Globální změny, fotosyntéza a trvale udržitelný rozvoj

Sylabus

Obecný význam fotosyntézy: produkce organických látek (začátek potravní pyramidy) a atmosférického kyslíku.

Rekapitulace fotosyntetických struktur a procesů na úrovni chloroplastu, listu, rostliny a porostu.

Závažné problémy lidstva v 21. století: 1. Hlad: rozsah hladovění ve světě.

Přehled plodin zajišťujících výživu lidstva. Historický vývoj a projekce do budoucnosti ve změnách produkce, výnosů a plošných rozsahů nejdůležitějších polních plodin. 2. Změny klimatu.

Fyzikální principy skleníkového efektu na Zemi. Skleníkové plyny a historické i předpokládané změny jejich koncentrací v atmosféře. Koloběh uhlíku a antropogenní činnosti, které jej výrazně modifikují. 3. Nedostatek vody.

Využití stávajícího množství sladké vody na Zemi. Podíl závlah na spotřebě vody.

Fotosyntetická aktivita planě rostoucích i kulturních rostlin a možnosti její modifikace ve vztahu k problémům lidstva: 1. Biologické principy tvorby výnosů polních plodin.

Faktory determinující (a) absorpci slunečního záření porostem, (b) účinnost využití absorbovaného záření ve fotosyntéze, (c) alokaci a distribuci asimilátů.

Význam dynamiky pokryvnosti listoví během vegetace a prostorové orientace asimilačních orgánů v porostu. Minerální hnojiva a jejich nezbytnost.

Možnosti zvýšení rychlosti fotosyntézy: (a) morfologickou modifikací typu rostliny, (b) vnesením genů rostlin C4 do plodin s fotosyntézou C3, (c) využitím odrůdové i druhové variability v reakci na zvýšení koncentrace CO2, (d) technologickými postupy (precisní zemědělství apod.). 2. Hlavní složky koloběhu C na Zemi.

Nejdůležitější antropogenní zdroje CO2 (spalování fosilních paliv a změna povrchu pevnin). Reakce rostlin na zvyšující se koncentraci CO2. Důsledky zvyšování produkce CO2: zvyšování atmosférické koncentrace CO2, zvýšené pohlcování CO2 v oceánech, možné změny poutání uhlíku suchozemskými ekosystémy.

Biologické, technické a ekonomické možnosti snížení atmosférické koncentrace CO2. 3. Spotřeba vody a fotosyntetická produkce.

Fyziologie vodního provozu a jeho účast na tvorbě biomasy. Příjem, vedení a výdej vody rostlinami.

Formy zavlažování a metody pro stanovení potřeby vody rostlinami.

Biologické a technické možnosti snižování spotřeby vody při závlahách

Potřeba přípravy trvale udržitelného rozvoje lidstva a hlavní faktory stávajícího rozvoje vyznačujícího se neudržitelností.

Anotace

Přehled fyziologických aspektů významných globálních problémů lidstva v 21. století: produkce potravin, změny globálního klimatu, nedostatek použitelné vody. Biologické základy produktivity kulturních rostlin se zaměřením na polní plodiny. Možnosti zvýšení produkce biomasy aplikací fyziologických poznatků. Globální změny klimatu a význam fotosyntézy i antropogenních modifikací koloběhu uhlíku na Zemi. Význam zavlažovaných plodin a biologické aspekty minimalizace spotřeby vody při maximalizaci fotosyntetické produkce. Přírodovědné aspekty trvale udržitelného rozvoje.

Doporučuje se předem absolvovat některou z přednášek Fyziologie rostlin.