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ECOL419 MT 123

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Question Answer
Terrestrial ecosystems: 为世界上的什么提供了什么, 为人类提供了我们需要的什么和什么, 对什么forcing climate change有positive和negative feedbacks的责任。过去terrestrial ecology主要是关于biodiversity的,现在什么和什么是息息相关的。 Developing 国家中的什么在增长,而industrialized 国家的人口数量在减少。Terrestrial和energy system相互影响,造成的cliamte change又能影响人的food和fibre production以及整个地球的biodiversity。全球的climate都在改变,加拿大比其他国家受到的影响更大,从1951-1980年间温度一直在增长Terrestrial ecosystems: 为世界上的biodiversity提供了home, 为人类提供了我们需要的food和fibre 对GHG forcing climate change有positive和negative feedbacks的责任。过去terrestrial ecology主要是关于biodiversity的,现在terrestrial ecosystem和energy system是息息相关的。 Developing 国家中的per capita energy use在增长,而industrialized 国家的人口数量在减少。Terrestrial和energy system相互影响,造成的cliamte change又能影响人的food和fibre production以及整个地球的biodiversity。全球的climate都在改变,加拿大比其他国家受到的影响更大,从1951-1980年间温度一直在增长
Anthropogenic Greenhouse gases (GHGs):所有的增长都是从1850开始的 CH4:增长了多少,其实只有多少ppm. Energy system sources是什么,Biosources是什么metabolism比如什么和什么, Bio sinks是什么。它的毒性比CO2更大还是小。CO2:增长了多少%,却有多少ppm。Energy system sources是什么,Bio sources有两个,Bio sinks是什么。N2O: 增长了多少%,有多少ppm。Industrial sources是什么production, Bio-sources有两个, Bio-sinks有什么。 N2O主要在什么上,因为农民加入的什么只有50%被植物吸收,其他都会进入到cycle里。 CH4在什么上比较大,CO2在什么上比较大Anthropogenic Greenhouse gases (GHGs):所有的增长都是从1850开始的 CH4:增长了100,其实只有0.9ppm. Energy system sources是 natural gas leaks, Biosources是anaerobic metabolism比如cows和landfills, Bio sinks是methane oxidation。它的毒性比CO2更大。 CO2:增长了43%,却有120ppm。 Energy system sources是 fossil fuel combustion, Bio sources有两个:respiration和biomass combustion, Bio sinks是photosynthesis。 N2O: 增长了18%,有0.05ppm。 Industrial sources是Nylon production, Bio-sources有两个:nitrification和denitrification, Bio-sinks有N2O reduction。 N2O主要在农业上,因为农民加入的nitrogen只有50%被植物吸收,其他都会进入到cycle里。 CH4在proportion change上比较大,CO2在concentration change上比较大
Global warming potentials: Definition是什么在given time里会释放多少energy,这样可以更容易什么。在加拿大的系统中,以什么为标准,四种气体的顺序是。什么不是和bio有关,是什么造成的温室气体。CH4的危害虽然是CO2的多少倍,但是事实什么并不是马上的。而且有些dust会导致什么Global warming potentials: Definition是1 ton的气体在given time里会释放多少energy,这样可以更容易的compare不同的气体。在加拿大的系统中,以CO2为标准,四种气体的顺序是CO2,CH4,N2O,CF4。 CF4不是和bio有关,是dry cleaning造成的温室气体。CH4的危害虽然是CO2的86倍,但是事实在20yr的time range里并不是马上的。而且有些dust会导致global cooling
Future Climate Projections: RCP是什么,有四种scenario: 2.6是上升多少温度, 4.5上升多少, 6和8上升多少。 RCP越大,全球表面的海水pH会怎样。即使是RCP4.5,2050后的CO2仍然会上升,但希望之后什么。 如果达到6,什么和什么都会开始融化,储存在里面的什么会释放更多到大气层里Future Climate Projections: RCP是representative concentration pathways,有四种scenario: 2.6是上升1.5, 4.5上升2, 6和8上升超过2。 RCP越大,全球表面的海水pH会下降到酸性。 即使是RCP4.5,2050后的CO2仍然会上升,但希望之后的科技可以help。 如果达到6,北边的icecap和permafrost都会开始融化,储存在里面的methane会释放更多到大气层里
Photosynthesis的公式, 其中sugar会变成什么,糖和氧气通过什么会变回CO2和水,另一些则是变成什么来提供活动的能量。 Stomata是什么,当它打开的时候, CO2会什么,O2会什么,水会lost也就是什么。 每次1个CO2进去,就会有多少个水出来,造成这个的原因是什么,而叶子里的水又因为什么。C3的植物中chloroplasts用于什么。 V= IR,其中R指的是resistance,I 是amount # of molecules moving,V是voltage。而空气中CO2的浓度等于Flux* resistance。 如果stomata很多很大的话,什么就会降低Photosynthesis的公式:CO2+H2O===CnH2nOn+ O2, 其中sugar会变成plant biomass, 糖和氧气通过respiration会变回CO2和水,另一些则是变成metabolic energy来提供活动的能量。 Stomata是adjustable pores,当它打开的时候, CO2会diffuse into leaf,O2会diffuse out,水会lost也就是transpiration。 每次1个CO2进去,就会有500个水出来,造成这个的原因是叶子内部的CO2大约50-200ppm和外部的400ppm相差的gradient比较小,而叶子里的水大概有2300ppm和外部的10000ppm相差很大。 C3的植物中chloroplasts用于photosynthesis。 V= IR,其中R指的是resistance,I 是amount # of molecules moving,V是voltage。而空气中CO2的浓度等于Flux* resistance。 如果stomata很多很大的话,resistance就会降低
C3 vs C4 的photosynthesis: C3 photosynthesis占了多少的species, 过程是什么,氧气和水从叶子里被排除,NADPH待着多杀e as energy 进入什么,剩下步骤所需能量都是从哪里来的。CO2通过什么变成C3 compounds再变成什么,但是在过程当中会产生by product的什么。CO2会和O2 compete与rubisco反应并造成什么因为一部分Rubisco被用来什么变成什么cycle。 Rubisco能和什么和什么反应,rubisco是enzyme里最多的。 C3的碳水比loss会比C4的大还是小;C4 photosynthesis里的植物大概有哪两个:和C3一样分light reaction和dark reaction,但是接受CO2的enzyme不同。CO2被吸收以后先变成什么,什么最后是什么。C4 photosynthesis的步骤: CO2和什么反应变成什么,其中PEP是什么enzyme,它的什么比Rubisco高,所以能在什么和什么中存活。 C4 进入不同的cell type。 CO2和rubisco反应,这一步中的什么很低因为什么。C3 compound最后变成sugarC3 vs C4 的photosynthesis: C3 photosynthesis占了95%的species, 过程是light rxn,氧气和水从叶子里被排除,NADPH待着4e as energy 进入dark reactions,剩下步骤所需能量都是从light rxn里来的。CO2通过rubisco变成C3 compounds再变成sugar,但是在过程当中会产生by product的O2。CO2会和O2 compete与rubisco反应并造成photorespiratory CO2 loss因为一部分Rubisco被用来和O2反应变成clavin cycle。 Rubisco能和carboxylase以及oxygenase反应,rubisco是enzyme里最多的。 C3的碳水比loss会比C4的小;C4 photosynthesis里的植物大概有玉米和sugarcane: 和C3一样分light reaction和dark reaction,但是接受CO2的enzyme不同。CO2被吸收以后先变成C4 compound,再变成C3,最后才是sugar。 C4 photosynthesis的步骤: CO2和PEP反应变成C4 compound,其中PEP是carboxylase enzyme,它的affinity比Rubisco高,所以能在低CO2和drought中存活。 C4 进入不同的cell type。 CO2和rubisco反应,这一步中的photorespiration很低因为没有O2来抢rubisco。 C3 compound最后变成sugar
C3 vs C4的6点总结: C3叶子里的CO2比C4多还是少,所以什么,能吸收的CO2也多还是少。 C3的photorespiration比C4多还是少因为什么。Net photosynthetic CO2 uptake里谁比谁更高。 Stomatal aperature to achieve a given rate of net photosynthesis中谁比谁更高。C4在photosynthesis时 什么比C3少。 C4比C3 更耐什么C3 vs C4的6点总结: C3叶子里的CO2比C4多,所以C3比C4的gradient更少,能吸收的CO2也少。 C3的photorespiration比C4多因为C3的rubisco能同时和O2CO2反应,一部分enzyme被浪费。 Net photosynthetic CO2 uptake里C4比C3更高。 Stomatal aperature to achieve a given rate of net photosynthesis中C3 比C4 更高。 C4在photosynthesis时 water loss 比C3少。 C4比C3 更耐drought
CO2 conc对leaf photosynthesis的影响: CO2对photosynthesis的短期影响:谁比谁更早达到limit,但C4的什么比C3快,大气和intercellular的CO2是由谁决定的。FACE Facility的全称是什么。设施中的tower会干嘛来保证什么。在FACE facility里的CO2增长的photosynthesis: Light saturated C uptake是什么,diurnal C assimilation是白天C的完全吸收,C3的photosynthesis被enhance,对树的影响比对crops的更大。 C3在transpiration时的什么减少,能improve什么。在FACE facility里的植物的叶子什么,哪三个减少,哪两个增加。 在FACE facility里的什么也有改变,什么和什么都减少。 各国的FACE research: 增加的CO2在150-200ppm里。 在forest system里要test新的ecosystems for 干旱和nutrient interaction,biodiversity impact和impact on 存在树和土里的C。 在农业ecosystem中要test 新的crops或soil,以future atmosphere为基准的更适宜的genotypes的identificationCO2 conc对leaf photosynthesis的影响: CO2对photosynthesis的短期影响:C4 会比C3更早达到limit,但C4的PS rate比C3快,大气和intercellular的CO2是由stomatal aperture决定的。 FACE Facility的全称是free air carbon dioxide enrichment facilities。设施中的tower会向air里inject CO2来保证它的conc在550ppm。在FACE facility里的CO2增长的photosynthesis: Light saturated C uptake是在C达到饱和前需要的amount of light,diurnal C assimilation是白天C的完全吸收,C3的photosynthesis被enhance,对树的影响比对crops的更大。 C3在transpiration时的water loss减少,能improve water use efficiency。 在FACE facility里的植物的叶子更厚更重,N和rubisco和chlorophyll content减少,sugar和starch level增加。 在FACE facility里的nutritional content也有改变,nutritional content,protein,phosphorous都减少。 各国的FACE research: 增加的CO2在150-200ppm里。 在forest system里要test新的ecosystems for 干旱和nutrient interaction,biodiversity impact和impact on 存在树和土里的C。 在农业ecosystem中要test 新的crops或soil,以future atmosphere为基准的更适宜的genotypes的identification
Photosynthetic Efficiency:多少的visible light spectrum of solar energy才能被植物吸收。其他的会被空气里的什么和什么吸收,剩下的会reaching地球表面然后被什么吸收。Seasonal和latitudinal variations:1月时哪里接受到的阳光最多,而7月时哪里的最多。南北半球哪里在夏天也能接收到很多solar energy。 理论上maximum photosythetic efficiency: 谁比谁的plants用的energy更多,energy使用在4个地方:convert into什么,什么synthesis,什么和什么。Highest measured Efficiency over entire season在C3中是2.4,C4是3.7 。而over brief periods在C3是3.5,C4是4.3.7点能让植物更sub-optimal for efficiency: Water stress,如果stomates关闭了light就不能efficiently被使用,1:500的CO2:H2O只是initial若是加上respiration,carbon的吸收很少,但是什么会很多。什么limitations。什么saturation。CO2 limitations in canopy,自然环境下什么增加且no什么,会使canopy附近的CO2浓度什么,那么叶子里的CO2会更少因为吸收不到。 Genetically programmed higher respiration rates。 Pests和diseases。 温度,temperature越高,什么和什么也会increasesPhotosynthetic Efficiency: 400-740 nm的visible light spectrum of solar energy才能被植物吸收。其他的会被空气里的CO2和H2O吸收,剩下的会reaching地球表面然后被continent吸收。Seasonal和latitudinal variations:1月时antarctic接受到的阳光最多,而7月时greenland里的最多。南北半球subtropics在夏天也能接收到很多solar energy。 理论上maximum photosythetic efficiency: C3比C4 plants用的energy更多,energy使用在4个地方:convert into chemical energy,CH2O synthesis,photorespiration和respiration。 Highest measured Efficiency over entire season在C3中是2.4,C4是3.7 。而over brief periods在C3是3.5,C4是4.3.7点能让植物更sub-optimal for efficiency: Water stress,如果stomates关闭了light就不能efficiently被使用,1:500的CO2:H2O只是initial若是加上respiration,carbon的吸收很少,但是water loss会很多。 Nutrient limitations。 Light saturation。 CO2 limitations in canopy,自然环境下heat增加且no wind,会使canopy附近的CO2浓度降低,那么叶子里的CO2会更少因为吸收不到。 Genetically programmed higher respiration rates。 Pests和diseases。 温度,temperature越高,rubisco oxygenases活动和photorespiration也会increases
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