BILANS WĘGLA A ZMIANY GLOBALNE (jeszcze raz)

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

EKOLOGIA dla BIOTECHNOLOGII BIOGEOCHEMIA

CYKL AZOTU W BIOSFERZE

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

Ekologia. biogeochemia. Biogeochemia. Przepływ energii a obieg materii

Ekologia. biogeochemia. Biogeochemia. Przepływ energii a obieg materii

prawo czynników ograniczających Justus von Liebig

GLOBALNE CYKLE BIOGEOCHEMICZNE obieg siarki

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

PODSTAWY FUNKCJONOWANIA ŚRODOWISKA - CYKLE BIOGEOCHEMICZNE

WYKRYWANIE ZANIECZYSZCZEŃ WODY POWIERZA I GLEBY

PROCESY BIOGEOCHEMICZNE NA LĄDACH

EKOLOGIA OGÓLNA WBNZ 884

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

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

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

GLOBALNE CYKLE BIOGEOCHEMICZNE obieg azotu i fosforu

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

EKOLOGIA dla BIOTECHNOLOGII. Wykład 2

Ocieplenie gobalne. fakty, mity, interpretacje...

Fizyka Procesów Klimatycznych Wykład 1

1. Podstawowe prawa i pojęcia chemiczne

Procesy biotransformacji

CHEMIA. Wymagania szczegółowe. Wymagania ogólne

Zanieczyszczenie Powietrza ŹRÓDŁA SKUTKI SUBSTANCJE ZANIECZYSCZAJĄCE

Chmura pyłu nad wulkanem Eyjafjoll, Fot. Jon Gustafsson AP

Biologiczne oczyszczanie ścieków

Ekologia ogólna dla biotechnologii itd. Wykład 1

AZOT I JEGO PROSTE ZWIĄZKI

BIOGEOCHEMIA A ZMIANY GLOBALNE

Wykład 10 17/12/2010 ver. 1 (28/12/2010)

Reakcje utleniania i redukcji

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

Kolokwium zaliczeniowe Informatyczne Podstawy Projektowania 1

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

EKOLOGIA dla BIOTECHNOLOGII EKOSYSTEMY

ĆWICZENIE NR 3 BADANIE MIKROBIOLOGICZNEGO UTLENIENIA AMONIAKU DO AZOTYNÓW ZA POMOCĄ BAKTERII NITROSOMONAS sp.

Analiza czynności życiowych bakterii i określanie roli tych procesów w środowisku przyrodniczym

Zn + S ZnS Utleniacz:... Reduktor:...

uczeń opanował wszystkie wymagania podstawowe i ponadpodstawowe

TYPY REAKCJI CHEMICZNYCH

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

Reakcje chemiczne. Typ reakcji Schemat Przykłady Reakcja syntezy

Nawożenie warzyw w uprawie polowej. Dr Kazimierz Felczyński Instytut Ogrodnictwa Skierniewice

I. Pobieranie próbek. Lp. Wykaz czynności Wielkość współczynnika

Podstawowe pojęcia i prawa chemiczne, Obliczenia na podstawie wzorów chemicznych

SKUTKI SUSZY W GLEBIE

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

Przedmiot: Biologia Realizowane treści podstawy programowej wymagania szczegółowe

Opracowała: mgr inż. Ewelina Nowak

CHEMIA I GIMNAZJUM WYMAGANIA PODSTAWOWE

Wymagania programowe na poszczególne oceny

Model fizykochemiczny i biologiczny

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

WYZWANIA EKOLOGICZNE XXI WIEKU

Obieg materii w skali zlewni rzecznej

Testowanie nowych rozwiązań technicznych przy rekultywacji Jeziora Parnowskiego

Chemia Grudzień Styczeń

BIOTECHNOLOGIA OGÓLNA

Eco-Tabs. Nowa technologia w bioremediacji silnie zeutrofizowanych zbiorników wodnych

I. Substancje i ich przemiany

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

Biologia środowiska PRACA ZBIOROWA POD KIERUNKIEM: prof. Anny Grabińskiej-Łoniewskiej prof. Marii Łebkowskiej

Jeziora nie tylko dla żeglarzy

Wapnowanie a aktywność biologiczna gleb

Wymagania programowe na poszczególne oceny chemia kl. I

Podstawowe pojęcia i prawa chemiczne

Elektrofiltry dla małych kotłów na paliwa stałe. A. Krupa A. Jaworek, A. Sobczyk, A. Marchewicz, D. Kardaś

I II I II III II. I. Wartościowość pierwiastków chemicznych. oznacza się cyfrą rzymską. tlenek żelaza (III) C IV O II 2

ROZPORZĄDZENIE MINISTRA ŚRODOWISKA. z dnia 23 grudnia 2002 r.

Spis treści. Przedmowa 9 ROZDZIAŁ I

Polityka energetyczna w UE a problemy klimatyczne Doświadczenia Polski

grupa a Człowiek i środowisko

MONITORING PRZEGLĄDOWY

Pracownia Chemicznych Zanieczyszczeń Morza Instytut Oceanologii PAN

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

ROLNICZE ZAGOSPODAROWANIE ŚCIEKU POFERMENTACYJNEGO Z BIOGAZOWNI ROLNICZEJ - OGRANICZENIA I SKUTKI. Witold Grzebisz

Wymagania edukacyjne na poszczególne oceny: I. Substancje i ich przemiany

Wymagania programowe na poszczególne oceny w klasie pierwszej. I. Substancje i ich przemiany

Szczegółowy opis treści programowych obowiązujących na etapie szkolnym konkursu przedmiotowego z chemii 2018/2019

Wymagania edukacyjne na poszczególne oceny - klasa I a, I b, I c, I d. I. Substancje i ich przemiany. Ocena dopuszczająca [1]

TYPY REAKCJI CHEMICZNYCH

Wymagania programowe na poszczególne oceny z chemii dla klasy 1 gimnazjum. I. Substancje i ich przemiany

Wymagania edukacyjne z chemii dla klasy I oparte na Programie nauczania Chemia Nowej Ery

Chemia - laboratorium

Wymagania programowe na poszczególne oceny z chemii w kl.1. I. Substancje i ich przemiany

Klasa 1 Wymagania programowe na poszczególne oceny. I. Substancje i ich przemiany

Energetyka odnawialna w procesie inwestycyjnym budowy zakładu. Znaczenie energii odnawialnej dla bilansu energetycznego

nazywa wybrane elementy szkła i sprzętu laboratoryjnego oraz określa ich przeznaczenie (4)

Optymalne nawożenie jagody kamczackiej. Dr Andrzej Grenda, Yara Poland

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

Wykład 5 Biotechnologiczne metody pozyskiwania i ulepszania surowców

Jednostki Ukadu SI. Jednostki uzupełniające używane w układzie SI Kąt płaski radian rad Kąt bryłowy steradian sr

UKŁAD OKRESOWY PIERWIASTKÓW

Główne zagadnienia: - mol, stechiometria reakcji, pisanie równań reakcji w sposób jonowy - stężenia, przygotowywanie roztworów - ph - reakcje redoks

Zmiany w środowisku naturalnym

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

CYKL: ZANIECZYSZCZENIE POWIETRZA

EKOLOGIA OGÓLNA WBNZ 884

Ekologia. martwa materia organiczna w ekosystemach i dekompozycja. Rozmieszczenie materii organicznej (na ha) w ekosystemie las liściasty w Belgii

Transkrypt:

BILANS WĘGLA A ZMIANY GLOBALNE (jeszcze raz)

Nauka, pseudonauka, ideologia: Bilans węgla w biosferze i zmiany klimatu Wzrost zawartości CO 2 w atmosferze: poza dyskusją Zmiana parametrów efektu cieplarnianego: poza dyskusją Udział człowieka w zwiększeniu zawartości CO 2 w atmosferze: dobrze udokumentowany Długotrwała tendencja do ocieplenia globalnego : dobrze udokumentowana Ilościowy udział człowieka w obecnych zmianach klimatu: problem nadal otwarty Prognozy zmian klimatu: hipotetyczne Możliwość zahamowania zmian klimatu:???????? Co robić? Pytanie spoza domeny nauki!

Nauka, pseudonauka, ideologia: Bilans węgla w biosferze i zmiany klimatu Co robić? Pytanie spoza domeny nauki! Odpowiedź: Dotyczy wartości: etycznych, ekonomicznych, estetycznych Polega na dokonaniu wyborów wg wartości Nauka daje podstawy do przewidywania skutków tych wyborów daje narzędzia do realizacji wybranych opcji Nauki nie wolno zakłamywać w celu uzasadnienia wyborów wg wartości

EKOLOGIA OGÓLNA WBNZ 884 Wykład 5 Obieg pierwiastków (Biogeochemia)

2007

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

SUBSTRATY ŻYCIA 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 żywych 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 Cr, Mo, Co, Cu, Zn, I, Se, Sn, Cd, V (ok. 25)

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

SPRZĘŻENIE CYKLI REDOKS W BIOSFERZE NH 3 O 2 CO 2 H 2 O CH 2 O H 2 S SO 4 -- NO 3 - Fotosynteza podtrzymuje potencjał redoks w biosferze, napędzając obieg wielu pierwiastków

AZOT

Cykl redox azotu N 2 O nitryfikacja warunki tlenowe NH 4 + dezaminacja NO 3 - wiązanie N 2 N 2 asymilacja R-NH w białkach NO 2-85% N 2 O

OBIEG AZOTU

Brodawki korzeniowe na łubinie

Olcha Alnus glutinosa Frankia sp.

Azolla sp. Anabaena sp.

Trichodesmium sp. Wolnożyjąca sinica morska

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

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 36 RAZEM BIOLOGICZNE 175-185 RAZEM 255-272

BILANS AZOTU mln t/rok

SUMARYCZNY BILANS AZOTU

PODZIAŁ PULI AZOTU NA LĄDACH Gdzie jest azot biosfery? 3.4 10 5 mln ton Zwierzęta Mikroby Rośliny Biomasa Nieorganiczne Organiczne W MORZACH 2,3 10 7 mln ton Nieorganiczna Organiczna Biomasa 0,1 Inne N2

POWIĄZANIE OBIEGU AZOTU Z OBIEGIEM WĘGLA I TLENU 85% Chromidium Bacillus Spirillum Vibrio DENITRYFIKACJA Fe, Mo O 2 15% 10% C ENERGIA ZE SPALANIA CH 2 O, ZUŻYTA NA PRACĘ UTLENIACZ: NO 3 - HETEROTROFY REDUKCJA ASYMILACYJNA W ROZTWORZE NH 4 + CO 2 CH 2 O -NH 2 NO 3 - W FAZIE GAZOWEJ Mo +energia! N 2 O N 2 +energia! Chlorobium Azotobacter Fe, Mo, Co Nitrosomonas Nitrobacter Nitrococcus ENERGIA ZE SPALANIA NH 4, ZUŻYTA NAPRODUKCJĘ AUTOTROFY O 2 NITRYFIKACJA

AZOT

mln t SIARKA

H 2 S S warunki tlenowe sulfuryzacja SO 4 2- R-SH w białkach S Cykl redoks siarki

LOTNE ZWIĄZKI SIARKI W ATMOSFERZE SO 2 H 2 S CS 2 osmoza (DMSP) (CH 3 ) 2 S Siarczek dwumetylu (DMS) COS Siarczek karbonylu najbardziej rozpowszechniony lotny związek siarki w atmosferze

CLAW* hypothesis * Charlson, Lovelock, Andreae, Warren, 1987

mln ton/rok

Obieg siarki w biosferze mln t, mln t/rok Roczny przepływ rzędu 10 8 t (podobny jak N)

Termofile, chemoautotrofy Sulfolobus (Archaea), Thiobaccillus thiooxidans Thiobaccilus denitrificans - utlenia siarkowodór redukując azot

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

Mikroorganizmy redukujące siarkę (desulfuryzacja) różne bakterie Archaeoglobus (Archaea) termofil

SIARCZAN ROZPUSZCZONY W OCEANIE Bakterie desulfur. dyskryminują 34 S CH 2 O CO 2 Fotoautotrofy siarkowe Dyskryminacja izotopów siarki przez bakterie desulfuryzacyjne wykorzystujące siarczan jako utleniacz SIARCZAN OSAD (gips) δ 34 S=+17 SIARCZEK OSAD (piryt) δ 34 S= -18

Mln lat Współczesny ocean Sygnał izotopowy siarki w osadach morskich (siarczany) fanerozoiku wysoka aktywność morskich beztlenowców wysoka aktywność fotoautotrofów

WYBUCH WULKANU NYIRAGONGO

WPŁYW AEROZOLU SIARCZANOWEGO NA LOKALNE ZMIANY TEMPERATURY SPOWODOWANE EFEKTEM CIEPLARNIANYM Efekt cieplarniany (CO 2 ): 2.1 W/m 2 efekt albedo (SO 2 ) -0.54 W/m 2 Bilans: + 1.8 W/m 2 Pinatubo (1991) 20 mln t SO 2 Globalne ochłodzenie o 0,6 o C

Źródła hydrotermalne Ryftia sp.

ŻYWE ORGANIZMY 2600 MARTWA MATERIA ORGANICZNA atmosfera 3,6-9,3? 0,07 170-237 136 ryby, guano 930-1300 21 0,3? ŻYWE ORGANIZMY 50-120 MARTWA MATERIA ORGANICZNA 650 1000 Obieg fosforu mln t mln t/rok nawożenie 160 PO 4 NIEORG. W GLEBIE 96000 ZŁOŻA KOPALNE 19000 wietrzenie 12,6 P GŁĘBINOWY 80000 21 OSADY GŁĘBOKOMORSKIE 8400 mld ton Brak fazy gazowej! Wg. Pierron 1979 Schlesinger 1991

ŚWIATOWE ZŁOŻA FOSFORU ZOSTANĄ WKRÓTCE WYCZERPANE Zapas: 63 10 9 t

GLOBALNY ZAPAS FOSFATÓW Σ = 63 10 9 t Nature 461,8 Oct. 2009

P

P

FOSFOR JAKO CZYNNIK OGRANICZAJĄCY PRODUKCJĘ BIOMASY Współzależność między letnim poziomem cząsteczek chlorofilu (wskaźnik obfitości fitoplanktonu), a całkowitym stężeniem fosforu w różnych jeziorach. Skala logarytmiczna. [Wg Moss, 1988, z Andrews et al. 1999]

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

Fe ŻELAZO

Pyły przenoszone na Morze Śródziemne

Średnie tempo depozycji pyłów (g m -2 rok -1 )

Korelacja opadu pyłu (Fe) i zawartości chlorofilu

EKSPERYMENT Z NAWOŻENIEM OCEANU ŻELAZEM