Ekofyziologie rostlin a mikroklima porostu (fotosyntéza a transpirace jsou spřaženy, vliv CO2, teploty a vlhkosti vzduchu) Miloš Barták podzim 2012 Ústav experimentální biologie Oddělení fyziologie a anatomie rostlin PřF MU, UKB, Kamenice 5, 625 00 Brno Isolines of CO2 concentration in a stand * ~AUT0041 Stoma Výměna plynů mezi rostlinou a okolím: CO2 H2O 92462b * (Ci/Ca) T Mezibuněčný CO2 Vnější CO2 v okolí listu Limitace koncentrací RuBP karboxylace nasycena Parciální tenze CO2 v mezibuněčném prostoru [Pa] Kompenzační koncentrace CO2 mezibuněčný CO2 v listu vnější CO2 v okolí listu Teplota 25oC Ozářenost 1200 mol (kvant) m-2s -1 snížení odporem při difuzi CO2 do listu a v něm limitace koncentrací RuBP karboxylace nasycena C3- rostliny C4- rostliny koncentrace CO2 [obj.%] při 21 kPa O2 C4- rostliny při všech tenzích O2 G C3 G C4 Koncentrace CO2 v buňkách pochev svazků cévních u C4 rostlin Koncentrace CO2 ve vzduchu * Ekologie fotosyntézy - zásobení vodou ~AUT0077 index_4 Přístroje a metody měření transpirace ciras2 hfd1 Infračervené Analyzátory plynů Měření změny vlhkosti v listové komoře Měření rychlosti toku Vody stonkem (kmenem) Metoda tepelného Pulsu Metoda deformace Tepelného pole Spektrální metody Letecké, satelitní Multispektrální snímky Transpiration measurement system source: www.adc.com * ag Současné potometry ve výzkumu a výuce 52990001 PIC00006 Typy potometrů Ganong's Potometer Darwin's Potometer Gaurrea's Potometer Princip potometru * Potometer.png evergreen twig in tube Potometer.gif (6462 bytes) Potometrie * Potometer (z řeckého ποτό = pít a μέτρο = měřit)-někdy označován jako "transpirometer" - je zařízení používané pro měření rychlosti příjmu vodydo listových výhonů či stonků Příčinami příjmu vody vody jsou fotosyntéza a transpirace Potometery je často obtížné nastavit. Všechno musí být zcela vodotěsné, aby nedošlo k žádnému úniku vody. * Existují dva hlavní typy používaných potometerů - bublinový potometer (jak je uvedeno níže), a hmotový potometer. Hmotový potometer se skládá z rostlin s kořeny ponořené do kádinky. Tato kádinky je pak umístěna na digitální váhy; čtením lze určit množství vody, kterou rostlina ztratila transpirací. * lysimeter WLEF * Indirect Evapotranspiration Estimation 1.Temperature-Based a.Cannot resolve time intervals less than monthly b.Ignore processes 2.Energy Balance a.Simple b.Relies on differences between uncertain quantities c.Unreliable for large vapor pressure gradients 3.Mass Transfer a.Uses reliable micrometeorological measurements b.Data collection difficult for multiple measurement sites 4.Combination Methods a.Combines benefits of energy balance and mass transfer b.Data intensive Kombinovaná metoda * Combination Formula (Penman, 1948) Energy Mass Transfer Vertical Transport Penman-Monteith (Monteith,1965) Kombinovaná metoda –λv = Latent heat of vaporization. Energy required per unit mass of water vaporized. (J g−1) –Lv = Volumetric latent heat of vaporization. Energy required per water volume vaporized. (Lv = 2453 MJ m−3) –E = Mass water evapotranspiration rate (g s−1 m−2) –ETo = Water volume evapotranspired (mm s−1) –Δ = Rate of change of saturation specific humidity with air temperature. (Pa K−1) –Rn = Net irradiance (W m−2), the external source of energy flux –G = Ground heat flux (W m−2), usually difficult to measure –cp = Specific heat capacity of air (J kg−1 K−1) –ρa = dry air density (kg m−3) –δe = vapor pressure deficit, or specific humidity (Pa) –ga = Conductivity of air, atmospheric conductance (m s−1) –gs = Conductivity of stoma, (m s−1) –γ = Psychrometric constant (γ ≈ 66 Pa K−1) * stomata%201 Stomata stomata1 Tradescantia sp. p020 Fotosyntéza – carbon dioxide influx into a leaf, resistances ~AUT0128 rbl rst rmes rchl * http://plantsinaction.science.uq.edu.au/edition1/?q=content/15-3-1-water-use-ef-ciency-crops Fig%2015 figure Daily courses of stomatal conductance (for CO2 uptake and H2O outflow) Quercus ilex Niinemets Ü et al. J. Exp. Bot. 2009;60:2271-2282 © The Author [2009]. Published by Oxford University Press [on behalf of the Society for Experimental Biology]. All rights reserved. For Permissions, please e-mail: journals.permissions@oxfordjournals.org Polední deprese fotosyntézy Midday depression Of photosynthetsis Variation in stomatal conductance (a) and leaf irradiance and temperature (b) in drought-stressed Mediterranean evergreen sclerophyll species Quercus ilex, and comparison of fitting of diurnal variations in net assimilation rate using the parameterization based on Ci response curves (c, e) and on the basis of CC (d, f). The measurements were conducted in Castelporziano, Italy in August 1994 when the plants suffered from severe drought (Bertin et al., 1997; Seufert et al., 1997; Niinemets et al., 2002a). Best-fit values of biochemical model parameters used in these simulations (at 25 °C) were: Rd=0.8 μmol m−2 s−1, Vcmax=41.1 μmol m−2 s−1, and Jmax=102.7 μmol m−2 s−1 for the A/Ci approach (c–e), and gm=0.08 mol m−2 s−1, Rd=0.8 μmol m−2 s−1, Vcmax=113.8 μmol m−2 s−1, and Jmax=207.4 μmol m−2 s−1 for the A/CC approach. These values were scaled to different temperatures using the shapes of Vcmax versus temperature from Niinemets and Tenhunen (1997) and Rd and Jmax versus temperature from Niinemets et al. (2002b). Světelná křivka fotosyntézy * Source: * http://www.studyblue.com/notes/note/n/lect-56/deck/1973518 lecture051328658114239 * Semidesert plants 1-s2 Daily courses (evapotranspiration) in semiarid plants Stomatal patchiness * Mott et Butler 2001 1-s2 1-s2 * stomata%201 Open_Stomata 2007 Dub (Quercus robur), * english-oak-leaf-pores-or-stomata--quercus-robur--80200288-l 408656aa Cross section of Lasallia pustulata - marginal thallus part - intermediate part - pustulus