<br />
sladkorji<br />
Barbara Vilhar: Sploš<strong>na</strong> botanika PeF 16<br />
tilakoidni<br />
prostor<br />
reakcije pretvorbe energije<br />
(tilakoid<strong>na</strong> membra<strong>na</strong>)<br />
reakcije vezave ogljika<br />
(stroma)<br />
<strong>Fotosinteza</strong> in celično dihanje<br />
tilakoid<strong>na</strong> membra<strong>na</strong><br />
tilakoida<br />
kloroplast<br />
sintaza<br />
ATP<br />
klorofil<br />
Barbara Vilhar: Sploš<strong>na</strong> botanika PeF 17<br />
V notranjosti tilakoide se kopičijo protoni, ki <strong>na</strong>stajajo<br />
ob fotosinteznem razcepu vode.<br />
Ta protonski gradient uporablja sintaza ATP za sintezo<br />
ATP iz ADP.<br />
<strong>Fotosinteza</strong> in celično dihanje<br />
zu<strong>na</strong>nja membra<strong>na</strong><br />
notranja membra<strong>na</strong><br />
mitohondrij<br />
matriks<br />
citosol<br />
zu<strong>na</strong>nja membra<strong>na</strong><br />
notranja<br />
membra<strong>na</strong><br />
matriks<br />
sintaza<br />
ATP<br />
Barbara Vilhar: Sploš<strong>na</strong> botanika PeF 18<br />
6
Barbara Vilhar: Sploš<strong>na</strong> botanika (PeF)<br />
Predavanje 5: <strong>Fotosinteza</strong><br />
Energetski metabolizem<br />
CO 2 O 2<br />
sinteza ogljikovih hidratov<br />
?<br />
O 2 CO 2<br />
razgradnja ogljikovih hidratov<br />
fotosinteza<br />
celično dihanje<br />
Barbara Vilhar: Sploš<strong>na</strong> botanika PeF 19<br />
Energetski metabolizem<br />
ogljikovi hidrati<br />
+ O 2<br />
CO 2 + H 2 O<br />
svetlob<strong>na</strong><br />
energija<br />
energetsko<br />
bogati<br />
celično dihanje<br />
energetsko<br />
reven<br />
fotosinteza<br />
Barbara Vilhar: Sploš<strong>na</strong> botanika PeF 20<br />
ATP za<br />
biosintezo<br />
aktivni transport<br />
gibanje<br />
bioluminiscenco<br />
električno delo<br />
ogljikovi hidrati<br />
energija<br />
hranilne snovi<br />
toplota<br />
toplota<br />
svetlob<strong>na</strong><br />
energija<br />
celično dihanje<br />
svetlob<strong>na</strong><br />
energija<br />
fotosinteza<br />
(proizvajalci)<br />
dihanje<br />
(potrošniki,<br />
razkrojevalci)<br />
fotosinteza<br />
+ O 2<br />
CO 2 + H 2 O<br />
ATP<br />
500 000<br />
fotosinteznih<br />
vrst<br />
3 500 000<br />
ostalih<br />
vrst<br />
anorganska<br />
hranila<br />
Barbara Vilhar: Sploš<strong>na</strong> botanika PeF 21<br />
7
Barbara Vilhar: Sploš<strong>na</strong> botanika (PeF)<br />
Predavanje 5: <strong>Fotosinteza</strong><br />
<strong>Fotosinteza</strong> <strong>poganja</strong> življenje <strong>na</strong> Zemlji<br />
50x<br />
vlak tovornih vagonov, <strong>na</strong>polnjenih s sladkorjem,<br />
dolg 50-krat do Lune in <strong>na</strong>zaj<br />
Let<strong>na</strong> planetar<strong>na</strong> proizvodnja ogljikovih hidratov s fotosintezo:<br />
140 x 10 12 kg = 140 000 milijard ton<br />
Barbara Vilhar: Sploš<strong>na</strong> botanika PeF 22<br />
pretvorba energije s fotosintezo:<br />
vsako sekundo ekvivalent 100 tovornih vagonov,<br />
<strong>na</strong>polnjenih s premogom<br />
Kroženje ogljika<br />
usedanje apnenčastih hišic<br />
(plankton, školjke, polži)<br />
erozija<br />
anorgansko<br />
vezan ogljik<br />
(apnenec)<br />
celično dihanje<br />
anorgansko<br />
vezan ogljik<br />
v zraku (CO2)<br />
fotosinteza<br />
svetlob<strong>na</strong><br />
energija<br />
izgorevanje<br />
organske<br />
ogljikove<br />
spojine<br />
v razkrojevalcih<br />
organske<br />
ogljikove<br />
spojine<br />
v živalih<br />
organske<br />
ogljikove<br />
spojine<br />
v rastli<strong>na</strong>h<br />
organske<br />
ogljikove<br />
spojine<br />
v fosilnih gorivih<br />
smrt<br />
odpadni<br />
produkti<br />
prehra<strong>na</strong><br />
prebava<br />
absorbcija<br />
smrt<br />
preprečitev razkroja<br />
geološki procesi<br />
Barbara Vilhar: Sploš<strong>na</strong> botanika PeF 23<br />
Kroženje ogljika<br />
Global<strong>na</strong> količi<strong>na</strong> CO 2 (milijarde ton; 1988)<br />
CO 2 v ozračju<br />
740<br />
fotosinteza dihanje izgorevanje<br />
rastlinstvo<br />
560<br />
razgradnja<br />
dihanje<br />
raztopljene<br />
organske snovi<br />
1000-3000<br />
globoki ocean<br />
42 000<br />
Barbara Vilhar: Sploš<strong>na</strong> botanika PeF 24<br />
razgradnja<br />
usedline<br />
60 000<br />
humus<br />
1000-3000<br />
fosil<strong>na</strong> goriva<br />
4000<br />
8
Barbara Vilhar: Sploš<strong>na</strong> botanika (PeF)<br />
Predavanje 5: <strong>Fotosinteza</strong><br />
CO 2 v ozračju<br />
740<br />
fotosinteza dihanje izgorevanje<br />
rastlinstvo<br />
560<br />
razgradnja<br />
dihanje<br />
raztopljene<br />
organske snovi<br />
1000-3000<br />
globoki ocean<br />
42 000<br />
razgradnja<br />
usedline<br />
60 000<br />
humus<br />
1000-3000<br />
fosil<strong>na</strong> goriva<br />
4000<br />
<strong>Fotosinteza</strong> sodeluje pri vzdrževanju količine CO 2 v ozračju.<br />
Zaradi izgorevanja fosilnih goriv v ozračje dovajamo velike količine CO 2 ,<br />
ki so bile prej trajno shranjene pod zemljo in niso krožile po ekosistemu.<br />
Zaradi izgorevanja fosilnih goriv se količi<strong>na</strong> CO 2 v ozračju povečuje.<br />
Barbara Vilhar: Sploš<strong>na</strong> botanika PeF 25<br />
Učinek tople grede<br />
Globalne spremembe podnebja<br />
svetlob<strong>na</strong><br />
energija<br />
20%<br />
absorpcija<br />
ozračja<br />
IR sevanje<br />
oblakov in plinov<br />
22% odboj<br />
ozračja<br />
17% ubeži<br />
v ozračju<br />
toplogredni<br />
plini (CO 2 )<br />
9% odboj površine in<br />
prahu in meglic v zraku<br />
20% absorpcija površine<br />
IR<br />
sevanje<br />
83% zadržanje <strong>na</strong> <strong>planetu</strong><br />
zaradi učinka tople grede<br />
Barbara Vilhar: Sploš<strong>na</strong> botanika PeF 26<br />
toplota (IR)<br />
Barbara Vilhar: Sploš<strong>na</strong> botanika PeF 27<br />
toplogredni plin<br />
CO 2<br />
segrevanje površja<br />
svetlob<strong>na</strong> energija<br />
površi<strong>na</strong> Zemlje<br />
segrevanje površja<br />
9
Barbara Vilhar: Sploš<strong>na</strong> botanika (PeF)<br />
Predavanje 5: <strong>Fotosinteza</strong><br />
hladnejše ozračje<br />
toplota (IR)<br />
Barbara Vilhar: Sploš<strong>na</strong> botanika PeF 28<br />
toplogredni plin<br />
CO 2<br />
segrevanje površja<br />
svetlob<strong>na</strong> energija<br />
površi<strong>na</strong> Zemlje<br />
segrevanje površja<br />
toplota (IR)<br />
toplejše ozračje<br />
Učinek tople grede<br />
Globalne globalne podnebne spremembe spremembe podnebja<br />
zaradi spremembe količine CO 2 v ozračju<br />
Kjotski sporazum (veljavnost februar 2005) – dogovor o<br />
zmanjšanju izpuščanja dodatnih količin CO 2 v ozračje<br />
Res je, da se bo<br />
<strong>na</strong>š planet<br />
malce segrel.<br />
Ampak saj <strong>na</strong>m ne<br />
bo preveč vroče,<br />
ker bomo do<br />
gležnjev v vodi.<br />
Barbara Vilhar: Sploš<strong>na</strong> botanika PeF 29<br />
koncentracija CO 2<br />
v ozračju:<br />
0,03% ali<br />
3 molekule <strong>na</strong><br />
10000 molekul<br />
Barbara Vilhar: Sploš<strong>na</strong> botanika PeF 30<br />
10
Barbara Vilhar: Sploš<strong>na</strong> botanika (PeF)<br />
Predavanje 5: <strong>Fotosinteza</strong><br />
Kaj pokažejo meritve količine<br />
CO 2 v ozračju?<br />
• Mau<strong>na</strong> Loa (Havaji) – <strong>na</strong>jdaljše nepretrgane meritve<br />
CO 2 v ozračju (od 1958 dalje)<br />
Barbara Vilhar: Sploš<strong>na</strong> botanika PeF 31<br />
Kaj pokažejo meritve količine<br />
CO 2 v ozračju?<br />
Količi<strong>na</strong> CO2 (ppm)<br />
450<br />
400<br />
350<br />
300<br />
250<br />
200<br />
150<br />
100<br />
2003: 376 ppm<br />
1958: 316 ppm<br />
45 let<br />
Razlika: povečanje za 60 ppm ali 20%<br />
50<br />
0<br />
1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010<br />
Leto<br />
Barbara Vilhar: Sploš<strong>na</strong> botanika PeF 32<br />
Kaj pokažejo meritve količine<br />
CO 2 v ozračju?<br />
450 390<br />
400 380<br />
Količi<strong>na</strong> CO2 (ppm)<br />
350 370<br />
300 360<br />
250 350<br />
200 340<br />
150 330<br />
100 320<br />
MESEČNO povprečje količine CO 2<br />
LETNO povprečje količine CO 2<br />
310 50<br />
3000<br />
1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010<br />
Leto<br />
Barbara Vilhar: Sploš<strong>na</strong> botanika PeF 33<br />
11
Barbara Vilhar: Sploš<strong>na</strong> botanika (PeF)<br />
Predavanje 5: <strong>Fotosinteza</strong><br />
Količi<strong>na</strong> CO2 (ppm)<br />
Kaj pokažejo meritve količine<br />
CO 2 v ozračju?<br />
380 379<br />
378<br />
375<br />
377<br />
376<br />
370<br />
375<br />
365 374<br />
373<br />
360<br />
372<br />
371<br />
355<br />
370<br />
350 369<br />
1990 J F M1992 A M J 1994 J A S 1996 O N D J1998 F M A2000 M J J 2002 A S O N2004<br />
D<br />
Barbara Vilhar: Sploš<strong>na</strong> botanika PeF 34<br />
<strong>na</strong> letno nihanje količine CO 2 v ozračju močno vpliva<br />
fotosintetska aktivnost rastlin<br />
(meritve <strong>na</strong> severni polobli; zimsko mirovanje rastlin)<br />
zima<br />
Leti 2002 Letoin 2003<br />
MESEČNO povprečje količine CO 2<br />
LETNO povprečje količine CO 2<br />
poletje zima poletje zima<br />
Od kod dodatni CO 2 v ozračju?<br />
usedanje apnenčastih hišic<br />
(plankton, školjke, polži)<br />
erozija<br />
anorgansko<br />
vezan ogljik<br />
(apnenec)<br />
celično dihanje<br />
anorgansko<br />
vezan ogljik<br />
v zraku (CO2)<br />
fotosinteza<br />
svetlob<strong>na</strong><br />
energija<br />
izgorevanje<br />
organske<br />
ogljikove<br />
spojine<br />
v razkrojevalcih<br />
organske<br />
ogljikove<br />
spojine<br />
v živalih<br />
organske<br />
ogljikove<br />
spojine<br />
v rastli<strong>na</strong>h<br />
organske<br />
ogljikove<br />
spojine<br />
v fosilnih gorivih<br />
!<br />
smrt<br />
odpadni<br />
produkti<br />
prehra<strong>na</strong><br />
prebava<br />
absorbcija<br />
smrt<br />
preprečitev razkroja<br />
geološki procesi<br />
Barbara Vilhar: Sploš<strong>na</strong> botanika PeF 35<br />
Ali <strong>na</strong>s bi moralo <strong>na</strong>raščanje količine CO 2<br />
v ozračju skrbeti?<br />
• Vostok (vzhod<strong>na</strong> Antarktika) – a<strong>na</strong>liza izvrtka ledu<br />
globi<strong>na</strong> izvrtka 3623 m; začetek vrtanja 1970; zaključek 1998<br />
(120 m <strong>na</strong>d podledeniškim jezerom Vostok); sodelovanje<br />
Rusija, Francija, ZDA<br />
štetje let - lede<strong>na</strong> odeja je plastovita zaradi rednega letnega<br />
nihanja temperature zaradi menjave letnih časov; tudi druge<br />
metode<br />
v led so ujeti zračni mehurčki – s kemijsko a<strong>na</strong>lizo ugotovimo<br />
sestavo tedanje atmosfere<br />
rekonstrukcija temperature – izotopi vodika in kisika<br />
(izhlapevanje vode)<br />
rekonstrukcija sestave ozračja in temperature <strong>na</strong> Antarktiki za<br />
420 000 let v preteklost! (objava 1999, revija Nature)<br />
Barbara Vilhar: Sploš<strong>na</strong> botanika PeF 36<br />
12
Barbara Vilhar: Sploš<strong>na</strong> botanika (PeF)<br />
Predavanje 5: <strong>Fotosinteza</strong><br />
2003<br />
1950<br />
Nature 399 (429-435), 1999<br />
Barbara Vilhar: Sploš<strong>na</strong> botanika PeF 37<br />
Toplogredni plini<br />
• CO 2 ni edini toplogredni plin<br />
• tudi metan, vod<strong>na</strong> para, dušikov oksid (N 2 O),<br />
klorofluoro ogljiki CFC (ki tudi uničujejo ozonsko<br />
plast) in drugi<br />
Barbara Vilhar: Sploš<strong>na</strong> botanika PeF 38<br />
Kaj pravijo avtorji članka o<br />
ledenem izvrtku?<br />
Nature 399, 429 - 436 (03 June 1999); doi:10.1038/20859<br />
Climate and atmospheric history of the past 420,000 years from the Vostok<br />
ice core, Antarctica<br />
J. R. PETIT*, J. JOUZEL†, D. RAYNAUD*, N. I. BARKOV‡, J.-M. BARNOLA*, I. BASILE*, M. BENDER§,<br />
J. CHAPPELLAZ*, M. DAVIS , G. DELAYGUE†, M. DELMOTTE*, V. M. KOTLYAKOV, M. LEGRAND*,<br />
V. Y. LIPENKOV‡, C. LORIUS*, L. PÉPIN**, C. RITZ*, E. SALTZMAN & M. STIEVENARD†<br />
* Laboratoire de Glaciologie et Géophysique de l'Environnement, France<br />
† Laboratoire des Sciences du Climat et de l'Environnement, France<br />
‡ Arctic and Antarctic Research Institute, St Petersburg, Russia<br />
§ Department of Geosciences, Princeton University, USA<br />
Rosenstiel School of Marine and Atmospheric Science, University of Miami, USA<br />
Institute of Geography, Moscow, Russia<br />
The recent completion of drilling at Vostok station in East Antarctica has allowed the<br />
extension of the ice record of atmospheric composition and climate to the past four<br />
glacial–interglacial cycles. The succession of changes through each climate cycle<br />
and termi<strong>na</strong>tion was similar, and atmospheric and climate properties oscillated<br />
between stable bounds. Interglacial periods differed in temporal evolution and<br />
duration. Atmospheric concentrations of carbon dioxide and methane<br />
correlate well with Antarctic air-temperature throughout the record. Presentday<br />
atmospheric burdens of these two important greenhouse gases seem<br />
to have been unprecedented during the past 420,000 years.<br />
Barbara Vilhar: Sploš<strong>na</strong> botanika PeF 39<br />
13
Barbara Vilhar: Sploš<strong>na</strong> botanika (PeF)<br />
Predavanje 5: <strong>Fotosinteza</strong><br />
Učinek tople grede<br />
Venera<br />
450ºC<br />
<strong>Zemlja</strong><br />
13ºC<br />
Mars<br />
– 53ºC<br />
Učinek tople grede ni škodljiv pojav!!! – vzdržuje temperaturo <strong>na</strong><br />
<strong>na</strong>šem <strong>planetu</strong> v območju, primernem za življenje<br />
Ojačanje učinka tople grede zaradi dovajanja dodatnih količin<br />
toplogrednih plinov v ozračje lahko poruši stabilnost podnebja <strong>na</strong><br />
<strong>planetu</strong>.<br />
Barbara Vilhar: Sploš<strong>na</strong> botanika PeF 40<br />
Planet <strong>Zemlja</strong> deluje kot enovit sistem<br />
Hipoteza Gaia<br />
začetek 1970. let (prvi članek 1965)<br />
grška mitologija:<br />
boginja Gea (poosebljenje Zemlje) = Gaia<br />
Barbara Vilhar: Sploš<strong>na</strong> botanika PeF 41<br />
William Golding<br />
1911-1993<br />
James Lovelock<br />
ideja: sodelovanje <strong>na</strong><br />
projektu Viking (življenje<br />
<strong>na</strong> Marsu) v 1960. letih<br />
Lynn Margulis<br />
<strong>Zemlja</strong> je<br />
“superorganizem”<br />
Evolucija evkariotskih organelov<br />
Endosimbiontska hipoteza<br />
aerobni<br />
heterotrofni<br />
prokariot<br />
prokariotska celica<br />
(gostitelj)<br />
gostiteljeva DNA<br />
1998<br />
jedro<br />
mitohondrij<br />
kloroplast<br />
fotosintetski<br />
prokariot<br />
Lynn Margulis<br />
Barbara Vilhar: Sploš<strong>na</strong> botanika PeF 42<br />
14
Barbara Vilhar: Sploš<strong>na</strong> botanika (PeF)<br />
Predavanje 5: <strong>Fotosinteza</strong><br />
Pet kraljestev<br />
Fungi<br />
Plantae<br />
Dorion Sagan<br />
Animalia<br />
Protoctista<br />
Monera<br />
Lynn Margulis<br />
Barbara Vilhar: Sploš<strong>na</strong> botanika PeF 43<br />
Pet kraljestev<br />
fotosintetske<br />
membrane<br />
evkarioti !<br />
Prochloron<br />
Kdaj se je to dogajalo?<br />
Kakšne so posledice?<br />
Lynn Margulis<br />
Treponema<br />
Barbara Vilhar: Sploš<strong>na</strong> botanika PeF 44<br />
aerobno celično dihanje<br />
postane razširjen pojav<br />
fotosintetski evkarioti<br />
<strong>na</strong>stanek Zemlje<br />
<strong>na</strong>stanek oceanov in kontinentov<br />
prvi organizmi<br />
(preprosti prokarioti)<br />
fotosintetski organizmi<br />
fotosintetski organizmi,<br />
ki sproščajo O 2<br />
evkarioti<br />
večcelične rastline<br />
večcelične živali<br />
vretenčarji<br />
glive<br />
kopenske rastline<br />
vaskularne rastline<br />
kopenske živali<br />
semenke<br />
plazilci<br />
dinozavri<br />
sesalci<br />
ptiči<br />
kritosemenke<br />
primati<br />
sodobni človek<br />
20<br />
10<br />
0 1000 2000 3000 4000 Čas<br />
(milijoni 4000 3000 2000 1000 0<br />
let)<br />
arhaik<br />
proterozoik<br />
Koncentracija O 2 v atmosferi (%)<br />
začetek hitrega kopičenja O 2<br />
(zaloge Fe 2+ v oceanih porabljene)<br />
paleozoik<br />
mezozoik<br />
kenozoik<br />
0<br />
0 1000 2000 3000 4000<br />
Čas (milijoni let)<br />
Barbara botanika PeF Vilhar: Sploš<strong>na</strong> 45<br />
15
Barbara Vilhar: Sploš<strong>na</strong> botanika (PeF)<br />
Predavanje 5: <strong>Fotosinteza</strong><br />
plasti železovega magnetita<br />
<strong>na</strong>stanek: usedli<strong>na</strong> <strong>na</strong> dnu ocea<strong>na</strong><br />
pred več milijardami let<br />
pomemben vir železove rude!<br />
Museum of Natural History, New York (foto: B. Vilhar)<br />
fotosintetski organizmi<br />
aerobno celično dihanje<br />
postane razširjen pojav<br />
0 1000 2000 3000 4000 Čas<br />
(milijoni 4000 3000 2000 1000 0<br />
let)<br />
20<br />
Koncentracija O 2 v atmosferi (%)<br />
10<br />
začetek hitrega kopičenja O 2<br />
(zaloge Fe 2+ v oceanih porabljene)<br />
0<br />
0 1000 2000 3000 4000<br />
Čas (milijoni let)<br />
Barbara botanika PeF Vilhar: Sploš<strong>na</strong> 46<br />
plasti železovega magnetita<br />
<strong>na</strong>stanek: usedli<strong>na</strong> <strong>na</strong> dnu ocea<strong>na</strong><br />
pred več milijardami let<br />
pomemben vir železove rude!<br />
Museum of Natural History, New York (foto: B. Vilhar)<br />
Pomen rastlin za človeka<br />
• zaradi sproščanja kisika pri fotosintezi so<br />
<strong>na</strong>stale z železom bogate usedline, ki jih danes<br />
izkoriščamo kot železovo rudo<br />
Barbara Vilhar: Sploš<strong>na</strong> botanika PeF 47<br />
Posledice zgodnjih stopenj evolucije<br />
Razvoj fotosinteze, ki sprošča kisik<br />
avtotrofnost<br />
postopno kopičenje kisika v okolju<br />
Barbara Vilhar: Sploš<strong>na</strong> botanika PeF 48<br />
izumrtje mnogih a<strong>na</strong>erobnih organizmov<br />
<strong>na</strong>stanek ozonske plasti prehod organizmov <strong>na</strong> kopno<br />
temelj za razvoj energetsko učinkovitega aerobnega dihanja<br />
razvoj kompleksnih večceličnih organizmov<br />
Endosimbioza<br />
delitev celice <strong>na</strong> kompartmente razvoj visoko<br />
organiziranih celic z zapletenimi metabolnimi procesi<br />
mitohondrij (aerobno dihanje) visoka energetska<br />
učinkovitost metabolizma<br />
kloroplast rastline kot avtotrofni in aerobni organizmi<br />
16
Barbara Vilhar: Sploš<strong>na</strong> botanika (PeF)<br />
Predavanje 5: <strong>Fotosinteza</strong><br />
Dokazi za endosimbiontsko hipotezo<br />
Kloroplast in mitohondrij imata:<br />
lastno (prokariotsko) DNA<br />
lastne (prokariotske) ribosome<br />
dvojno membrano<br />
bodoči<br />
endosimbiont<br />
gostiteljska<br />
celica<br />
Barbara Vilhar: Sploš<strong>na</strong> botanika PeF 49<br />
Ali so moji predniki fotosintetizirali?<br />
?<br />
kloroplast<br />
tilakoid<strong>na</strong> membra<strong>na</strong><br />
mitohondrij<br />
notranja membra<strong>na</strong><br />
6CO 2 + 6H 2 O + svetloba<br />
Barbara Vilhar: Sploš<strong>na</strong> botanika PeF 50<br />
6CO 2 + 6H 2 O + energija<br />
C 6 H 12 O 6 + 6O 2<br />
C 6 H 12 O 6 + 6O 2<br />
Kakš<strong>na</strong> je evolucijska povezava<br />
med mitohondrijem in kloroplastom?<br />
Tri domene<br />
?<br />
Barbara Vilhar: Sploš<strong>na</strong> botanika PeF 51<br />
17
Barbara Vilhar: Sploš<strong>na</strong> botanika (PeF)<br />
Predavanje 5: <strong>Fotosinteza</strong><br />
?<br />
Barbara Vilhar: Sploš<strong>na</strong> botanika PeF 52<br />
Rastli<strong>na</strong> je avtotrof ...<br />
?<br />
Ali so vse celice, ki sestavljajo rastlino, avtotrofne?<br />
Vse celice v telesu rastline vsebujejo plastide.<br />
Mnoge celice ne vsebujejo kloroplastov in tudi niso<br />
izpostavljene svetlobi! (npr. korenine, notranjost <strong>na</strong>dzemnih<br />
organov)<br />
List oskrbuje z organskimi snovmi celo rastlino. Tudi list<br />
ponoči ne opravlja fotosinteze.<br />
Vse celice v telesu rastline vsebujejo mitohondrije. Vse celice<br />
so aerobne (potrebujejo kisik za celično dihanje). Tudi<br />
“zelene” celice lista ves čas dihajo (porabljajo kisik in<br />
organske snovi za opravljanje celičnega metabolizma).<br />
Rastli<strong>na</strong> kot celoten organizem deluje kot avtotrof.<br />
Barbara Vilhar: Sploš<strong>na</strong> botanika PeF 53<br />
Zakaj so rastline zelene?<br />
?<br />
Zakaj rastline niso črne?<br />
bakteriorodopsin<br />
hitrost fotosinteze<br />
klorofil a<br />
valov<strong>na</strong> dolži<strong>na</strong> (nm)<br />
Barbara Vilhar: Sploš<strong>na</strong> botanika PeF 54<br />
18
Barbara Vilhar: Sploš<strong>na</strong> botanika (PeF)<br />
Predavanje 5: <strong>Fotosinteza</strong><br />
Zakaj nekatere rastline<br />
niso zelene?<br />
?<br />
100 µm<br />
antocianini v<br />
vakuolah celic<br />
povrhnjice<br />
rdečelistne<br />
okrasne rastline<br />
50 µm<br />
ruj Cotynus sp.<br />
Barbara Vilhar: Sploš<strong>na</strong> botanika PeF 55<br />
Zakaj nekatere rastline<br />
niso zelene?<br />
?<br />
zelene alge<br />
rdeče alge<br />
rjave alge<br />
Barbara Vilhar: Sploš<strong>na</strong> botanika PeF 56<br />
Zakaj nekatere rastline<br />
niso zelene?<br />
?<br />
vsebujejo dodat<strong>na</strong> fotosintez<strong>na</strong> barvila, ki<br />
posredujejo absorbirano energijo klorofilu<br />
pojalnik<br />
rjave alge<br />
rdeče alge<br />
Barbara Vilhar: Sploš<strong>na</strong> botanika PeF 57<br />
parazitske rastline<br />
ne vsebujejo klorofila<br />
vsebujejo plastide<br />
19
Barbara Vilhar: Sploš<strong>na</strong> botanika (PeF)<br />
Predavanje 5: <strong>Fotosinteza</strong><br />
Ali klorofil res absorbira svetlobno<br />
energijo?<br />
?<br />
temno zelen mehek list:<br />
mletje (mešalnik ali terilnica)<br />
ekstrakcija (etanol, aceton)<br />
filtriranje<br />
dnev<strong>na</strong> svetloba osvetlitev v temi Klorofil v raztopini ni vezan <strong>na</strong> membrano<br />
kloroplasta, zato absorbirane energije ne<br />
more oddati <strong>na</strong>prej <strong>na</strong> druge molekule<br />
elektronske transportne verige.<br />
Klorofil v raztopini absorbira svetlobno<br />
energijo in jo odda kot rdečo svetlobo.<br />
Rdeče sevanje je šibko, zato ga opazimo<br />
samo ob osvetlitvi raztopine v temnem<br />
prostoru.<br />
Barbara Vilhar: Sploš<strong>na</strong> botanika PeF 58<br />
Ali klorofil res absorbira svetlobno<br />
energijo?<br />
?<br />
Raztopi<strong>na</strong><br />
foton<br />
foton<br />
Kloroplast<br />
foton<br />
e - e - e - ...<br />
membra<strong>na</strong><br />
klorofil<br />
dnev<strong>na</strong> svetloba osvetlitev v temi Klorofil v raztopini ni vezan <strong>na</strong> membrano<br />
kloroplasta, zato absorbirane energije ne<br />
more oddati <strong>na</strong>prej <strong>na</strong> druge molekule<br />
elektronske transportne verige.<br />
Klorofil v raztopini absorbira svetlobno<br />
energijo in jo odda kot rdečo svetlobo.<br />
Rdeče sevanje je šibko, zato ga opazimo<br />
samo ob osvetlitvi raztopine v temnem<br />
prostoru.<br />
Barbara Vilhar: Sploš<strong>na</strong> botanika PeF 59<br />
Od kod so prišli atomi, ki sestavljajo moj<br />
lesen stol in mojo bombažno majico?<br />
?<br />
6CO 2 + 12H 2 O + svetloba<br />
klorofil<br />
C 6 H 12 O 6 + 6H 2 O + 6O 2<br />
celuloza<br />
celič<strong>na</strong> ste<strong>na</strong><br />
celuloza: (C 6 H 10 O 5 ) x<br />
masa: C 72g + H 10 g + O 80 g = 162 g<br />
C in O iz pli<strong>na</strong>stega (!) CO 2 : 94% mase!<br />
H iz vode: 6% mase<br />
fibrila<br />
celuloz<strong>na</strong><br />
mikrofibrila<br />
Velika veči<strong>na</strong> mase trdne<br />
organske snovi, ki <strong>na</strong>stane<br />
med fotosintezo, je prej<br />
obstajala kot pli<strong>na</strong>st CO 2 .<br />
Zelo poslošeno:<br />
<strong>Fotosinteza</strong> spreminja<br />
plin v trdno snov!<br />
Barbara Vilhar: Sploš<strong>na</strong> botanika PeF 60<br />
20
Barbara Vilhar: Sploš<strong>na</strong> botanika (PeF)<br />
Predavanje 5: <strong>Fotosinteza</strong><br />
Kako se med fotosintezo preuredijo<br />
atomi?<br />
?<br />
* * *<br />
* *<br />
*<br />
* * *<br />
* *<br />
*<br />
* * *<br />
* *<br />
*<br />
6CO 2<br />
ogljikov<br />
dioksid<br />
iz zraka<br />
+<br />
+<br />
* *<br />
*<br />
* *<br />
*<br />
* *<br />
*<br />
* *<br />
*<br />
* *<br />
*<br />
* *<br />
*<br />
6H 2 O<br />
voda<br />
iz tal<br />
*<br />
*<br />
* *<br />
*<br />
* *<br />
*<br />
* +<br />
* * * * *<br />
*<br />
*<br />
*<br />
* *<br />
*<br />
C 6 H 12 O +<br />
6<br />
glukoza<br />
* * * *<br />
* * * *<br />
* * * *<br />
6O 2<br />
kisik<br />
O iz vode<br />
C iz CO 2<br />
H iz H 2 O<br />
O iz CO 2<br />
Barbara Vilhar: Sploš<strong>na</strong> botanika PeF 61<br />
Od kod je prišla energija, ki me greje<br />
ob ognju?<br />
?<br />
ogljikovi hidrati<br />
+ O 2 CO 2 + H 2 O<br />
svetlob<strong>na</strong><br />
energija<br />
celično dihanje<br />
fotosinteza<br />
ATP<br />
6CO 2 + 6H 2 O + svetloba<br />
C 6 H 12 O 6 + 6O 2<br />
C 6 H 12 O 6 + 6O 2<br />
6CO 2 + 6H 2 O + energija<br />
Kaj pa premog, <strong>na</strong>fta, oglje, biodizel, etanol, zemeljski plin?<br />
Barbara Vilhar: Sploš<strong>na</strong> botanika PeF 62<br />
Od kod je prišla energija, ki <strong>poganja</strong><br />
moje telo?<br />
?<br />
ogljikovi hidrati<br />
+ O 2 CO 2 + H 2O<br />
svetlob<strong>na</strong><br />
energija<br />
celično dihanje<br />
fotosinteza<br />
ATP<br />
6CO 2 + 6H 2 O + svetloba<br />
C 6 H 12 O 6 + 6O 2<br />
C 6 H 12 O 6 + 6O 2<br />
6CO 2 + 6H 2 O + energija<br />
Barbara Vilhar: Sploš<strong>na</strong> botanika PeF 63<br />
21
Barbara Vilhar: Sploš<strong>na</strong> botanika (PeF)<br />
Predavanje 5: <strong>Fotosinteza</strong><br />
Od kod je prišel kisik, ki ga diham?<br />
?<br />
svetlob<strong>na</strong><br />
energija<br />
pH 8<br />
sintaza ATP<br />
pH 5<br />
rubisko<br />
Calvinov<br />
cikel<br />
fotoliza vode<br />
med fotosintezo<br />
6CO 2 + 12H 2 O + svetloba<br />
kloroplast<br />
sladkorji<br />
C 6 H 12 O 6 + 6H 2 O + 6O 2<br />
Barbara Vilhar: Sploš<strong>na</strong> botanika PeF 64<br />
Od kod je prišel kisik, ki ga diham?<br />
?<br />
Nasad koruze, velik 30 m 2 , sredi rastne<br />
sezone proizvede toliko kisika <strong>na</strong> dan,<br />
kot ga <strong>na</strong> dan porabi en človek.<br />
6CO 2 + 12H 2 O + svetloba<br />
kloroplast<br />
C 6 H 12 O 6 + 6H 2 O + 6O 2<br />
Barbara Vilhar: Sploš<strong>na</strong> botanika PeF 65<br />
Od kod je prišel kisik, ki ga diham?<br />
?<br />
V Sloveniji gojimo koruzo <strong>na</strong> približno<br />
80 000 hektarjih njiv (podatki Urada za<br />
statistiko, 2002). Za kolikšno število ljudi ta<br />
koruza podpira dnevne zahteve po kisiku<br />
sredi rastne sezone?<br />
Za približno 26,5 milijo<strong>na</strong> ljudi<br />
(10-kratno prebivalstvo Slovenije).<br />
Nasad koruze, velik 30 m 2 , sredi rastne<br />
sezone proizvede toliko kisika <strong>na</strong> dan,<br />
kot ga <strong>na</strong> dan porabi en človek.<br />
Barbara Vilhar: Sploš<strong>na</strong> botanika PeF 66<br />
22
Barbara Vilhar: Sploš<strong>na</strong> botanika (PeF)<br />
Predavanje 5: <strong>Fotosinteza</strong><br />
Kaj je v resnici potrebno<br />
za fotosintezo?<br />
?<br />
6CO 2 + 6H 2 O + svetloba<br />
klorofil<br />
C 6 H 12 O 6 + 6O 2<br />
glukoza: pri fotosintezi<br />
ne <strong>na</strong>stane skoraj nič<br />
proste glukoze<br />
kloroplast<br />
mineralne snovi<br />
voda za transpiracijo<br />
ali vodno okolje<br />
CO 2 + H 2 O + svetloba (C 6 H 10 O 5 ) n + O 2<br />
škrob:<br />
n = več tisoč<br />
Barbara Vilhar: Sploš<strong>na</strong> botanika PeF 67<br />
Kaj je to ozonska luknja?<br />
?<br />
ozon = O 3<br />
ozon <strong>na</strong>staja iz molekul kisika (O 2 ),<br />
ki se sproščajo pri fotosintezi<br />
ozonska plast, ki obdaja Zemljo,<br />
absorbira UV sevanje<br />
(omogoča življenje <strong>na</strong> kopnem)<br />
debeli<strong>na</strong> ozonske plasti<br />
južni pol<br />
ozonska plast se stalno ob<strong>na</strong>vlja<br />
nekatere snovi antropogenega izvora<br />
(npr. CFC klorofluoro ogljiki) razgrajujejo ozon<br />
ozonska luknja ni luknja v ozračju,<br />
ampak močno stanjša<strong>na</strong> (razredče<strong>na</strong>) plast<br />
ozo<strong>na</strong><br />
Barbara Vilhar: Sploš<strong>na</strong> botanika PeF 68<br />
Kaj je to ozonska luknja?<br />
?<br />
ozon = O 3<br />
Barbara Vilhar: Sploš<strong>na</strong> botanika PeF 69<br />
23
Barbara Vilhar: Sploš<strong>na</strong> botanika (PeF)<br />
Predavanje 5: <strong>Fotosinteza</strong><br />
Kaj je to ozonska luknja?<br />
?<br />
ozon = O 3<br />
UV<br />
ozonska plast vsrka večino UV<br />
sevanja<br />
samo majhen delež UV sevanja<br />
z relativno veliko valovno<br />
dolžino (majhno energijo)<br />
prodre do Zemljine površine<br />
Barbara Vilhar: Sploš<strong>na</strong> botanika PeF 70<br />
gama<br />
žarki<br />
žarki<br />
X<br />
UV<br />
sevanje<br />
infrardeče<br />
sevanje<br />
mikrovalovi<br />
radijski<br />
valovi<br />
logaritmska skala!<br />
vid<strong>na</strong><br />
svetloba<br />
ekstremni UV<br />
(1 - 100 nm)<br />
veči<strong>na</strong> UV sevanja, ki prispe do roba Zemljine atmosfere:<br />
100 – 300 nm<br />
ozonska plast popolnoma vsrka UV C, delno UV A, ne vsrka UV A<br />
UV A in delno UV B prodreta do površja Zemlje<br />
UV C<br />
(100- 280 nm)<br />
UV B<br />
(290 - 315 nm)<br />
UV A<br />
(315 - 400 nm)<br />
vid<strong>na</strong> svetloba<br />
(400 - 780 nm)<br />
infrardeče sevanje<br />
(780 nm – 1 mm)<br />
100 200 300 400 500 600 700 800<br />
Valov<strong>na</strong> dolži<strong>na</strong> (nm)<br />
Barbara Vilhar: Sploš<strong>na</strong> botanika PeF 71<br />
Ali ultravijolič<strong>na</strong> svetloba res prodre<br />
do površine Zemlje?<br />
?<br />
voda tonik tonik<br />
kinin v toniku absorbira<br />
UV svetlobo (vrh absorpcije<br />
~350 nm) in absorbirano<br />
energijo odda kot modro<br />
svetlobo<br />
pleksi steklo<br />
voda tonik tonik<br />
folija<br />
folija +<br />
krema za roke<br />
folija +<br />
krema faktor 20<br />
voda tonik tonik tonik<br />
Barbara Vilhar: Sploš<strong>na</strong> botanika PeF 72<br />
24
Barbara Vilhar: Sploš<strong>na</strong> botanika (PeF)<br />
Predavanje 5: <strong>Fotosinteza</strong><br />
Kako debelo je v resnici “ozračje”?<br />
?<br />
obseg Zemlje = 40 000 km<br />
premer Zemlje = 13 000 km<br />
40 cm<br />
debeli<strong>na</strong> ozračja (troposfera) = 10 km<br />
= 0,08% premera Zemlje<br />
globus s premerom 40 cm:<br />
ozračje = 0,3 mm<br />
“V resnici je <strong>na</strong>še ozračje v<br />
primerjavi z velikostjo <strong>na</strong>šega<br />
planeta sorazmerno debelo samo<br />
toliko, kolikor je debela plast laka<br />
<strong>na</strong> globusu.”<br />
Carl Sagan (Billions and Billions, 1997)<br />
Barbara Vilhar: Sploš<strong>na</strong> botanika PeF 73<br />
Kako debela je v resnici ozonska<br />
plast?<br />
?<br />
obseg Zemlje = 40 000 km<br />
premer Zemlje = 13 000 km<br />
40 cm<br />
Če bi ves ozon v ozonski plasti<br />
e<strong>na</strong>komerno porazdelili po površju<br />
Zemlje pri 1 atm in 0 °C, bi bila ta<br />
plast ozo<strong>na</strong> debela samo 3 mm<br />
(= 300 Dobsonovih enot).<br />
globus s premerom 40 cm:<br />
ozonska plast (pri stand. pogojih)<br />
= 9 . 10 -11 m = 0.09 nm<br />
Barbara Vilhar: Sploš<strong>na</strong> botanika PeF 74<br />
Barbara Vilhar: Sploš<strong>na</strong> botanika PeF 75<br />
Vesoljska sonda Galileo sodi med <strong>na</strong>juspešnejše<br />
projekte raziskovanja vesolja.<br />
Leta 2003 smo jo <strong>na</strong>merno uničili – zgorela je v<br />
Jupitrovi atmosferi (lansiranje: 18. oktober 1989;<br />
Jupiter: 1995; uničenje: 21. september 2003).<br />
25
Change language