KOLOBH LTEK V EKOSYSTMU II Digitln uebn materil
KOLOBĚH LÁTEK V EKOSYSTÉMU II Digitální učební materiál byl vytvořen v rámci projektu Inovace a zkvalitnění výuky na Slovanském gymnáziu CZ. 1. 07/1. 5. 00/34. 1088
OBSAH • Koloběh dusíku • Koloběh fosforu • Eutrofizace vod
Zopakování pojmů: ? Co jsou to biochemické cykly? Cyklické děje, dochází k přesunu a k využití prvků nebo látek mezi živými organismy a neživými složkami systému ? Co je důležitým faktorem pro koloběh vody? Sluneční energie ? V jaké podobě je uložena energie v ekosystému ve sloučeninách? V organických sloučeninách v makroergních vazbách ? Jaký je odborný termín pro organismy, které rozkládají mrtvou organickou hmotu a přeměňují organické sloučeniny na jednodušší anorganické? Destruenti, dekompozitoři.
Koloběh dusíku • Zdrojem plynného dusíku - atmosféra • V atmosféře 78% dvouatomového dusíku N 2 • Většina organismů tento volný vzdušný dusík nedokáže přijímat • Nutná fixace dusíku přes mikroorganismy = přeměna na dusičnany • Mikroorganismy: ü Hlízkové bakterie (rod Rhizobium a Bradyrhizobium) v symbióze s kořeny bobovitých rostlin ü V půdě volně žijící Azotobacter • Molekuly volného dusíku naruší také silné elektrické výboje (blesky za bouřky)
Obr. 1
Příjem dusíku rostlinami • Ve formě: ü Nitrátových aniontů NO 3ü Amonných kationtů NH 4+ • Využití = pro tvorbu organických sloučenin ? Vyjmenujte 2 typy organických sloučenin, které obsahují ve své molekule dusík. Proteiny (bílkoviny, z aminokyselin), nukleové kyseliny (dusíkaté báze)…
Příjem dusíku živočichy • Příjem dusíku s potravou • Využití: pro tvorbu vlastních bílkovin • Z části vyloučen (organismus se zbavuje jedovatého amoniaku, který vzniká při metabolismu) • Podle vylučované sloučeniny s obsahem amoniaku: ü Amonothelní organismy = vylučují kationty NH 4+ ü Urikothelní organismy = Kyselina močová (ptáci, plazi) ü Ureothelní organismy = Močovina (ryby, savci včetně člověka)
Přeměny dusíkatých sloučenin • Z mrtvé organické hmoty = z organických sloučenin – přes mikroorganismy a houby (destruenti, dekompozitoři) přeměněn na anorganickou sloučeninu = amoniak NH 3 • Nitrifikační bakterie – převádějí amoniak na dusitany NO 2 - nebo dusičnany NO 3 • Denitrifikační bakterie – redukují dusičnany NO 3 - přímo na plynný dusík • Člověk se podílí přihnojováním půd
Koloběh dusíku v akváriu (vodním prostředí Obr. 4 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. Potrava a živiny s obsahem dusíku Produkce močoviny a amoniaku rybami Bakterie Nitrosomonas přemění amoniak na dusitany Bakterie Nitrospira přemění dusitany na dusičnany Evaporace Světlo z hladiny Bakterie Vodní rostliny produkují kyslík Ryby se zbavují nadbytku CO 2
Hlízkové bakterie • Na povrchu kořenů bobovitých rostlin • Rod Rhizobium a Bradyrhizobium • V hlízkách barvivo leghemoglobin = snižuje obsah kyslíku v hlízce • Enzym nitrogenáza – účinný v anaerobním prostředí (v molekule atom Fe a Mo) Obr. 5
Koloběh fosforu • Hlavním zdrojem = fosfátové nerosty • Do prostředí se uvolňuje: ü Zvětrávání ü Činnost mikroorganismů • Hlavní zásoby fosforu: ü Apatit (fosfátové bazické horniny) ü Guano – trus mořských ptáků ü Ve vodě – fosforečnany (např. Fe. PO 4)
Koloběh fosforu • Rostliny – fosfor z rozpuštěných fosfátů z půdy (v H 2 PO 4 -) • Živočichové – fosfor spolu s potravou • Organický fosfor z uhynulých organismů = mikroorganismy přeměněn na fosfáty → uvolňují se do vody nebo půdy • Člověk se podílí přihnojováním půd
Eutrofizace vod Obecně – proces znehodnocení a zhoršování kvality povrchové vody (stojatých a tekoucích) = eutrofizace vod Projevy eutrofizace: 1. Zvýšený obsah sloučenin dusíku a fosforu 2. Dochází k přemnožení řas a sinic (zvýšení biologické produkce ) 3. Zarůstání vodního biotopu 4. Nedostatek kyslíku, hromadění jedovatých plynů, toxinů • Obr. 6 Obr. 7
Obr. 8
Eutrofizace vod • Přirozená eutrofizace – obohacení vody o biogenní prvky z půdy, z rozkladu odumřelých organismů atd. • Indukovaná eutrofizace (antropogenní) – přísun biogenních prvků odpadními vodami nebo přísunem hnojiv = projev působení člověka • Vodní květ – monokultury sinic → ve spodních vrstvách deficit kyslíku, naopak zvýšení koncentrace Fe a Mn, případně i tvorbě plynů jako sulfan H 2 S a methan CH 4
Opakování pojmů: 1. Člověk patří mezi organismy: a) Amonothelní b) Ureothelní c) Urikothelní 2. Termín pro eutrofizaci vod způsobenou člověkem: a) Antropomorfní b) Antropogenní c) Inhibující d) Indukovaná 3. Vodní květ způsobuje: a) Zvýšení koncentrace Fe a Cr b) Tvorba jedovatých plynů methanu CH 4 a sulfanu N 2 O c) Snížené množství kyslíku 4. Hlavní zásoby fosforu v přírodě jsou: a) Apatit b) Guano c) Fosfan 5. Denitrifikační bakterie způsobují: a) Přeměňují dusičnany NO 3 - na plynný dusík b) Přeměňují amoniak na dusitany NO 2 - nebo dusičnany NO 3 c) Přeměňují vzdušný dusík na dusičnany NO 3 - 1. 2. 3. 4. 5. B B, D C B A
Použité zdroje • JELÍNEK, Jan a ZICHÁČEK, Vladimír. Biologie pro gymnázia: (teoretická a praktická část). 7. aktualiz. vydání. Olomouc: Nakladatelství Olomouc, 2004, 573 s. , barevné přílohy. ISBN 80 -718 -2177 -2. • ROSYPAL, Stanislav. Nový přehled biologie. 1. vyd. Praha: Scientia, 2003, 797 s. ISBN 80 -718 -3268 -5. • BENEŠOVÁ, Marika; HAMPLOVÁ, Hana; KNOTOVÁ, Kateřina. Odmaturuj z biologie. 2. přepracované vydání. Brno: Nakladatelství Didaktis, 2013, 256 s. ISBN 978 -80 -7358 -231 -9. Obrazová dokumentace Obr. 1 http: //commons. wikimedia. org/wiki/File: Nitrogen_Cycle. jpg? uselang=cs Obr. 2 http: //commons. wikimedia. org/wiki/File: Carbon_Cycle-animated_forest. gif Obr. 3 http: //commons. wikimedia. org/wiki/File: Carbon_cycle-cute_diagram. svg Obr. 4 http: //commons. wikimedia. org/wiki/File: Aquarium-Nitrogen. Cycle. png? uselang=cs Obr. 5 http: //commons. wikimedia. org/wiki/File: Soybean-root-nodules. jpg
Obr. 6 http: //commons. wikimedia. org/wiki/File: Cyanobacterial_Scum. JPG? uselang=cs Obr. 7 http: //commons. wikimedia. org/wiki/File: Cyanobacteria. Lamiot 2009_07_26_237. j pg? uselang=cs Obr. 8 http: //commons. wikimedia. org/wiki/File: Scheme_eutrophication_cs. svg? uselang= cs
- Slides: 18