EKOLOGIA dla BIOTECHNOLOGII BIOGEOCHEMIA

Podobne dokumenty
EKOLOGIA OGÓLNA WBNZ 884. Wykład 5 Obieg pierwiastków (Biogeochemia)

BILANS WĘGLA A ZMIANY GLOBALNE (jeszcze raz)

Ocieplenie gobalne. fakty, mity, interpretacje... Ocieplenie globalne. Czy współczesne ocieplenie globalne jest faktem? Mit Fakt

Ocieplenie gobalne. fakty, mity, interpretacje...

prawo czynników ograniczających Justus von Liebig

CYKL AZOTU W BIOSFERZE

FOSFOR. w litosferze. apatyty: Ca 5 (PO 4 ) 3. fluoroapatyty hydroksyapatyty chloroapatyty

BIOGEOCHEMIA A ZMIANY GLOBALNE

ŚRODOWISKO NATURALNE CZŁOWIEKA: BIOSFERA CZY CYWILIZACJA? WYKŁAD 6 Mitologia biosfery

Ekologia. Biogeochemia: globalne obiegi pierwiastków. Biogeochemia. Przepływ energii a obieg materii

ŚRODOWISKO NATURALNE CZŁOWIEKA: BIOSFERA CZY CYWILIZACJA? WYKŁAD 3 BIOSFERA: OBIEG WĘGLA

ŚRODOWISKO NATURALNE CZŁOWIEKA: BIOSFERA CZY CYWILIZACJA? WYKŁAD 1.3. BIOSFERA: OBIEG WĘGLA

Ekologia. biogeochemia. Biogeochemia. Przepływ energii a obieg materii

Ekologia. biogeochemia. Biogeochemia. Przepływ energii a obieg materii

Atmosfera. struktura i skład chemiczny; zmiany stanu atmosfery kluczowe dla życia na Ziemi

Fizyka Procesów Klimatycznych Wykład 1

Atmosfera. struktura i skład chemiczny; zmiany stanu atmosfery kluczowe dla życia na Ziemi

EKOLOGIA dla BIOTECHNOLOGII EKOSYSTEMY

PROCESY BIOGEOCHEMICZNE NA LĄDACH

GLOBALNE CYKLE BIOGEOCHEMICZNE obieg siarki

EKOLOGIA OGÓLNA WBNZ 884

WYZWANIA EKOLOGICZNE XXI WIEKU

EKOLOGIA OGÓLNA WBNZ 884

WYKRYWANIE ZANIECZYSZCZEŃ WODY POWIERZA I GLEBY

PODSTAWY FUNKCJONOWANIA ŚRODOWISKA - CYKLE BIOGEOCHEMICZNE

Ekologia ogólna dla biotechnologii itd. Wykład 1

ŚRODOWISKO NATURALNE CZŁOWIEKA: BIOSFERA CZY CYWILIZACJA? WYKŁAD 4 BIOSFERA: OBIEG WĘGLA 2

EKOLOGIA dla BIOTECHNOLOGII. Wykład 2

Zanieczyszczenie Powietrza ŹRÓDŁA SKUTKI SUBSTANCJE ZANIECZYSCZAJĄCE

Kolokwium zaliczeniowe Informatyczne Podstawy Projektowania 1

BIOTECHNOLOGIA OGÓLNA

Pracownia Chemicznych Zanieczyszczeń Morza Instytut Oceanologii PAN

FIZYKA I CHEMIA GLEB. Literatura przedmiotu: Zawadzki S. red. Gleboznastwo, PWRiL 1999 Kowalik P. Ochrona środowiska glebowego, PWN, Warszawa 2001

Model fizykochemiczny i biologiczny

Przedmiot: Biologia Realizowane treści podstawy programowej wymagania szczegółowe

Globalne ocieplenie, mechanizm, symptomy w Polsce i na świecie

Opracowała: mgr inż. Ewelina Nowak

Życie w Układzie Słonecznym I

Ekologia 10/16/2018 NPP = GPP R. Produkcja ekosystemu. Produkcja pierwotna. Produkcja wtórna. Metody pomiaru produktywności. Ekosystemy produktywność

Chmura pyłu nad wulkanem Eyjafjoll, Fot. Jon Gustafsson AP

2. Podczas spalania 2 objętości pewnego gazu z 4 objętościami H 2 otrzymano 1 objętość N 2 i 4 objętości H 2O. Jaki gaz uległ spalaniu?

Węgiel stały element biosfery Ziemi

DLACZEGO NIE POWINNO SIĘ SPRZEDAWAĆ I SPALAĆ SŁOMY. Zagospodarowanie resztek pożniwnych i poprawienie struktury gleby

Jest jedną z podstawowych w termodynamice wielkości fizycznych będąca miarą stopnia nagrzania ciał, jest wielkością reprezentującą wspólną własność

Ostateczna postać długotrwałych zmian w określonych warunkach klimatyczno-geologicznych to:

Jeziora nie tylko dla żeglarzy

Zapis zmian hydrologicznych i klimatycznych w obszarach krasowych polski południowej na podstawie badań izotopowych

Globalne ocieplenie okiem fizyka

SPIS TREŚCI KSIĄŻKI NAUKA O KLIMACIE

Środowiskowe skutki zakwaszenia gleb uprawnych. Witold Grzebisz Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu

EKOLOGIA OGÓLNA WBNZ 884. Wykład 2 Ziemia jako środowisko życia

Geochemia krajobrazu. pod redakcją Urszuli Pokojskiej i Renaty Bednarek

Lokalną Grupę Działania. Debata realizowana w ramach projektu. wdrażanego przez

Magnez. Wagowy udział pierwiastków w masie Ziemi. Wagowy udział pierwiastków w masie skorupy ziemskiej

Zagrożenie eutrofizacją i zakwaszeniem ekosystemów leśnych w wyniku koncentracji zanieczyszczeń gazowych oraz depozytu mokrego

Ekologia wód śródlądowych - W. Lampert, U. Sommer. Spis treści

Biogaz i biomasa -energetyczna przyszłość Mazowsza

grupa a Człowiek i środowisko

uczeń opanował wszystkie wymagania podstawowe i ponadpodstawowe

GLOBALNE CYKLE BIOGEOCHEMICZNE

Spis treści. 2. Życie biosfery Biogeneza i historia biosfery Przedmowa Wstęp... 15

1. Podstawowe prawa i pojęcia chemiczne

Obliczenia chemiczne

Reakcje utleniania i redukcji

Czym jest rozwój zrównowaŝony

Metody chemiczne w analizie biogeochemicznej środowiska. (Materiał pomocniczy do zajęć laboratoryjnych)

dr inż. Andrzej Jagusiewicz, Lucyna Dygas-Ciołkowska, Dyrektor Departamentu Monitoringu i Informacji o Środowisku Główny Inspektor Ochrony Środowiska

śycie na Ziemi i gdzie indziej

Zmiany w środowisku naturalnym

KrąŜenie materii i przepływ energii w ekosystemie. Piotr Oszust

Globalne ocieplenie okiem fizyka

Część I Zmiany klimatu

Podstawowe pojęcia i prawa chemiczne, Obliczenia na podstawie wzorów chemicznych

WPROWADZENIE ROZDZIAŁ PIERWSZY 1. EKOLOGIA ORGANIZMÓW CZYNNIKI KLIMATYCZNE Promieniowanie Promieniowanie jako czynnik

METODY PRZYGOTOWANIA PRÓBEK DO POMIARU STOSUNKÓW IZOTOPOWYCH PIERWIASTKÓW LEKKICH. Spektrometry IRMS akceptują tylko próbki w postaci gazowej!

2.01. Ewolucja chemiczna Ziemi

Relacje człowiek środowisko przyrodnicze

Teoretyczne i praktyczne aspekty obiegu węgla w Morzu Bałtyckim

Zadanie 3 Zapisz wzory sumaryczne głównych składników przedstawionych skał i minerałów. kalcyt kreda kwarc gips agat

KONKURS CHEMICZNY DLA UCZNIÓW GIMNAZJÓW

Procesy biologiczne i biochemiczne

Test kompetencji z chemii do liceum. Grupa A.

Obieg materii w skali zlewni rzecznej

KARTA PRZEDMIOTU. 1. NAZWA PRZEDMIOTU: Ekologia. 2. KIERUNEK: Wychowanie fizyczne. 3. POZIOM STUDIÓW: II stopień

Wapnowanie a aktywność biologiczna gleb

Każdy mieszkaniec Ziemi może ograniczyć emisję dwutlenku węgla do atmosfery DEBATA EKSPERCKA

ROZPORZĄDZENIE MINISTRA ŚRODOWISKA. z dnia 23 grudnia 2002 r.

EKOLOGIA OGÓLNA WBNZ 884

Szwedzkie Rozwiązania Gospodarki Biogazem na Oczyszczalniach Ścieków. Dag Lewis-Jonsson

Zespół Szkół Nr3 im. Władysława Grabskiego w Kutnie

SCENARIUSZ. Dlaczego. WODA kwitnie? Grupa wiekowa: szkoła podstawowa gimnazjum. P A K I E T E D U K A C Y J N Y P R O J E K T U EKOROB (

Pozaprodukcyjne funkcje stawów rybnych i moŝliwości ich ekonomicznej wyceny

SUBSTANCJE CHEMICZNE I ICH PRZEMIANY

BIOGEOCHEMIA dla Ochrony Środowiska Ch-OLo dla Studiów Biologiczno-Geograficznych WBNZ-407

SEMINARIUM UPRAWY ENERGETYCZNE W CENTRALNEJ I WSCHODNIEJ EUROPIE. Tytuł referatu Bioenergia w Polsce. Uprawy energetyczne w Polsce stan obecny

EKOLOGIA. Początek Wszechświata. Historia Ziemi. Historia świata w pigułce

Biogazownie w Polsce alternatywa czy konieczność

Zał.3B. Wytyczne w zakresie określenia ilości ograniczenia lub uniknięcia emisji zanieczyszczeń do powietrza

BADANIE WYNIKÓW NAUCZANIA Z CHEMII KLASA I GIMNAZJUM. PYTANIA ZAMKNIĘTE.

Układ klimatyczny. kriosfera. atmosfera. biosfera. geosfera. hydrosfera

Transkrypt:

EKOLOGIA dla BIOTECHNOLOGII BIOGEOCHEMIA

śycie biosfery = cykl redoks węgla DEPOZYCJA (ocean, osady) energia CO 2 energia REDUKCJA tylko Ŝywe organizmy PRODUKCJA (CH O) 2 n UTLENIANIE organizmy: szybko procesy abiotyczne: powoli DEKOMPOZYCJA DEPOZYCJA (złoŝa paliw)

CYKL WĘGLA ZMIANY KLIMATU ( GLOBAL CHANGE )

śycie biosfery = cykl redoks węgla DEPOZYCJA (ocean, osady) energia CO 2 energia REDUKCJA tylko Ŝywe organizmy PRODUKCJA (CH O) 2 n UTLENIANIE organizmy: szybko procesy abiotyczne: powoli DEKOMPOZYCJA DEPOZYCJA (złoŝa paliw)

ŹRÓDŁA I UJŚCIA METANU Tg/rok % bagna 115 21 pola ryŝowe 60 11 przeŝuwacze 80 15 spalanie 55 10 prod. gazu 45 8 termity 40 7 RAZEM 525 100 do gleby 30 +wolne rodn. 500 RAZEM 530 ----------------------------------------- zmierzony przyrost w atmosferze 44 Rośliny zielone? BILANS METANU W BIOSFERZE ambio 1992

BILANS METANU W BIOSFERZE Przed rozwojem przemysłu: 233 mln t/rok Mokradła 168 Spalanie biomasy 20 Termity 20 Oceany 15 Hydraty 10 Keppler & Roeckman Świat Nauki, marzec 2007 Nowe dane Obecnie: 600 mln t/rok Produkcja energii 110 PrzeŜuwacze 115 Mokradła 225 Hydraty 10 Oceany 15 Termity 20 Spalanie biomasy 40 Oczyszczalnie ścieków 25 Wysypiska 40 Roślinność 30-60?

Hydrat metanu

DUśY OBIEG WĘGLA Fotosynteza Wietrzenie krzemianów Zagrzebanie depozycja CaCO 3 C organiczny w osadach Metamorfizm diageneza Wietrzenie Metamorfizm diageneza C węglanowy w osadach Wulkanizm Subdukcja C płaszcza Subdukcja

C

BILANS WĘGLA W BIOSFERZE 10 9 ton/rok dopływy SPALANIE PALIW KOPALNYCH 6 do 7 DEFORESTACJA I ROLNICTWO 5.5 ± 0.5 2.5 ± 0.6 ujścia ROZPUSZCZANIE WĘGLANÓW 3.2 ± 0.2 W MORZU 50%? ROŚLINNOŚĆ LĄDOWA 10%? MATERIA ORGAN. GLEBY 10%? OSADY MORSKIE ( POMPA CUKROWA ) 30%? AKUMULACJA W POWIETRZU 3.2 ± 0.2 BRAKUJE 1.8 ± 1.3 Dane wg. Siegentaler & Sarmiento (około 2.5?)

MAŁY OBIEG WĘGLA HIPOTETYCZNY STAN RÓWNOWAGI

STAN NARUSZONEJ RÓWNOWAGI NP. W KARBONIE MAŁY OBIEG WĘGLA

OKRESY MASOWEJ DEPOZYCJI WĘGLA ZREDUKOWANEGO W FANEROZOIKU Zgrzebanie węgla Skały z zasobami węgla Globalna depozycja węgla Skały z zasobami węgla (%) Czas (miliony lat)

OBECNY STAN NARUSZONEJ RÓWNOWAGI MAŁY OBIEG WĘGLA

STĘśENIE CO 2 W ATMOSFERZE (rośnie, przyspiesza) http://www.esrl.noaa.gov/gmd/ccgg/trends/

http://www.esrl.noaa.gov/gmd/ccgg/trends/

17 lutego 1993 (Landsat 5) 21 lutego 2000 (Landsat 7)

Anomalie temperatury w stosunku do średniej wieloletniej

Prognoza zmian klimatu wg. raportu IPCC 2007

Zmiany zawartości CO 2 i zmiany klimatu: nic nowego pod słońcem

400-390 Zmiany zawartości CO 2 w atmosferze (ppmv) 400 tys. lat CAŁA HISTORIA CYWILIZACJI Zmiany średniej temperatury

Zmiany zawartości atmosferycznego CO 2 w kenozoiku

ZMIANY SKŁADU ATMOSFERY W FANEROZOIKU TLEN CO 2 Lane 2002 0,03 0,04%

Zmiany zawartości CO 2 w atmosferze i zmiany klimatu - Rekonstrukcja dla całego fanerozoiku

Wikipedia

ZMIANY KLIMATU: EPOKA LODOWCOWA I WSPÓŁCZESNOŚĆ

Mała epoka lodowa 1400-1850

Reakcja biosfery 1. Wpływ zmian klimatu na organizmy i ekosystemy 2. MoŜliwe sprzęŝenia dodatnie i ujemne

Znaczenie zmian klimatu Muchołówki Ŝałobne wracają do Holandii o zwykłym czasie (regulacja fotoperiodyczna), ale zmienione warunki klimatyczne w Europie zmuszają je do wcześniejszych lęgów. MoŜe dojść do wymierania gatunków (Both & Visser, Nature 411, 17.05.2001)

MoŜliwe sprzęŝenia dodatnie, sprzyjające dalszemu wzrostowi temperatury 1. Roztopienie lodów polarnych -> zmniejszenie albedo; 2. Uwolnienie CH 4 z wiecznej zmarzliny; 3. Przyspieszenie dekompozycji -> więcej CO 2 ; 4. Przyspieszenie metabolizmu roślin i zwierząt -> więcej CO 2 ; 5. Zwiększenie zawartości H 2 O w atmosferze.

MoŜliwe sprzęŝenia zwrotne ujemne, kompensujące wzrost temperatury 1. Szybsza ewaporacja -> chmury -> zwiększenie albedo; 2. Szybsza ewaporacja -> zwiększone opady śniegu -> zwiększenie albedo; 3. Zwiększona zawartość CO 2 -> przyspieszenie fotosyntezy. 4. Wzrost zawartości aerozoli siarczanowych -> zwiększone albedo [?]

Zmiany zawartości metanu spowodowane precesją i modyfikowane przez cywilizację

CO NAS TO OBCHODZI???????????????????????????????????????????

CO NAS TO OBCHODZI? Trzeba odróŝniać wpływ człowieka od zjawisk naturalnych. To jest trudniejsze, niŝ sądzono. MoŜemy zapobiegać tylko tym niekorzystnym zmianom, które sami wywołujemy. Zmiany naturalne trzeba umieć przewidywać i zapobiegać ich niekorzystnym skutkom - samych zmian zatrzymać nie potrafimy. Ocena znaczenia zmian globalnych dla człowieka nie naleŝy do domeny nauk przyrodniczych, polega bowiem na przyjęciu uzgodnionego systemu wartości.

śycie biosfery = cykl redoks węgla DEPOZYCJA (ocean, osady) energia CO 2 energia REDUKCJA tylko Ŝywe organizmy UTLENIANIE organizmy: szybko procesy abiotyczne: powoli (CH O) 2 n DEPOZYCJA (złoŝa paliw)

Fotosynteza podtrzymuje potencjał redoks w biosferze, napędzając obieg wielu pierwiastków ciepło Słońce (CH O) 2 n H S H 2 O NH 3 2 1 2 3 4 CO 2 FOTOSYNTEZA O 2 (CH O) 2 n CO 2 BAKTERIE NITRYFIKUJACE NO 3 - (CH O) 2 n CO 2 SO -- 4 BAKTERIE SULFURYZUJACE tryby.cdr

Skład chemiczny organizmów DNA,RNA, ATP Węglowodany Tłuszcze Białka Woda Związki chemiczne 2.7 1.5 0.9 1.2 3.7 P N O H C 0 0 5.1 3.0 1.3 O H C 20.2 3.5 0.4 0.4 2.5 O H C 20.1 12 3.6 1.4 17.5 S N O H C 57 83 90 94 75 O H świnia ryba grzyb Roślina Bakteria Zawartość w organizmach Pierwiastki

SUBSTRATY śycia Budowa biomasy DONOR ELEKTRONóW (REDUKTOR LUB SUBSTRAT ENERGETYCZNY) (CH O), H, NH, H S 2 2 3 AKCEPTOR ELEKTRONóW (UTLENIACZ) - -- O,NO,SO,CO 2 3 4 2 2 Energia (praca)

Przeciętny skład chemiczny wszystkich organizmów Ŝywych Pierwiastek Zawartość[% masy] O 52.429 C 39.346 H 6.590 N 0.502 Ca 0.378 K 0.229 Si 0.121 Mg 0.098 S 0.071 Al 0.056 P 0.052 Cl 0.050 Fe 0.039 Mn 0.021 Na 0.190

Przeciętne proporcje pierwiastków (C, N i P) w składzie ciała organizmów planktonowych C : N : P Zooplankton 103 : 16,5 : 1 Fitoplankton 108 : 15,5 : 1 Plankton łącznie 106 : 16 : 1

AZOT

OBIEG AZOTU

WIĄZANIE AZOTU PRZEZ SYMBIONTY ROŚLINA W SYMBIOZIE Lucerna Groch Inne motylkowe Olcha (symbiont:frankia) Kazuaryna [Senegal] Inne drzewa Rokitnik [wydmy] Azolla (symb.: Anabaena) [pola ryŝowe] Dryas drummondi [tundra] Sinica wolna Trichodesmium [oceany] kg N ha -1 rok -1 138-224 169-189 14-189 140-209 52 0.3-3 2-58 83-125 12

Rośliny motylkowe: łubin

Rhisobium

Azolla Anabaena

Olcha (Alnus glutinosa) + Frankia alnae

Trichodesmium

WIĄZANIE AZOTU ATMOSFERYCZNEGO W BIOSFERZE mln t/rok PRZEMYSŁ, NAWOZY 50-57 SPALANIE 20 WYŁADOWANIA ATMOSFERYCZNE 10 RAZEM NIE-BIOLOGICZNE 80-87 NATURALNE PROCESY NA UPRAWACH 89 LASY I TERENY NIELEŚNE 50-60 MORZA I OCEANY RAZEM BIOLOGICZNE 175-185 RAZEM 255-272

SIARKA

NASA/ MODIS CHMURY SIARKOWODORU WYDZIELANEGO PRZEZ GŁĘBINOWE BAKTERIE ANAEROBOWE (24.04.2002, PÓŁNOCNA NAMIBIA)

Dwutlenek siarki wydzielony w wybuchu Etny (26.X.2002) NASA/EOS/Aqua/AIRS

Wulkan Manam, erupcja 27/28.01.2005 DU= l.moli/cm 2 50 DU = ok. 1.5 g SO 2 /m 2

Obieg siarki mln t, mln t/rok

WPŁYW AEROZOLU SIARCZANOWEGO NA LOKALNE ZMIANY TEMPERATURY SPOWODOWANE EFEKTEM CIEPLARNIANYM 2.2 W/m 2 uwzgl.. SO 2 1.7 W/m 2 Wybuch wulkanu Pinatubo (1991): 20 mln t SO 2 Globalne ochłodzenie o 0.6 o C

FOSFOR

P

Szkielety fosforanowe kręgowców

FOSFOR JAKO CZYNNIK OGRANICZAJĄCY PRODUKCJĘ BIOMASY

Eksperyment ze sztucznym nawoŝeniem jeziora fosforem i azotem (góna część) lub samym azotem (dolna część). Widać zakwit glonów

Obieg fosforu Brak fazy gazowej!

śelazo

ferredoksyna

Gleby laterytowe Fe

Produktywność oceanów (NASA 2005) [nowa metoda] Wg. zawartości węgla Wg. chlorofilu Obliczona skorygowana produkcja netto

Korelacja opadu pyłu (Fe) i zawartości chlorofilu

Pyły przenoszone na Morze Śródziemne

EKSPERYMENT Z NAWOśENIEM PLANKTONU Fe

WAPŃ

Szkielety wapienne kręgowców

Szkielety Wapienne (muszle) bezkręgowców Planktoniczne otwornice z kredy niŝu polskiego MałŜe morskie

CYKL WAPNIA Wietrzenie skał krzemianowych CaSiO 3 + CO 2 + H 2 O Ca 2+ + 2HCO 3- + SiO 2 biologiczne przyspieszenie o 2 rzędy wielkości Tworzenie osadów morskich Ca 2+ 2HCO 3- CaCO 3 + CO 2 + H 2 O biologiczna kontrola: skorupki, rafy koralowe Procesy magmowe CaCO 3 + SiO 2 CaSiO 3 + CO 2 roczny obieg: 500 mln ton