Radiace elektromagnetické vlnění je hlavním zdrojem tepelné a chemické energie na zemi záření o různých vlnových délkách čím kratší délka tím větší energie záření o krátkých vlnových délkách je ionizující
Ionizující záření i UV může způsobovat poškození DNA a vznik mutací
Kosmické zá ení 90% (jádra vodíku) 9% jádra héhia (alfa ástice) 1% elektrony energie kosmického zá ení 1020, nejv tší urychlova e na zemi doká í 1012 - 1013eV jedna ástice a 50 J, (tenisový mí ek urychlený na 42 m/s. cca 150 km/h) dávka pro nechrán ného lov ka v meziplanetátním prostoru 400 to 900 mSv /rok na zemi 2.4 mSv 30 m síc mise na Mars 460 mSv (Solar Maximum) to 1140 mSv (Solar Minimum). Doporu ená maximální celo ivotní dávka pro orbit je 1 to 4 Sv
Kosmické záření je odstíněno magnetickým polem země Van Alenovi pásy
Pobyt ve vysokých nadmořských výškách dávku kosmického záření Dalším zdrojem ionizujícího záření je radioaktivní rozpad
Přirozené rozpadové serie Thorium 252Cf 248Cm 244Pu 240U 240Np 244Cm 240Pu 236U 232Th 228Ra 228Ac 228Th 224Ra 220Rn 216Po 212Pb 212Po 208Tl 208Pb
Radium 238U 234Th 234Pa 234U 230Th 226Ra 222Rn 218Po 218At 218Rn 214Pb 214Bi 214Po 210Tl 210Pb 210Bi 210Po 206Tl 206Pb
Actinium 239Pu 235U 231Th 231Pa 227Ac 227Th 223Fr 223Ra 219Rn 215Po 215At 211Pb 211Bi 211Po 207Tl 207Pb
Neptunium
Detekce ionizujícího záření Forofrafická deska Gaigermulerův počítač Photostimullace P (PSPs) Scintilátor NaI Direct semiconductor detectors (silicon or germanium doped with lithium, Si(Li) or Ge(Li)). X-ray převedeny na electron-hole ya níyké teplotz je možno detegovat X-ray energy spectrum X-ray spectroscopy Excitace oka
7
Sluneční záření UV světelné IR
< 400 nm 400-750 nm > 750 nm
48
45
UV záření UVA 315-400 nm tvorba vitaminu D redukce pohl. hormonů UVB 280-315 nm spálení pokožky UVC 100-280 nm germicidní účinky rakovina kůže, většinou je pohlceno ozónovou vrstvou, významné umělé zdroje Poměr ve slunečním záření A:B:C 1500:1:0 UV záření vede ke zkracování internodií u rostlin, zvyšuje produkci fenolických látek a flavonů to může omezovat herbivory
Viditelné záření viditelné lidským okem (všechny barvy duhy) fialová 400-430 modrá 450-480 zelená 515-520 žlutá 575 590 červená 620-750
Zároveň zahrnuje fotosynteticky aktivní radiaci FAR
Lidské oko (Rhodopsin)
Většina hmyzu
Včely denní motýly
Infračervené záření hlavní zdroj tepla
nad 1400nm neprostupuje vodou nad 3000 nm neprostupuje křemeným sklem
Skleníkový efekt
Sluneční konstanta1390 W m-2
Informační význam záření Ladění cyrkadiálního rytmu Délka dně slouží k určení doby roku (datum) to rozhoduje o Fyziologických procesech nástup ukončení diapauzy etc. Nástup kvetení u rostlin.
12:12
Voda • • • •
Zajímavé vlastnosti vody a vodní prostředí Vodní pára Déšť a výpar vody Voda v půdě
Malý test co víte o vodě • • • • •
1) Voda se smršťuje když zmrzne 2) Voda má vysoké povrchové napětí. 3)V kyselině sírové lze rozpustit více věcí než ve vodě 4)Dešťová voda je nejčistší na světě 5) Na ohřátí vody z pokojové teploty na 100oC potřebujeme více tepla než na odpaření stejného množství tepla o teplotě 100oC • 6) Mořská voda je poněkud alkaličtější než většina přirozené sladké vody • 7) Toto je typický tvar dešťové kapky • 8) Voda se vaří dříve na vrcholu Sněžky než u moře
Voda má vysoké povrchové napětí 71,9 mN/m Velké skupenské teplo varu 2255 J/g tuhnutí 333 J/g Největší hustotu při 4oC Velkou rozpouštěcí schopnost Velkou tepelnou kapacitu 4,18 kJ/kg K jako led ale jen 2,04 4,18 kJ/kg K
• • • • • •
Voda jako rozpoštědlo řeky (Acid) moře (Alkaline) Pro uhličitany(CaCo3) higher solubility lower solubility H+ OH+ CaCO3 + H+ + HO- ~ Ca2+ + HCO3
Organismy
a
Exkrece zředěné močoviny aktivní transport solí
voda sladká
Aktivní transport vody žábrami slaná Akumulace močoviny v těle
suchozemci
• • • •
0 < Fresh < 1‰ do 1000 (5000) µS/cm 1‰< Brackish < 10‰ 10‰< Saline < 35‰ 10-33 0000 µS/cm 35‰< Brine
Bilance vody Příjem
Ztráty Vylučováním
Potravou pitím
Aktivní transport přes kutikulu
amoniak
močovina
kys. močová
Povrchem těla pocení, nepropustné povrchy - kutikula
Dýcháním ochlazení výdech vzduchu
Kapilární a kondensační voda
Povrchové napětí délka (m)
Dominantní síla
10-10 to 10 –5
Browův pohyb
10-5 to 10 –3
Koheze
> 10 –3
gravitace
Voda ve vzduchu
tlak vodní p. Relativní vlhkost= tlak nas. v.p
Rosný bod teplota při níž aktuální obsah vodní páry ve vzduchu představuje bod nasycení
Temperature Degrees Celsius
Vapor (g) per Kilogram of Dry Air
50
88.12
40
49.81
30
27.69
20
14.85
10
7.76
0
3.84
Vznik stážek pokles teploty pod rosný bod nebo nárůst vlhkosti kondenzační povrch, kondenzační jádra aby srážky (déšť ) mohl padat k zemi musí mít kapky určitou velikost 0,001mm 0,01 mm 0,1mm 1mm 3mm 8mm
2,7mm/s 27mm/s 25cm/s 4m/s 7m/s 8m/s
nepadá nepadá mrholení slabý déšť liják největší kapky
Pijáci rosy
Voda v půdě
Z fyzikálního hlediska je to třífázový systém složený z pevné tuhé a plynné fáze
0 A
B
cm Water Suction Pressure
pF
Atmospheres
0 - 300
0 - 2.5
0 - 0.3
Capillary Water
300 - 15,000
2.5 - 4.2
15 - 150
Osmotic Water
15,000 - 150,000
4.2 - 5.2
15 - 150
>150,000
>5.2
>150
Gravitational Water
Hygroscopic Water
Minerální podíl částice různé velikosti
písek (>0,02mm) prach (silt)
jíl (<0,002mm)
nasycení polní vodní kapacita bod vadnutí suchá půda
sací tlak (kPa) 0.1 10-33 1500 105
průměr pórů 3mm 3-4µm 0.2µm -
Globální distribuce vody
Vzduch a výměna plynů
Aerobní respirace 38 ATP molekul Fermentace 2 ATP molekuly
C6H12O6 (aq) + 6O2 (g) 6CO2 (g) + 6H2O (l) Hc -2880 kJ C6H12O6 2CH3CH2OH + 2CO2 118 kJ/mol C6H12O6 2C3H6O3
Další možné akceptory elektronů
glucose + 3NO3- + 3H2O glucose + 3SO42- + 3H glucose + 12S + 12H2O
6HCO3- + 3NH4 -1796 kJ 6HCO3- + 3SH- -453 kJ 6HCO3- + 12HS- +18H -333 kJ
CO2 + 4 H2
CH4 + 2H2O
136 kJ/mol
CH3COOH
CH4 + CO2
36kJ/mol
se zvětšující se velikostí roste potřeba O2 více než povrch, větší organismy musí zvětšovat resp. povrchy a udržovat malou difúzní vzdálenost 150mm Hg
2mm Hg
ve vzduchu zpravidla okolo 20% O2 CO2 350ppm půdní vzduch CO2 1% pokles O2 ve vodě závisí na teplotě, parciálním tlaku plynu a rozpustnosti plynu v krvi hemoglobin jen krevní plazma rozpustí 3ml O2 L ale v L krve s hemoglobinem 200ml O2 hemoglobin 4 protejnové subjednotky kažná 17kDa (68 kDa) Hemocianin subjednotky 75 kDa tvoří řetězce 1500 kDa při nízkém parc. Tlaku je hemocyanin učinější
Plastronové dýchání
T oC 0 10 20 30
O2 % 4.9 3.8 3.1 2.6
02 CO2 02
02
specifická potřeba 02 různá žížala 0.08 ml /g /h kolibřík 40 ml/g/h u ekdotdermů navíc silně závislá na teplotě ale anaerobní podmínky často znamení víc než jen nedostatek 02 redukce S vznik toxických látek
lift Pohyb trust
odpor tíha
Plavání Vznášivost odpor těla
vs průměrná rychlost kapaliny m s-1, L charakt eristická délka m, u dynamická viskosita Nsm-2 Pa s, v kinematická viskosita (dělená hustotou,
Hydrifóbní nohy, diky chloupků a voskům jeda unese15mN Při pohybu vytváří střední nohz polokruhové víry posun a 1,5m/s
Létání
Pasivní letci nejsou lehčí než vzduch ALE mohou využít proudění vzduchu
Organismy s malou hmotností a velkou plochou mohou využívat i vemni malých vzestupných proudů.
kapky 0,001mm 0,01 mm 0,1mm
2,7mm/s 27mm/s 25cm/s
nepadá nepadá
Pohyb na souši nebo v sedimentu
Střídavě zafixování těla (část s velkým třením) a posun uvolněné části těla.
U plazení odpor prostření u běhu chůze zdvihání těžiště a brždění
