זרימת אנרגיה וביומסה בטבע אנרגיית אור צמח טורף אוכל נבלות מפרק אוכל צמחים זרימת האנגיה בטבע מקור אי אורגני + אור אורגניזמים Environmental science: the way the world works By Bernard.
Download ReportTranscript זרימת אנרגיה וביומסה בטבע אנרגיית אור צמח טורף אוכל נבלות מפרק אוכל צמחים זרימת האנגיה בטבע מקור אי אורגני + אור אורגניזמים Environmental science: the way the world works By Bernard.
Slide 1
זרימת אנרגיה וביומסה בטבע
אנרגיית אור
צמח
טורף
אוכל נבלות
מפרק
אוכל צמחים
זרימת האנגיה בטבע
מקור אי אורגני+ אור
אורגניזמים
Environmental science: the way the world works
By Bernard J. Nebel, Richard T. Wright 1993
חום
מיון האורגניזמים לפי האופן שבו הם משיגים אנרגיה
אוטוטרופיים ) (autothrophsמייצרים את מזונם מאנרגיה
ומקורות אי-אורגניים.
בטבע,
אנרגיהאורגניות
מתרכובות
הטרוטרופיים ) (heterothropsניזונים
זרימת
שמקורן אוטוטרופי
הטרוטרופים )(heterothrophs
אוטוטרופים (autothrophs
אוטוטרופים ( = autoעצמי thropon ,מזון)
האור הוא מקור האנרגיה הנפוץ ביותר לשימוש של אוטוטרופים בביוספרה
פוטואוטוטרופים/פוטוסינתטיים – מנצלים את האור כמקור אנרגיה .בעיקר
צמחים ירוקים אך גם כמה קבוצות חיידקים.
צמחים (איקריוטיים) ,וחיידקים כחוליים (פרוקריוטיים) מהווים את המקור
העיקרי לחמצן האטמוספרי.
חיידקים פוטוסינתטיים מתקיימים בסביבות דלות חמצן ,בעוצמת אור נמוכה
(שאינה מספקת לגידול צמחים) ,ואינם משחררים חמצן לאטמוספירה.
כימואוטוטרופים/כימוסינתטיים – מיקרואורגניזמים נפוצים בסביבות אירוביות
(אווירניות) אשר מנצלים תרכובות כימיות כמקור אנרגיה (מתקיימים אף
בעלטה מוחלטת) .הללו מחמצנים תרכובות כימיות ומנצלים את האנרגיה
המשתחררת.
חיידקים כימוסינתטיים משחקים תפקיד חשוב במיחזור החומרים בטבע
(חנקן ,גפרית ,מימן ,מתאן וברזל) ,ואחראים על קיומם של מערכות
אקולוגיות באזורי נביעה הידרוטרמיים במעמקי האוקייאנוסים.
Science
Science
Science
Science
חשיבות הצמח להזנה ולאנרגיה
שתי הבעיות העיקריות שהאנושות ניצבת בפניהן כיום:
א .בעיית המזון
ב .בעיית האנרגיה
הצמחים הם מקור ההזנה לאדם ולשאר ההטרוטרופים
בבעלי חיים קיימים אינזמים שהופכים חומצות אמינו האחת לשניה ,אך לא
קיימים אינזימים שיכולים לקלוט חנקן ולקבע אותו בפחמימה לשם יצירת
חומצה אמינית ,הללו קיימים רק בצמחים .לכן ,הצמחים הם גם המקור
היחידי לא רק לאנרגיה ופחמימות אלא גם לחלבונים.
תהליך הפוטוסינתזה בצמח מלווה ביצירת מולקולות עתירות אנרגיה.
במשך שנות קיומו של העולם נצברו תרכובות אורגניות לאנרגיה פוסילית
בתצורה של פחם ,שמקורו בחומר צמחי ושמן אדמה (נפט ותוצריו) שמקורו
בבעלי חיים .האנרגיה הפוסילית בינתיים ,מהווה את מקור האנרגיה
העיקרי להנעת גלגלי התעשיה והתחבורה.
תפקיד האור בצמח
האור משמש לשני תפקידים חיוניים בצמח:
א .סמן ) (signalחיצוני לתהליכי התפתחות בצמח ,בעיקר כתלות
בהתקצרות והארכת יום )(photoperiod signal
ב .האור מהווה מקור אנרגיה לתהליך הפוטוסינתזה )(photosinthesis
מדוע האור מהווה סמן עיקרי לתהליכי התפתחות כמו נביטה ,פריחה
ושלכת ולא סמנים אחרים כמו רטיבות וטמפרטורה?
פוטוסינתזה )(photosynthesis
אנרגיית אור
6H20+6CO2
C6H1206+6O2
תהליך התמרת אנרגיית אור לאנרגיה כימית ,המנוצלת לקיבוע פד"ח
לשם יצירת פחמימות מתבצעת על ידי פגמנט ירוק – מולקולת
כלורופיל בכלורופלאסט.
בקליטת האור משתתפים פיגמנטים נוספים (צהובים עד כתומים) ,אך
התמרת אנרגיית האור לאנרגיה כימית מתבצעת על ידי כלורופיל.
.) מהווה מקור לאטומי הפחמן בפוטוסינתזה388ppm( הפד"ח האטמוספרי
(stomata) חילוף הגזים בצמח מתבצע באברונים הנקראים פיוניות
Jérome Giraudat, Jeffrey Leung, Sylvain Merlot, Christiane Valon
www.isv.cnrs-gif.fr/jg/themegb.html
מדוע קשה לחקור את השלבים בתהליך הפוטוסיתזה?
מהרגע שמולקולת הכלורופיל קולטת את האור ,ועד שהאנרגיה עוברת למולקולה אחרת,
עוברות 10-15שניות.
http://www.nature.com/scitable/topicpage/photosynthetic-
2010 Nature Education
cells-14025371
מקור המים לצמח הוא בלחות הקרקע – גורם מווסת לפתיחה וסגירה של
פיוניות.
השפעת הגידול בריכוז הפד"ח על שטפונות
ריכוז פד"ח שכיח
ריכוז פד"ח גבוה
זמינות המים לצמח בקרקע
הולכת פיוניות
מים בלתי
מנוצלים
ניצול האנרגיה שנקלטה בפוטוסינתזה
= Aאנרגיה מוטמעת
A=P+R
= Rהשקעת אנרגיה בנשימה )(respiration
= Pהשקעת אנרגיה בייצור רקמה )(production
זרימת אנרגיה בטבע
R
R
R
R
R
הטרוטרופיים ( = heteroשונה)
כל בעלי-החיים ,הפטריות ומרבית החיידקים הם הטרוטרופיים ,כלומר
נזקקים לאספקת חומרים אורגנים מסביבבתם ,כיוון שאינם מסוגלים לנצל
את אנרגיית האור.
אנרגיית אור
אוטוטרופיים – יצרנים )(producers
הטרוטרופיים – צרכנים )(consumers
צרכן
רביעי
במעמד
מיוחד -
מפרק
צרכן שני
צרכן שלישי
יצרן
צרכן ראשון
הטרוטרופיים
)food web( מארג מזון
Chairas, D..D. 2010. Environmental science
שרשרת מזון ()food chain
שרשרת המזון מהווה סט של רצף הזנה בתוך מארג מזון ()food web
Chairas, D..D. 2010. Environmental science
מארג מזון מובנה מרמות הזנה
יצרנים primary producers
צרכנים ראשוניים primary consumers
צרכנים שניוניים secondary consumers
צרכנים שלישוניים tertiary consumers
מפרקים decomposers
מארג מזון מובנה מרמות יצרנות שונות
יצרנים primary producers
יצרנים שניוניים secondary consumers
יצרנים שלישוניים tertiary consumers
שיטות הזנה שונות מאפיינות צרכנים שונים ברמות הזנה שונות
הרביוורים ) – (herbivoresאוכלי צמחים
קרניוורים ( – )carnivoresאוכלי בשר
דטריטיוורים ) – (detritivoresאוכלי שיירים (פגרים)
אומניוורים ) – (omnivoresאוכלי כל
מפרקים ( – )decomposersמפרקים את החומר האורגני
למרכיביו האי-אורגניים.
Environmental science: the way the world works
By Bernard J. Nebel, Richard T. Wright 1993
זרימת האנרגיה בטבע
פרמטרים בתחשיבי אנרגיה של צרכנים
אינו
מוטמע מוטמע ()A
C=P+R+U+F
הוצאת צואה
(חומרים שאינם
מעוכלים)
Fecal wasted
נשימה
הפרשת
חומצות
Respiration
אמיניות בלתי
נצילות
Undigestad
)(Urin
ייצור
מזון נצרך
Consumed Production
R
P
F+U
C
Beinke, A. 2010. Nature Education Knowledge 1, 5.
פוטנציאל נעכלות )A:C (food digestibility
מבוטא באמצעות ,A:Cשיעור החומר המוטמע ( )Aמהחומר הנצרך (.)C
פוטנציאל הנעכלות משתנה בין אורגניזמים שונים ובין מזונות שונים.
פוטנציאל הנעכלות של רקמות צמחיות נמוך בהשוואה לרקמות בעלי חיים.
פוטנציאל הנעכלות בקבוצת הדטריוווריים והמיקרוביווריים נמוך בהשוואה
להרביווריים וקרניבוריים
80%
10%
דטריטיווריים < מיקרוביווריים < הרביווריים < קרניוורים
צואה
פירוק מהיר
פוטנציאל יצרנות )P:A (production efficiency
מבוטא באמצעות ,P:Aשיעור החומר המוטמע מהחומר הנצרך
שוסטר ,א ,.רידג' ,א ,.בל ,מ .ריטה ,ע .2009 .אקולוגיה ,יחידה .1
Slide 2
זרימת אנרגיה וביומסה בטבע
אנרגיית אור
צמח
טורף
אוכל נבלות
מפרק
אוכל צמחים
זרימת האנגיה בטבע
מקור אי אורגני+ אור
אורגניזמים
Environmental science: the way the world works
By Bernard J. Nebel, Richard T. Wright 1993
חום
מיון האורגניזמים לפי האופן שבו הם משיגים אנרגיה
אוטוטרופיים ) (autothrophsמייצרים את מזונם מאנרגיה
ומקורות אי-אורגניים.
בטבע,
אנרגיהאורגניות
מתרכובות
הטרוטרופיים ) (heterothropsניזונים
זרימת
שמקורן אוטוטרופי
הטרוטרופים )(heterothrophs
אוטוטרופים (autothrophs
אוטוטרופים ( = autoעצמי thropon ,מזון)
האור הוא מקור האנרגיה הנפוץ ביותר לשימוש של אוטוטרופים בביוספרה
פוטואוטוטרופים/פוטוסינתטיים – מנצלים את האור כמקור אנרגיה .בעיקר
צמחים ירוקים אך גם כמה קבוצות חיידקים.
צמחים (איקריוטיים) ,וחיידקים כחוליים (פרוקריוטיים) מהווים את המקור
העיקרי לחמצן האטמוספרי.
חיידקים פוטוסינתטיים מתקיימים בסביבות דלות חמצן ,בעוצמת אור נמוכה
(שאינה מספקת לגידול צמחים) ,ואינם משחררים חמצן לאטמוספירה.
כימואוטוטרופים/כימוסינתטיים – מיקרואורגניזמים נפוצים בסביבות אירוביות
(אווירניות) אשר מנצלים תרכובות כימיות כמקור אנרגיה (מתקיימים אף
בעלטה מוחלטת) .הללו מחמצנים תרכובות כימיות ומנצלים את האנרגיה
המשתחררת.
חיידקים כימוסינתטיים משחקים תפקיד חשוב במיחזור החומרים בטבע
(חנקן ,גפרית ,מימן ,מתאן וברזל) ,ואחראים על קיומם של מערכות
אקולוגיות באזורי נביעה הידרוטרמיים במעמקי האוקייאנוסים.
Science
Science
Science
Science
חשיבות הצמח להזנה ולאנרגיה
שתי הבעיות העיקריות שהאנושות ניצבת בפניהן כיום:
א .בעיית המזון
ב .בעיית האנרגיה
הצמחים הם מקור ההזנה לאדם ולשאר ההטרוטרופים
בבעלי חיים קיימים אינזמים שהופכים חומצות אמינו האחת לשניה ,אך לא
קיימים אינזימים שיכולים לקלוט חנקן ולקבע אותו בפחמימה לשם יצירת
חומצה אמינית ,הללו קיימים רק בצמחים .לכן ,הצמחים הם גם המקור
היחידי לא רק לאנרגיה ופחמימות אלא גם לחלבונים.
תהליך הפוטוסינתזה בצמח מלווה ביצירת מולקולות עתירות אנרגיה.
במשך שנות קיומו של העולם נצברו תרכובות אורגניות לאנרגיה פוסילית
בתצורה של פחם ,שמקורו בחומר צמחי ושמן אדמה (נפט ותוצריו) שמקורו
בבעלי חיים .האנרגיה הפוסילית בינתיים ,מהווה את מקור האנרגיה
העיקרי להנעת גלגלי התעשיה והתחבורה.
תפקיד האור בצמח
האור משמש לשני תפקידים חיוניים בצמח:
א .סמן ) (signalחיצוני לתהליכי התפתחות בצמח ,בעיקר כתלות
בהתקצרות והארכת יום )(photoperiod signal
ב .האור מהווה מקור אנרגיה לתהליך הפוטוסינתזה )(photosinthesis
מדוע האור מהווה סמן עיקרי לתהליכי התפתחות כמו נביטה ,פריחה
ושלכת ולא סמנים אחרים כמו רטיבות וטמפרטורה?
פוטוסינתזה )(photosynthesis
אנרגיית אור
6H20+6CO2
C6H1206+6O2
תהליך התמרת אנרגיית אור לאנרגיה כימית ,המנוצלת לקיבוע פד"ח
לשם יצירת פחמימות מתבצעת על ידי פגמנט ירוק – מולקולת
כלורופיל בכלורופלאסט.
בקליטת האור משתתפים פיגמנטים נוספים (צהובים עד כתומים) ,אך
התמרת אנרגיית האור לאנרגיה כימית מתבצעת על ידי כלורופיל.
.) מהווה מקור לאטומי הפחמן בפוטוסינתזה388ppm( הפד"ח האטמוספרי
(stomata) חילוף הגזים בצמח מתבצע באברונים הנקראים פיוניות
Jérome Giraudat, Jeffrey Leung, Sylvain Merlot, Christiane Valon
www.isv.cnrs-gif.fr/jg/themegb.html
מדוע קשה לחקור את השלבים בתהליך הפוטוסיתזה?
מהרגע שמולקולת הכלורופיל קולטת את האור ,ועד שהאנרגיה עוברת למולקולה אחרת,
עוברות 10-15שניות.
http://www.nature.com/scitable/topicpage/photosynthetic-
2010 Nature Education
cells-14025371
מקור המים לצמח הוא בלחות הקרקע – גורם מווסת לפתיחה וסגירה של
פיוניות.
השפעת הגידול בריכוז הפד"ח על שטפונות
ריכוז פד"ח שכיח
ריכוז פד"ח גבוה
זמינות המים לצמח בקרקע
הולכת פיוניות
מים בלתי
מנוצלים
ניצול האנרגיה שנקלטה בפוטוסינתזה
= Aאנרגיה מוטמעת
A=P+R
= Rהשקעת אנרגיה בנשימה )(respiration
= Pהשקעת אנרגיה בייצור רקמה )(production
זרימת אנרגיה בטבע
R
R
R
R
R
הטרוטרופיים ( = heteroשונה)
כל בעלי-החיים ,הפטריות ומרבית החיידקים הם הטרוטרופיים ,כלומר
נזקקים לאספקת חומרים אורגנים מסביבבתם ,כיוון שאינם מסוגלים לנצל
את אנרגיית האור.
אנרגיית אור
אוטוטרופיים – יצרנים )(producers
הטרוטרופיים – צרכנים )(consumers
צרכן
רביעי
במעמד
מיוחד -
מפרק
צרכן שני
צרכן שלישי
יצרן
צרכן ראשון
הטרוטרופיים
)food web( מארג מזון
Chairas, D..D. 2010. Environmental science
שרשרת מזון ()food chain
שרשרת המזון מהווה סט של רצף הזנה בתוך מארג מזון ()food web
Chairas, D..D. 2010. Environmental science
מארג מזון מובנה מרמות הזנה
יצרנים primary producers
צרכנים ראשוניים primary consumers
צרכנים שניוניים secondary consumers
צרכנים שלישוניים tertiary consumers
מפרקים decomposers
מארג מזון מובנה מרמות יצרנות שונות
יצרנים primary producers
יצרנים שניוניים secondary consumers
יצרנים שלישוניים tertiary consumers
שיטות הזנה שונות מאפיינות צרכנים שונים ברמות הזנה שונות
הרביוורים ) – (herbivoresאוכלי צמחים
קרניוורים ( – )carnivoresאוכלי בשר
דטריטיוורים ) – (detritivoresאוכלי שיירים (פגרים)
אומניוורים ) – (omnivoresאוכלי כל
מפרקים ( – )decomposersמפרקים את החומר האורגני
למרכיביו האי-אורגניים.
Environmental science: the way the world works
By Bernard J. Nebel, Richard T. Wright 1993
זרימת האנרגיה בטבע
פרמטרים בתחשיבי אנרגיה של צרכנים
אינו
מוטמע מוטמע ()A
C=P+R+U+F
הוצאת צואה
(חומרים שאינם
מעוכלים)
Fecal wasted
נשימה
הפרשת
חומצות
Respiration
אמיניות בלתי
נצילות
Undigestad
)(Urin
ייצור
מזון נצרך
Consumed Production
R
P
F+U
C
Beinke, A. 2010. Nature Education Knowledge 1, 5.
פוטנציאל נעכלות )A:C (food digestibility
מבוטא באמצעות ,A:Cשיעור החומר המוטמע ( )Aמהחומר הנצרך (.)C
פוטנציאל הנעכלות משתנה בין אורגניזמים שונים ובין מזונות שונים.
פוטנציאל הנעכלות של רקמות צמחיות נמוך בהשוואה לרקמות בעלי חיים.
פוטנציאל הנעכלות בקבוצת הדטריוווריים והמיקרוביווריים נמוך בהשוואה
להרביווריים וקרניבוריים
80%
10%
דטריטיווריים < מיקרוביווריים < הרביווריים < קרניוורים
צואה
פירוק מהיר
פוטנציאל יצרנות )P:A (production efficiency
מבוטא באמצעות ,P:Aשיעור החומר המוטמע מהחומר הנצרך
שוסטר ,א ,.רידג' ,א ,.בל ,מ .ריטה ,ע .2009 .אקולוגיה ,יחידה .1
Slide 3
זרימת אנרגיה וביומסה בטבע
אנרגיית אור
צמח
טורף
אוכל נבלות
מפרק
אוכל צמחים
זרימת האנגיה בטבע
מקור אי אורגני+ אור
אורגניזמים
Environmental science: the way the world works
By Bernard J. Nebel, Richard T. Wright 1993
חום
מיון האורגניזמים לפי האופן שבו הם משיגים אנרגיה
אוטוטרופיים ) (autothrophsמייצרים את מזונם מאנרגיה
ומקורות אי-אורגניים.
בטבע,
אנרגיהאורגניות
מתרכובות
הטרוטרופיים ) (heterothropsניזונים
זרימת
שמקורן אוטוטרופי
הטרוטרופים )(heterothrophs
אוטוטרופים (autothrophs
אוטוטרופים ( = autoעצמי thropon ,מזון)
האור הוא מקור האנרגיה הנפוץ ביותר לשימוש של אוטוטרופים בביוספרה
פוטואוטוטרופים/פוטוסינתטיים – מנצלים את האור כמקור אנרגיה .בעיקר
צמחים ירוקים אך גם כמה קבוצות חיידקים.
צמחים (איקריוטיים) ,וחיידקים כחוליים (פרוקריוטיים) מהווים את המקור
העיקרי לחמצן האטמוספרי.
חיידקים פוטוסינתטיים מתקיימים בסביבות דלות חמצן ,בעוצמת אור נמוכה
(שאינה מספקת לגידול צמחים) ,ואינם משחררים חמצן לאטמוספירה.
כימואוטוטרופים/כימוסינתטיים – מיקרואורגניזמים נפוצים בסביבות אירוביות
(אווירניות) אשר מנצלים תרכובות כימיות כמקור אנרגיה (מתקיימים אף
בעלטה מוחלטת) .הללו מחמצנים תרכובות כימיות ומנצלים את האנרגיה
המשתחררת.
חיידקים כימוסינתטיים משחקים תפקיד חשוב במיחזור החומרים בטבע
(חנקן ,גפרית ,מימן ,מתאן וברזל) ,ואחראים על קיומם של מערכות
אקולוגיות באזורי נביעה הידרוטרמיים במעמקי האוקייאנוסים.
Science
Science
Science
Science
חשיבות הצמח להזנה ולאנרגיה
שתי הבעיות העיקריות שהאנושות ניצבת בפניהן כיום:
א .בעיית המזון
ב .בעיית האנרגיה
הצמחים הם מקור ההזנה לאדם ולשאר ההטרוטרופים
בבעלי חיים קיימים אינזמים שהופכים חומצות אמינו האחת לשניה ,אך לא
קיימים אינזימים שיכולים לקלוט חנקן ולקבע אותו בפחמימה לשם יצירת
חומצה אמינית ,הללו קיימים רק בצמחים .לכן ,הצמחים הם גם המקור
היחידי לא רק לאנרגיה ופחמימות אלא גם לחלבונים.
תהליך הפוטוסינתזה בצמח מלווה ביצירת מולקולות עתירות אנרגיה.
במשך שנות קיומו של העולם נצברו תרכובות אורגניות לאנרגיה פוסילית
בתצורה של פחם ,שמקורו בחומר צמחי ושמן אדמה (נפט ותוצריו) שמקורו
בבעלי חיים .האנרגיה הפוסילית בינתיים ,מהווה את מקור האנרגיה
העיקרי להנעת גלגלי התעשיה והתחבורה.
תפקיד האור בצמח
האור משמש לשני תפקידים חיוניים בצמח:
א .סמן ) (signalחיצוני לתהליכי התפתחות בצמח ,בעיקר כתלות
בהתקצרות והארכת יום )(photoperiod signal
ב .האור מהווה מקור אנרגיה לתהליך הפוטוסינתזה )(photosinthesis
מדוע האור מהווה סמן עיקרי לתהליכי התפתחות כמו נביטה ,פריחה
ושלכת ולא סמנים אחרים כמו רטיבות וטמפרטורה?
פוטוסינתזה )(photosynthesis
אנרגיית אור
6H20+6CO2
C6H1206+6O2
תהליך התמרת אנרגיית אור לאנרגיה כימית ,המנוצלת לקיבוע פד"ח
לשם יצירת פחמימות מתבצעת על ידי פגמנט ירוק – מולקולת
כלורופיל בכלורופלאסט.
בקליטת האור משתתפים פיגמנטים נוספים (צהובים עד כתומים) ,אך
התמרת אנרגיית האור לאנרגיה כימית מתבצעת על ידי כלורופיל.
.) מהווה מקור לאטומי הפחמן בפוטוסינתזה388ppm( הפד"ח האטמוספרי
(stomata) חילוף הגזים בצמח מתבצע באברונים הנקראים פיוניות
Jérome Giraudat, Jeffrey Leung, Sylvain Merlot, Christiane Valon
www.isv.cnrs-gif.fr/jg/themegb.html
מדוע קשה לחקור את השלבים בתהליך הפוטוסיתזה?
מהרגע שמולקולת הכלורופיל קולטת את האור ,ועד שהאנרגיה עוברת למולקולה אחרת,
עוברות 10-15שניות.
http://www.nature.com/scitable/topicpage/photosynthetic-
2010 Nature Education
cells-14025371
מקור המים לצמח הוא בלחות הקרקע – גורם מווסת לפתיחה וסגירה של
פיוניות.
השפעת הגידול בריכוז הפד"ח על שטפונות
ריכוז פד"ח שכיח
ריכוז פד"ח גבוה
זמינות המים לצמח בקרקע
הולכת פיוניות
מים בלתי
מנוצלים
ניצול האנרגיה שנקלטה בפוטוסינתזה
= Aאנרגיה מוטמעת
A=P+R
= Rהשקעת אנרגיה בנשימה )(respiration
= Pהשקעת אנרגיה בייצור רקמה )(production
זרימת אנרגיה בטבע
R
R
R
R
R
הטרוטרופיים ( = heteroשונה)
כל בעלי-החיים ,הפטריות ומרבית החיידקים הם הטרוטרופיים ,כלומר
נזקקים לאספקת חומרים אורגנים מסביבבתם ,כיוון שאינם מסוגלים לנצל
את אנרגיית האור.
אנרגיית אור
אוטוטרופיים – יצרנים )(producers
הטרוטרופיים – צרכנים )(consumers
צרכן
רביעי
במעמד
מיוחד -
מפרק
צרכן שני
צרכן שלישי
יצרן
צרכן ראשון
הטרוטרופיים
)food web( מארג מזון
Chairas, D..D. 2010. Environmental science
שרשרת מזון ()food chain
שרשרת המזון מהווה סט של רצף הזנה בתוך מארג מזון ()food web
Chairas, D..D. 2010. Environmental science
מארג מזון מובנה מרמות הזנה
יצרנים primary producers
צרכנים ראשוניים primary consumers
צרכנים שניוניים secondary consumers
צרכנים שלישוניים tertiary consumers
מפרקים decomposers
מארג מזון מובנה מרמות יצרנות שונות
יצרנים primary producers
יצרנים שניוניים secondary consumers
יצרנים שלישוניים tertiary consumers
שיטות הזנה שונות מאפיינות צרכנים שונים ברמות הזנה שונות
הרביוורים ) – (herbivoresאוכלי צמחים
קרניוורים ( – )carnivoresאוכלי בשר
דטריטיוורים ) – (detritivoresאוכלי שיירים (פגרים)
אומניוורים ) – (omnivoresאוכלי כל
מפרקים ( – )decomposersמפרקים את החומר האורגני
למרכיביו האי-אורגניים.
Environmental science: the way the world works
By Bernard J. Nebel, Richard T. Wright 1993
זרימת האנרגיה בטבע
פרמטרים בתחשיבי אנרגיה של צרכנים
אינו
מוטמע מוטמע ()A
C=P+R+U+F
הוצאת צואה
(חומרים שאינם
מעוכלים)
Fecal wasted
נשימה
הפרשת
חומצות
Respiration
אמיניות בלתי
נצילות
Undigestad
)(Urin
ייצור
מזון נצרך
Consumed Production
R
P
F+U
C
Beinke, A. 2010. Nature Education Knowledge 1, 5.
פוטנציאל נעכלות )A:C (food digestibility
מבוטא באמצעות ,A:Cשיעור החומר המוטמע ( )Aמהחומר הנצרך (.)C
פוטנציאל הנעכלות משתנה בין אורגניזמים שונים ובין מזונות שונים.
פוטנציאל הנעכלות של רקמות צמחיות נמוך בהשוואה לרקמות בעלי חיים.
פוטנציאל הנעכלות בקבוצת הדטריוווריים והמיקרוביווריים נמוך בהשוואה
להרביווריים וקרניבוריים
80%
10%
דטריטיווריים < מיקרוביווריים < הרביווריים < קרניוורים
צואה
פירוק מהיר
פוטנציאל יצרנות )P:A (production efficiency
מבוטא באמצעות ,P:Aשיעור החומר המוטמע מהחומר הנצרך
שוסטר ,א ,.רידג' ,א ,.בל ,מ .ריטה ,ע .2009 .אקולוגיה ,יחידה .1
Slide 4
זרימת אנרגיה וביומסה בטבע
אנרגיית אור
צמח
טורף
אוכל נבלות
מפרק
אוכל צמחים
זרימת האנגיה בטבע
מקור אי אורגני+ אור
אורגניזמים
Environmental science: the way the world works
By Bernard J. Nebel, Richard T. Wright 1993
חום
מיון האורגניזמים לפי האופן שבו הם משיגים אנרגיה
אוטוטרופיים ) (autothrophsמייצרים את מזונם מאנרגיה
ומקורות אי-אורגניים.
בטבע,
אנרגיהאורגניות
מתרכובות
הטרוטרופיים ) (heterothropsניזונים
זרימת
שמקורן אוטוטרופי
הטרוטרופים )(heterothrophs
אוטוטרופים (autothrophs
אוטוטרופים ( = autoעצמי thropon ,מזון)
האור הוא מקור האנרגיה הנפוץ ביותר לשימוש של אוטוטרופים בביוספרה
פוטואוטוטרופים/פוטוסינתטיים – מנצלים את האור כמקור אנרגיה .בעיקר
צמחים ירוקים אך גם כמה קבוצות חיידקים.
צמחים (איקריוטיים) ,וחיידקים כחוליים (פרוקריוטיים) מהווים את המקור
העיקרי לחמצן האטמוספרי.
חיידקים פוטוסינתטיים מתקיימים בסביבות דלות חמצן ,בעוצמת אור נמוכה
(שאינה מספקת לגידול צמחים) ,ואינם משחררים חמצן לאטמוספירה.
כימואוטוטרופים/כימוסינתטיים – מיקרואורגניזמים נפוצים בסביבות אירוביות
(אווירניות) אשר מנצלים תרכובות כימיות כמקור אנרגיה (מתקיימים אף
בעלטה מוחלטת) .הללו מחמצנים תרכובות כימיות ומנצלים את האנרגיה
המשתחררת.
חיידקים כימוסינתטיים משחקים תפקיד חשוב במיחזור החומרים בטבע
(חנקן ,גפרית ,מימן ,מתאן וברזל) ,ואחראים על קיומם של מערכות
אקולוגיות באזורי נביעה הידרוטרמיים במעמקי האוקייאנוסים.
Science
Science
Science
Science
חשיבות הצמח להזנה ולאנרגיה
שתי הבעיות העיקריות שהאנושות ניצבת בפניהן כיום:
א .בעיית המזון
ב .בעיית האנרגיה
הצמחים הם מקור ההזנה לאדם ולשאר ההטרוטרופים
בבעלי חיים קיימים אינזמים שהופכים חומצות אמינו האחת לשניה ,אך לא
קיימים אינזימים שיכולים לקלוט חנקן ולקבע אותו בפחמימה לשם יצירת
חומצה אמינית ,הללו קיימים רק בצמחים .לכן ,הצמחים הם גם המקור
היחידי לא רק לאנרגיה ופחמימות אלא גם לחלבונים.
תהליך הפוטוסינתזה בצמח מלווה ביצירת מולקולות עתירות אנרגיה.
במשך שנות קיומו של העולם נצברו תרכובות אורגניות לאנרגיה פוסילית
בתצורה של פחם ,שמקורו בחומר צמחי ושמן אדמה (נפט ותוצריו) שמקורו
בבעלי חיים .האנרגיה הפוסילית בינתיים ,מהווה את מקור האנרגיה
העיקרי להנעת גלגלי התעשיה והתחבורה.
תפקיד האור בצמח
האור משמש לשני תפקידים חיוניים בצמח:
א .סמן ) (signalחיצוני לתהליכי התפתחות בצמח ,בעיקר כתלות
בהתקצרות והארכת יום )(photoperiod signal
ב .האור מהווה מקור אנרגיה לתהליך הפוטוסינתזה )(photosinthesis
מדוע האור מהווה סמן עיקרי לתהליכי התפתחות כמו נביטה ,פריחה
ושלכת ולא סמנים אחרים כמו רטיבות וטמפרטורה?
פוטוסינתזה )(photosynthesis
אנרגיית אור
6H20+6CO2
C6H1206+6O2
תהליך התמרת אנרגיית אור לאנרגיה כימית ,המנוצלת לקיבוע פד"ח
לשם יצירת פחמימות מתבצעת על ידי פגמנט ירוק – מולקולת
כלורופיל בכלורופלאסט.
בקליטת האור משתתפים פיגמנטים נוספים (צהובים עד כתומים) ,אך
התמרת אנרגיית האור לאנרגיה כימית מתבצעת על ידי כלורופיל.
.) מהווה מקור לאטומי הפחמן בפוטוסינתזה388ppm( הפד"ח האטמוספרי
(stomata) חילוף הגזים בצמח מתבצע באברונים הנקראים פיוניות
Jérome Giraudat, Jeffrey Leung, Sylvain Merlot, Christiane Valon
www.isv.cnrs-gif.fr/jg/themegb.html
מדוע קשה לחקור את השלבים בתהליך הפוטוסיתזה?
מהרגע שמולקולת הכלורופיל קולטת את האור ,ועד שהאנרגיה עוברת למולקולה אחרת,
עוברות 10-15שניות.
http://www.nature.com/scitable/topicpage/photosynthetic-
2010 Nature Education
cells-14025371
מקור המים לצמח הוא בלחות הקרקע – גורם מווסת לפתיחה וסגירה של
פיוניות.
השפעת הגידול בריכוז הפד"ח על שטפונות
ריכוז פד"ח שכיח
ריכוז פד"ח גבוה
זמינות המים לצמח בקרקע
הולכת פיוניות
מים בלתי
מנוצלים
ניצול האנרגיה שנקלטה בפוטוסינתזה
= Aאנרגיה מוטמעת
A=P+R
= Rהשקעת אנרגיה בנשימה )(respiration
= Pהשקעת אנרגיה בייצור רקמה )(production
זרימת אנרגיה בטבע
R
R
R
R
R
הטרוטרופיים ( = heteroשונה)
כל בעלי-החיים ,הפטריות ומרבית החיידקים הם הטרוטרופיים ,כלומר
נזקקים לאספקת חומרים אורגנים מסביבבתם ,כיוון שאינם מסוגלים לנצל
את אנרגיית האור.
אנרגיית אור
אוטוטרופיים – יצרנים )(producers
הטרוטרופיים – צרכנים )(consumers
צרכן
רביעי
במעמד
מיוחד -
מפרק
צרכן שני
צרכן שלישי
יצרן
צרכן ראשון
הטרוטרופיים
)food web( מארג מזון
Chairas, D..D. 2010. Environmental science
שרשרת מזון ()food chain
שרשרת המזון מהווה סט של רצף הזנה בתוך מארג מזון ()food web
Chairas, D..D. 2010. Environmental science
מארג מזון מובנה מרמות הזנה
יצרנים primary producers
צרכנים ראשוניים primary consumers
צרכנים שניוניים secondary consumers
צרכנים שלישוניים tertiary consumers
מפרקים decomposers
מארג מזון מובנה מרמות יצרנות שונות
יצרנים primary producers
יצרנים שניוניים secondary consumers
יצרנים שלישוניים tertiary consumers
שיטות הזנה שונות מאפיינות צרכנים שונים ברמות הזנה שונות
הרביוורים ) – (herbivoresאוכלי צמחים
קרניוורים ( – )carnivoresאוכלי בשר
דטריטיוורים ) – (detritivoresאוכלי שיירים (פגרים)
אומניוורים ) – (omnivoresאוכלי כל
מפרקים ( – )decomposersמפרקים את החומר האורגני
למרכיביו האי-אורגניים.
Environmental science: the way the world works
By Bernard J. Nebel, Richard T. Wright 1993
זרימת האנרגיה בטבע
פרמטרים בתחשיבי אנרגיה של צרכנים
אינו
מוטמע מוטמע ()A
C=P+R+U+F
הוצאת צואה
(חומרים שאינם
מעוכלים)
Fecal wasted
נשימה
הפרשת
חומצות
Respiration
אמיניות בלתי
נצילות
Undigestad
)(Urin
ייצור
מזון נצרך
Consumed Production
R
P
F+U
C
Beinke, A. 2010. Nature Education Knowledge 1, 5.
פוטנציאל נעכלות )A:C (food digestibility
מבוטא באמצעות ,A:Cשיעור החומר המוטמע ( )Aמהחומר הנצרך (.)C
פוטנציאל הנעכלות משתנה בין אורגניזמים שונים ובין מזונות שונים.
פוטנציאל הנעכלות של רקמות צמחיות נמוך בהשוואה לרקמות בעלי חיים.
פוטנציאל הנעכלות בקבוצת הדטריוווריים והמיקרוביווריים נמוך בהשוואה
להרביווריים וקרניבוריים
80%
10%
דטריטיווריים < מיקרוביווריים < הרביווריים < קרניוורים
צואה
פירוק מהיר
פוטנציאל יצרנות )P:A (production efficiency
מבוטא באמצעות ,P:Aשיעור החומר המוטמע מהחומר הנצרך
שוסטר ,א ,.רידג' ,א ,.בל ,מ .ריטה ,ע .2009 .אקולוגיה ,יחידה .1
Slide 5
זרימת אנרגיה וביומסה בטבע
אנרגיית אור
צמח
טורף
אוכל נבלות
מפרק
אוכל צמחים
זרימת האנגיה בטבע
מקור אי אורגני+ אור
אורגניזמים
Environmental science: the way the world works
By Bernard J. Nebel, Richard T. Wright 1993
חום
מיון האורגניזמים לפי האופן שבו הם משיגים אנרגיה
אוטוטרופיים ) (autothrophsמייצרים את מזונם מאנרגיה
ומקורות אי-אורגניים.
בטבע,
אנרגיהאורגניות
מתרכובות
הטרוטרופיים ) (heterothropsניזונים
זרימת
שמקורן אוטוטרופי
הטרוטרופים )(heterothrophs
אוטוטרופים (autothrophs
אוטוטרופים ( = autoעצמי thropon ,מזון)
האור הוא מקור האנרגיה הנפוץ ביותר לשימוש של אוטוטרופים בביוספרה
פוטואוטוטרופים/פוטוסינתטיים – מנצלים את האור כמקור אנרגיה .בעיקר
צמחים ירוקים אך גם כמה קבוצות חיידקים.
צמחים (איקריוטיים) ,וחיידקים כחוליים (פרוקריוטיים) מהווים את המקור
העיקרי לחמצן האטמוספרי.
חיידקים פוטוסינתטיים מתקיימים בסביבות דלות חמצן ,בעוצמת אור נמוכה
(שאינה מספקת לגידול צמחים) ,ואינם משחררים חמצן לאטמוספירה.
כימואוטוטרופים/כימוסינתטיים – מיקרואורגניזמים נפוצים בסביבות אירוביות
(אווירניות) אשר מנצלים תרכובות כימיות כמקור אנרגיה (מתקיימים אף
בעלטה מוחלטת) .הללו מחמצנים תרכובות כימיות ומנצלים את האנרגיה
המשתחררת.
חיידקים כימוסינתטיים משחקים תפקיד חשוב במיחזור החומרים בטבע
(חנקן ,גפרית ,מימן ,מתאן וברזל) ,ואחראים על קיומם של מערכות
אקולוגיות באזורי נביעה הידרוטרמיים במעמקי האוקייאנוסים.
Science
Science
Science
Science
חשיבות הצמח להזנה ולאנרגיה
שתי הבעיות העיקריות שהאנושות ניצבת בפניהן כיום:
א .בעיית המזון
ב .בעיית האנרגיה
הצמחים הם מקור ההזנה לאדם ולשאר ההטרוטרופים
בבעלי חיים קיימים אינזמים שהופכים חומצות אמינו האחת לשניה ,אך לא
קיימים אינזימים שיכולים לקלוט חנקן ולקבע אותו בפחמימה לשם יצירת
חומצה אמינית ,הללו קיימים רק בצמחים .לכן ,הצמחים הם גם המקור
היחידי לא רק לאנרגיה ופחמימות אלא גם לחלבונים.
תהליך הפוטוסינתזה בצמח מלווה ביצירת מולקולות עתירות אנרגיה.
במשך שנות קיומו של העולם נצברו תרכובות אורגניות לאנרגיה פוסילית
בתצורה של פחם ,שמקורו בחומר צמחי ושמן אדמה (נפט ותוצריו) שמקורו
בבעלי חיים .האנרגיה הפוסילית בינתיים ,מהווה את מקור האנרגיה
העיקרי להנעת גלגלי התעשיה והתחבורה.
תפקיד האור בצמח
האור משמש לשני תפקידים חיוניים בצמח:
א .סמן ) (signalחיצוני לתהליכי התפתחות בצמח ,בעיקר כתלות
בהתקצרות והארכת יום )(photoperiod signal
ב .האור מהווה מקור אנרגיה לתהליך הפוטוסינתזה )(photosinthesis
מדוע האור מהווה סמן עיקרי לתהליכי התפתחות כמו נביטה ,פריחה
ושלכת ולא סמנים אחרים כמו רטיבות וטמפרטורה?
פוטוסינתזה )(photosynthesis
אנרגיית אור
6H20+6CO2
C6H1206+6O2
תהליך התמרת אנרגיית אור לאנרגיה כימית ,המנוצלת לקיבוע פד"ח
לשם יצירת פחמימות מתבצעת על ידי פגמנט ירוק – מולקולת
כלורופיל בכלורופלאסט.
בקליטת האור משתתפים פיגמנטים נוספים (צהובים עד כתומים) ,אך
התמרת אנרגיית האור לאנרגיה כימית מתבצעת על ידי כלורופיל.
.) מהווה מקור לאטומי הפחמן בפוטוסינתזה388ppm( הפד"ח האטמוספרי
(stomata) חילוף הגזים בצמח מתבצע באברונים הנקראים פיוניות
Jérome Giraudat, Jeffrey Leung, Sylvain Merlot, Christiane Valon
www.isv.cnrs-gif.fr/jg/themegb.html
מדוע קשה לחקור את השלבים בתהליך הפוטוסיתזה?
מהרגע שמולקולת הכלורופיל קולטת את האור ,ועד שהאנרגיה עוברת למולקולה אחרת,
עוברות 10-15שניות.
http://www.nature.com/scitable/topicpage/photosynthetic-
2010 Nature Education
cells-14025371
מקור המים לצמח הוא בלחות הקרקע – גורם מווסת לפתיחה וסגירה של
פיוניות.
השפעת הגידול בריכוז הפד"ח על שטפונות
ריכוז פד"ח שכיח
ריכוז פד"ח גבוה
זמינות המים לצמח בקרקע
הולכת פיוניות
מים בלתי
מנוצלים
ניצול האנרגיה שנקלטה בפוטוסינתזה
= Aאנרגיה מוטמעת
A=P+R
= Rהשקעת אנרגיה בנשימה )(respiration
= Pהשקעת אנרגיה בייצור רקמה )(production
זרימת אנרגיה בטבע
R
R
R
R
R
הטרוטרופיים ( = heteroשונה)
כל בעלי-החיים ,הפטריות ומרבית החיידקים הם הטרוטרופיים ,כלומר
נזקקים לאספקת חומרים אורגנים מסביבבתם ,כיוון שאינם מסוגלים לנצל
את אנרגיית האור.
אנרגיית אור
אוטוטרופיים – יצרנים )(producers
הטרוטרופיים – צרכנים )(consumers
צרכן
רביעי
במעמד
מיוחד -
מפרק
צרכן שני
צרכן שלישי
יצרן
צרכן ראשון
הטרוטרופיים
)food web( מארג מזון
Chairas, D..D. 2010. Environmental science
שרשרת מזון ()food chain
שרשרת המזון מהווה סט של רצף הזנה בתוך מארג מזון ()food web
Chairas, D..D. 2010. Environmental science
מארג מזון מובנה מרמות הזנה
יצרנים primary producers
צרכנים ראשוניים primary consumers
צרכנים שניוניים secondary consumers
צרכנים שלישוניים tertiary consumers
מפרקים decomposers
מארג מזון מובנה מרמות יצרנות שונות
יצרנים primary producers
יצרנים שניוניים secondary consumers
יצרנים שלישוניים tertiary consumers
שיטות הזנה שונות מאפיינות צרכנים שונים ברמות הזנה שונות
הרביוורים ) – (herbivoresאוכלי צמחים
קרניוורים ( – )carnivoresאוכלי בשר
דטריטיוורים ) – (detritivoresאוכלי שיירים (פגרים)
אומניוורים ) – (omnivoresאוכלי כל
מפרקים ( – )decomposersמפרקים את החומר האורגני
למרכיביו האי-אורגניים.
Environmental science: the way the world works
By Bernard J. Nebel, Richard T. Wright 1993
זרימת האנרגיה בטבע
פרמטרים בתחשיבי אנרגיה של צרכנים
אינו
מוטמע מוטמע ()A
C=P+R+U+F
הוצאת צואה
(חומרים שאינם
מעוכלים)
Fecal wasted
נשימה
הפרשת
חומצות
Respiration
אמיניות בלתי
נצילות
Undigestad
)(Urin
ייצור
מזון נצרך
Consumed Production
R
P
F+U
C
Beinke, A. 2010. Nature Education Knowledge 1, 5.
פוטנציאל נעכלות )A:C (food digestibility
מבוטא באמצעות ,A:Cשיעור החומר המוטמע ( )Aמהחומר הנצרך (.)C
פוטנציאל הנעכלות משתנה בין אורגניזמים שונים ובין מזונות שונים.
פוטנציאל הנעכלות של רקמות צמחיות נמוך בהשוואה לרקמות בעלי חיים.
פוטנציאל הנעכלות בקבוצת הדטריוווריים והמיקרוביווריים נמוך בהשוואה
להרביווריים וקרניבוריים
80%
10%
דטריטיווריים < מיקרוביווריים < הרביווריים < קרניוורים
צואה
פירוק מהיר
פוטנציאל יצרנות )P:A (production efficiency
מבוטא באמצעות ,P:Aשיעור החומר המוטמע מהחומר הנצרך
שוסטר ,א ,.רידג' ,א ,.בל ,מ .ריטה ,ע .2009 .אקולוגיה ,יחידה .1
Slide 6
זרימת אנרגיה וביומסה בטבע
אנרגיית אור
צמח
טורף
אוכל נבלות
מפרק
אוכל צמחים
זרימת האנגיה בטבע
מקור אי אורגני+ אור
אורגניזמים
Environmental science: the way the world works
By Bernard J. Nebel, Richard T. Wright 1993
חום
מיון האורגניזמים לפי האופן שבו הם משיגים אנרגיה
אוטוטרופיים ) (autothrophsמייצרים את מזונם מאנרגיה
ומקורות אי-אורגניים.
בטבע,
אנרגיהאורגניות
מתרכובות
הטרוטרופיים ) (heterothropsניזונים
זרימת
שמקורן אוטוטרופי
הטרוטרופים )(heterothrophs
אוטוטרופים (autothrophs
אוטוטרופים ( = autoעצמי thropon ,מזון)
האור הוא מקור האנרגיה הנפוץ ביותר לשימוש של אוטוטרופים בביוספרה
פוטואוטוטרופים/פוטוסינתטיים – מנצלים את האור כמקור אנרגיה .בעיקר
צמחים ירוקים אך גם כמה קבוצות חיידקים.
צמחים (איקריוטיים) ,וחיידקים כחוליים (פרוקריוטיים) מהווים את המקור
העיקרי לחמצן האטמוספרי.
חיידקים פוטוסינתטיים מתקיימים בסביבות דלות חמצן ,בעוצמת אור נמוכה
(שאינה מספקת לגידול צמחים) ,ואינם משחררים חמצן לאטמוספירה.
כימואוטוטרופים/כימוסינתטיים – מיקרואורגניזמים נפוצים בסביבות אירוביות
(אווירניות) אשר מנצלים תרכובות כימיות כמקור אנרגיה (מתקיימים אף
בעלטה מוחלטת) .הללו מחמצנים תרכובות כימיות ומנצלים את האנרגיה
המשתחררת.
חיידקים כימוסינתטיים משחקים תפקיד חשוב במיחזור החומרים בטבע
(חנקן ,גפרית ,מימן ,מתאן וברזל) ,ואחראים על קיומם של מערכות
אקולוגיות באזורי נביעה הידרוטרמיים במעמקי האוקייאנוסים.
Science
Science
Science
Science
חשיבות הצמח להזנה ולאנרגיה
שתי הבעיות העיקריות שהאנושות ניצבת בפניהן כיום:
א .בעיית המזון
ב .בעיית האנרגיה
הצמחים הם מקור ההזנה לאדם ולשאר ההטרוטרופים
בבעלי חיים קיימים אינזמים שהופכים חומצות אמינו האחת לשניה ,אך לא
קיימים אינזימים שיכולים לקלוט חנקן ולקבע אותו בפחמימה לשם יצירת
חומצה אמינית ,הללו קיימים רק בצמחים .לכן ,הצמחים הם גם המקור
היחידי לא רק לאנרגיה ופחמימות אלא גם לחלבונים.
תהליך הפוטוסינתזה בצמח מלווה ביצירת מולקולות עתירות אנרגיה.
במשך שנות קיומו של העולם נצברו תרכובות אורגניות לאנרגיה פוסילית
בתצורה של פחם ,שמקורו בחומר צמחי ושמן אדמה (נפט ותוצריו) שמקורו
בבעלי חיים .האנרגיה הפוסילית בינתיים ,מהווה את מקור האנרגיה
העיקרי להנעת גלגלי התעשיה והתחבורה.
תפקיד האור בצמח
האור משמש לשני תפקידים חיוניים בצמח:
א .סמן ) (signalחיצוני לתהליכי התפתחות בצמח ,בעיקר כתלות
בהתקצרות והארכת יום )(photoperiod signal
ב .האור מהווה מקור אנרגיה לתהליך הפוטוסינתזה )(photosinthesis
מדוע האור מהווה סמן עיקרי לתהליכי התפתחות כמו נביטה ,פריחה
ושלכת ולא סמנים אחרים כמו רטיבות וטמפרטורה?
פוטוסינתזה )(photosynthesis
אנרגיית אור
6H20+6CO2
C6H1206+6O2
תהליך התמרת אנרגיית אור לאנרגיה כימית ,המנוצלת לקיבוע פד"ח
לשם יצירת פחמימות מתבצעת על ידי פגמנט ירוק – מולקולת
כלורופיל בכלורופלאסט.
בקליטת האור משתתפים פיגמנטים נוספים (צהובים עד כתומים) ,אך
התמרת אנרגיית האור לאנרגיה כימית מתבצעת על ידי כלורופיל.
.) מהווה מקור לאטומי הפחמן בפוטוסינתזה388ppm( הפד"ח האטמוספרי
(stomata) חילוף הגזים בצמח מתבצע באברונים הנקראים פיוניות
Jérome Giraudat, Jeffrey Leung, Sylvain Merlot, Christiane Valon
www.isv.cnrs-gif.fr/jg/themegb.html
מדוע קשה לחקור את השלבים בתהליך הפוטוסיתזה?
מהרגע שמולקולת הכלורופיל קולטת את האור ,ועד שהאנרגיה עוברת למולקולה אחרת,
עוברות 10-15שניות.
http://www.nature.com/scitable/topicpage/photosynthetic-
2010 Nature Education
cells-14025371
מקור המים לצמח הוא בלחות הקרקע – גורם מווסת לפתיחה וסגירה של
פיוניות.
השפעת הגידול בריכוז הפד"ח על שטפונות
ריכוז פד"ח שכיח
ריכוז פד"ח גבוה
זמינות המים לצמח בקרקע
הולכת פיוניות
מים בלתי
מנוצלים
ניצול האנרגיה שנקלטה בפוטוסינתזה
= Aאנרגיה מוטמעת
A=P+R
= Rהשקעת אנרגיה בנשימה )(respiration
= Pהשקעת אנרגיה בייצור רקמה )(production
זרימת אנרגיה בטבע
R
R
R
R
R
הטרוטרופיים ( = heteroשונה)
כל בעלי-החיים ,הפטריות ומרבית החיידקים הם הטרוטרופיים ,כלומר
נזקקים לאספקת חומרים אורגנים מסביבבתם ,כיוון שאינם מסוגלים לנצל
את אנרגיית האור.
אנרגיית אור
אוטוטרופיים – יצרנים )(producers
הטרוטרופיים – צרכנים )(consumers
צרכן
רביעי
במעמד
מיוחד -
מפרק
צרכן שני
צרכן שלישי
יצרן
צרכן ראשון
הטרוטרופיים
)food web( מארג מזון
Chairas, D..D. 2010. Environmental science
שרשרת מזון ()food chain
שרשרת המזון מהווה סט של רצף הזנה בתוך מארג מזון ()food web
Chairas, D..D. 2010. Environmental science
מארג מזון מובנה מרמות הזנה
יצרנים primary producers
צרכנים ראשוניים primary consumers
צרכנים שניוניים secondary consumers
צרכנים שלישוניים tertiary consumers
מפרקים decomposers
מארג מזון מובנה מרמות יצרנות שונות
יצרנים primary producers
יצרנים שניוניים secondary consumers
יצרנים שלישוניים tertiary consumers
שיטות הזנה שונות מאפיינות צרכנים שונים ברמות הזנה שונות
הרביוורים ) – (herbivoresאוכלי צמחים
קרניוורים ( – )carnivoresאוכלי בשר
דטריטיוורים ) – (detritivoresאוכלי שיירים (פגרים)
אומניוורים ) – (omnivoresאוכלי כל
מפרקים ( – )decomposersמפרקים את החומר האורגני
למרכיביו האי-אורגניים.
Environmental science: the way the world works
By Bernard J. Nebel, Richard T. Wright 1993
זרימת האנרגיה בטבע
פרמטרים בתחשיבי אנרגיה של צרכנים
אינו
מוטמע מוטמע ()A
C=P+R+U+F
הוצאת צואה
(חומרים שאינם
מעוכלים)
Fecal wasted
נשימה
הפרשת
חומצות
Respiration
אמיניות בלתי
נצילות
Undigestad
)(Urin
ייצור
מזון נצרך
Consumed Production
R
P
F+U
C
Beinke, A. 2010. Nature Education Knowledge 1, 5.
פוטנציאל נעכלות )A:C (food digestibility
מבוטא באמצעות ,A:Cשיעור החומר המוטמע ( )Aמהחומר הנצרך (.)C
פוטנציאל הנעכלות משתנה בין אורגניזמים שונים ובין מזונות שונים.
פוטנציאל הנעכלות של רקמות צמחיות נמוך בהשוואה לרקמות בעלי חיים.
פוטנציאל הנעכלות בקבוצת הדטריוווריים והמיקרוביווריים נמוך בהשוואה
להרביווריים וקרניבוריים
80%
10%
דטריטיווריים < מיקרוביווריים < הרביווריים < קרניוורים
צואה
פירוק מהיר
פוטנציאל יצרנות )P:A (production efficiency
מבוטא באמצעות ,P:Aשיעור החומר המוטמע מהחומר הנצרך
שוסטר ,א ,.רידג' ,א ,.בל ,מ .ריטה ,ע .2009 .אקולוגיה ,יחידה .1
Slide 7
זרימת אנרגיה וביומסה בטבע
אנרגיית אור
צמח
טורף
אוכל נבלות
מפרק
אוכל צמחים
זרימת האנגיה בטבע
מקור אי אורגני+ אור
אורגניזמים
Environmental science: the way the world works
By Bernard J. Nebel, Richard T. Wright 1993
חום
מיון האורגניזמים לפי האופן שבו הם משיגים אנרגיה
אוטוטרופיים ) (autothrophsמייצרים את מזונם מאנרגיה
ומקורות אי-אורגניים.
בטבע,
אנרגיהאורגניות
מתרכובות
הטרוטרופיים ) (heterothropsניזונים
זרימת
שמקורן אוטוטרופי
הטרוטרופים )(heterothrophs
אוטוטרופים (autothrophs
אוטוטרופים ( = autoעצמי thropon ,מזון)
האור הוא מקור האנרגיה הנפוץ ביותר לשימוש של אוטוטרופים בביוספרה
פוטואוטוטרופים/פוטוסינתטיים – מנצלים את האור כמקור אנרגיה .בעיקר
צמחים ירוקים אך גם כמה קבוצות חיידקים.
צמחים (איקריוטיים) ,וחיידקים כחוליים (פרוקריוטיים) מהווים את המקור
העיקרי לחמצן האטמוספרי.
חיידקים פוטוסינתטיים מתקיימים בסביבות דלות חמצן ,בעוצמת אור נמוכה
(שאינה מספקת לגידול צמחים) ,ואינם משחררים חמצן לאטמוספירה.
כימואוטוטרופים/כימוסינתטיים – מיקרואורגניזמים נפוצים בסביבות אירוביות
(אווירניות) אשר מנצלים תרכובות כימיות כמקור אנרגיה (מתקיימים אף
בעלטה מוחלטת) .הללו מחמצנים תרכובות כימיות ומנצלים את האנרגיה
המשתחררת.
חיידקים כימוסינתטיים משחקים תפקיד חשוב במיחזור החומרים בטבע
(חנקן ,גפרית ,מימן ,מתאן וברזל) ,ואחראים על קיומם של מערכות
אקולוגיות באזורי נביעה הידרוטרמיים במעמקי האוקייאנוסים.
Science
Science
Science
Science
חשיבות הצמח להזנה ולאנרגיה
שתי הבעיות העיקריות שהאנושות ניצבת בפניהן כיום:
א .בעיית המזון
ב .בעיית האנרגיה
הצמחים הם מקור ההזנה לאדם ולשאר ההטרוטרופים
בבעלי חיים קיימים אינזמים שהופכים חומצות אמינו האחת לשניה ,אך לא
קיימים אינזימים שיכולים לקלוט חנקן ולקבע אותו בפחמימה לשם יצירת
חומצה אמינית ,הללו קיימים רק בצמחים .לכן ,הצמחים הם גם המקור
היחידי לא רק לאנרגיה ופחמימות אלא גם לחלבונים.
תהליך הפוטוסינתזה בצמח מלווה ביצירת מולקולות עתירות אנרגיה.
במשך שנות קיומו של העולם נצברו תרכובות אורגניות לאנרגיה פוסילית
בתצורה של פחם ,שמקורו בחומר צמחי ושמן אדמה (נפט ותוצריו) שמקורו
בבעלי חיים .האנרגיה הפוסילית בינתיים ,מהווה את מקור האנרגיה
העיקרי להנעת גלגלי התעשיה והתחבורה.
תפקיד האור בצמח
האור משמש לשני תפקידים חיוניים בצמח:
א .סמן ) (signalחיצוני לתהליכי התפתחות בצמח ,בעיקר כתלות
בהתקצרות והארכת יום )(photoperiod signal
ב .האור מהווה מקור אנרגיה לתהליך הפוטוסינתזה )(photosinthesis
מדוע האור מהווה סמן עיקרי לתהליכי התפתחות כמו נביטה ,פריחה
ושלכת ולא סמנים אחרים כמו רטיבות וטמפרטורה?
פוטוסינתזה )(photosynthesis
אנרגיית אור
6H20+6CO2
C6H1206+6O2
תהליך התמרת אנרגיית אור לאנרגיה כימית ,המנוצלת לקיבוע פד"ח
לשם יצירת פחמימות מתבצעת על ידי פגמנט ירוק – מולקולת
כלורופיל בכלורופלאסט.
בקליטת האור משתתפים פיגמנטים נוספים (צהובים עד כתומים) ,אך
התמרת אנרגיית האור לאנרגיה כימית מתבצעת על ידי כלורופיל.
.) מהווה מקור לאטומי הפחמן בפוטוסינתזה388ppm( הפד"ח האטמוספרי
(stomata) חילוף הגזים בצמח מתבצע באברונים הנקראים פיוניות
Jérome Giraudat, Jeffrey Leung, Sylvain Merlot, Christiane Valon
www.isv.cnrs-gif.fr/jg/themegb.html
מדוע קשה לחקור את השלבים בתהליך הפוטוסיתזה?
מהרגע שמולקולת הכלורופיל קולטת את האור ,ועד שהאנרגיה עוברת למולקולה אחרת,
עוברות 10-15שניות.
http://www.nature.com/scitable/topicpage/photosynthetic-
2010 Nature Education
cells-14025371
מקור המים לצמח הוא בלחות הקרקע – גורם מווסת לפתיחה וסגירה של
פיוניות.
השפעת הגידול בריכוז הפד"ח על שטפונות
ריכוז פד"ח שכיח
ריכוז פד"ח גבוה
זמינות המים לצמח בקרקע
הולכת פיוניות
מים בלתי
מנוצלים
ניצול האנרגיה שנקלטה בפוטוסינתזה
= Aאנרגיה מוטמעת
A=P+R
= Rהשקעת אנרגיה בנשימה )(respiration
= Pהשקעת אנרגיה בייצור רקמה )(production
זרימת אנרגיה בטבע
R
R
R
R
R
הטרוטרופיים ( = heteroשונה)
כל בעלי-החיים ,הפטריות ומרבית החיידקים הם הטרוטרופיים ,כלומר
נזקקים לאספקת חומרים אורגנים מסביבבתם ,כיוון שאינם מסוגלים לנצל
את אנרגיית האור.
אנרגיית אור
אוטוטרופיים – יצרנים )(producers
הטרוטרופיים – צרכנים )(consumers
צרכן
רביעי
במעמד
מיוחד -
מפרק
צרכן שני
צרכן שלישי
יצרן
צרכן ראשון
הטרוטרופיים
)food web( מארג מזון
Chairas, D..D. 2010. Environmental science
שרשרת מזון ()food chain
שרשרת המזון מהווה סט של רצף הזנה בתוך מארג מזון ()food web
Chairas, D..D. 2010. Environmental science
מארג מזון מובנה מרמות הזנה
יצרנים primary producers
צרכנים ראשוניים primary consumers
צרכנים שניוניים secondary consumers
צרכנים שלישוניים tertiary consumers
מפרקים decomposers
מארג מזון מובנה מרמות יצרנות שונות
יצרנים primary producers
יצרנים שניוניים secondary consumers
יצרנים שלישוניים tertiary consumers
שיטות הזנה שונות מאפיינות צרכנים שונים ברמות הזנה שונות
הרביוורים ) – (herbivoresאוכלי צמחים
קרניוורים ( – )carnivoresאוכלי בשר
דטריטיוורים ) – (detritivoresאוכלי שיירים (פגרים)
אומניוורים ) – (omnivoresאוכלי כל
מפרקים ( – )decomposersמפרקים את החומר האורגני
למרכיביו האי-אורגניים.
Environmental science: the way the world works
By Bernard J. Nebel, Richard T. Wright 1993
זרימת האנרגיה בטבע
פרמטרים בתחשיבי אנרגיה של צרכנים
אינו
מוטמע מוטמע ()A
C=P+R+U+F
הוצאת צואה
(חומרים שאינם
מעוכלים)
Fecal wasted
נשימה
הפרשת
חומצות
Respiration
אמיניות בלתי
נצילות
Undigestad
)(Urin
ייצור
מזון נצרך
Consumed Production
R
P
F+U
C
Beinke, A. 2010. Nature Education Knowledge 1, 5.
פוטנציאל נעכלות )A:C (food digestibility
מבוטא באמצעות ,A:Cשיעור החומר המוטמע ( )Aמהחומר הנצרך (.)C
פוטנציאל הנעכלות משתנה בין אורגניזמים שונים ובין מזונות שונים.
פוטנציאל הנעכלות של רקמות צמחיות נמוך בהשוואה לרקמות בעלי חיים.
פוטנציאל הנעכלות בקבוצת הדטריוווריים והמיקרוביווריים נמוך בהשוואה
להרביווריים וקרניבוריים
80%
10%
דטריטיווריים < מיקרוביווריים < הרביווריים < קרניוורים
צואה
פירוק מהיר
פוטנציאל יצרנות )P:A (production efficiency
מבוטא באמצעות ,P:Aשיעור החומר המוטמע מהחומר הנצרך
שוסטר ,א ,.רידג' ,א ,.בל ,מ .ריטה ,ע .2009 .אקולוגיה ,יחידה .1
Slide 8
זרימת אנרגיה וביומסה בטבע
אנרגיית אור
צמח
טורף
אוכל נבלות
מפרק
אוכל צמחים
זרימת האנגיה בטבע
מקור אי אורגני+ אור
אורגניזמים
Environmental science: the way the world works
By Bernard J. Nebel, Richard T. Wright 1993
חום
מיון האורגניזמים לפי האופן שבו הם משיגים אנרגיה
אוטוטרופיים ) (autothrophsמייצרים את מזונם מאנרגיה
ומקורות אי-אורגניים.
בטבע,
אנרגיהאורגניות
מתרכובות
הטרוטרופיים ) (heterothropsניזונים
זרימת
שמקורן אוטוטרופי
הטרוטרופים )(heterothrophs
אוטוטרופים (autothrophs
אוטוטרופים ( = autoעצמי thropon ,מזון)
האור הוא מקור האנרגיה הנפוץ ביותר לשימוש של אוטוטרופים בביוספרה
פוטואוטוטרופים/פוטוסינתטיים – מנצלים את האור כמקור אנרגיה .בעיקר
צמחים ירוקים אך גם כמה קבוצות חיידקים.
צמחים (איקריוטיים) ,וחיידקים כחוליים (פרוקריוטיים) מהווים את המקור
העיקרי לחמצן האטמוספרי.
חיידקים פוטוסינתטיים מתקיימים בסביבות דלות חמצן ,בעוצמת אור נמוכה
(שאינה מספקת לגידול צמחים) ,ואינם משחררים חמצן לאטמוספירה.
כימואוטוטרופים/כימוסינתטיים – מיקרואורגניזמים נפוצים בסביבות אירוביות
(אווירניות) אשר מנצלים תרכובות כימיות כמקור אנרגיה (מתקיימים אף
בעלטה מוחלטת) .הללו מחמצנים תרכובות כימיות ומנצלים את האנרגיה
המשתחררת.
חיידקים כימוסינתטיים משחקים תפקיד חשוב במיחזור החומרים בטבע
(חנקן ,גפרית ,מימן ,מתאן וברזל) ,ואחראים על קיומם של מערכות
אקולוגיות באזורי נביעה הידרוטרמיים במעמקי האוקייאנוסים.
Science
Science
Science
Science
חשיבות הצמח להזנה ולאנרגיה
שתי הבעיות העיקריות שהאנושות ניצבת בפניהן כיום:
א .בעיית המזון
ב .בעיית האנרגיה
הצמחים הם מקור ההזנה לאדם ולשאר ההטרוטרופים
בבעלי חיים קיימים אינזמים שהופכים חומצות אמינו האחת לשניה ,אך לא
קיימים אינזימים שיכולים לקלוט חנקן ולקבע אותו בפחמימה לשם יצירת
חומצה אמינית ,הללו קיימים רק בצמחים .לכן ,הצמחים הם גם המקור
היחידי לא רק לאנרגיה ופחמימות אלא גם לחלבונים.
תהליך הפוטוסינתזה בצמח מלווה ביצירת מולקולות עתירות אנרגיה.
במשך שנות קיומו של העולם נצברו תרכובות אורגניות לאנרגיה פוסילית
בתצורה של פחם ,שמקורו בחומר צמחי ושמן אדמה (נפט ותוצריו) שמקורו
בבעלי חיים .האנרגיה הפוסילית בינתיים ,מהווה את מקור האנרגיה
העיקרי להנעת גלגלי התעשיה והתחבורה.
תפקיד האור בצמח
האור משמש לשני תפקידים חיוניים בצמח:
א .סמן ) (signalחיצוני לתהליכי התפתחות בצמח ,בעיקר כתלות
בהתקצרות והארכת יום )(photoperiod signal
ב .האור מהווה מקור אנרגיה לתהליך הפוטוסינתזה )(photosinthesis
מדוע האור מהווה סמן עיקרי לתהליכי התפתחות כמו נביטה ,פריחה
ושלכת ולא סמנים אחרים כמו רטיבות וטמפרטורה?
פוטוסינתזה )(photosynthesis
אנרגיית אור
6H20+6CO2
C6H1206+6O2
תהליך התמרת אנרגיית אור לאנרגיה כימית ,המנוצלת לקיבוע פד"ח
לשם יצירת פחמימות מתבצעת על ידי פגמנט ירוק – מולקולת
כלורופיל בכלורופלאסט.
בקליטת האור משתתפים פיגמנטים נוספים (צהובים עד כתומים) ,אך
התמרת אנרגיית האור לאנרגיה כימית מתבצעת על ידי כלורופיל.
.) מהווה מקור לאטומי הפחמן בפוטוסינתזה388ppm( הפד"ח האטמוספרי
(stomata) חילוף הגזים בצמח מתבצע באברונים הנקראים פיוניות
Jérome Giraudat, Jeffrey Leung, Sylvain Merlot, Christiane Valon
www.isv.cnrs-gif.fr/jg/themegb.html
מדוע קשה לחקור את השלבים בתהליך הפוטוסיתזה?
מהרגע שמולקולת הכלורופיל קולטת את האור ,ועד שהאנרגיה עוברת למולקולה אחרת,
עוברות 10-15שניות.
http://www.nature.com/scitable/topicpage/photosynthetic-
2010 Nature Education
cells-14025371
מקור המים לצמח הוא בלחות הקרקע – גורם מווסת לפתיחה וסגירה של
פיוניות.
השפעת הגידול בריכוז הפד"ח על שטפונות
ריכוז פד"ח שכיח
ריכוז פד"ח גבוה
זמינות המים לצמח בקרקע
הולכת פיוניות
מים בלתי
מנוצלים
ניצול האנרגיה שנקלטה בפוטוסינתזה
= Aאנרגיה מוטמעת
A=P+R
= Rהשקעת אנרגיה בנשימה )(respiration
= Pהשקעת אנרגיה בייצור רקמה )(production
זרימת אנרגיה בטבע
R
R
R
R
R
הטרוטרופיים ( = heteroשונה)
כל בעלי-החיים ,הפטריות ומרבית החיידקים הם הטרוטרופיים ,כלומר
נזקקים לאספקת חומרים אורגנים מסביבבתם ,כיוון שאינם מסוגלים לנצל
את אנרגיית האור.
אנרגיית אור
אוטוטרופיים – יצרנים )(producers
הטרוטרופיים – צרכנים )(consumers
צרכן
רביעי
במעמד
מיוחד -
מפרק
צרכן שני
צרכן שלישי
יצרן
צרכן ראשון
הטרוטרופיים
)food web( מארג מזון
Chairas, D..D. 2010. Environmental science
שרשרת מזון ()food chain
שרשרת המזון מהווה סט של רצף הזנה בתוך מארג מזון ()food web
Chairas, D..D. 2010. Environmental science
מארג מזון מובנה מרמות הזנה
יצרנים primary producers
צרכנים ראשוניים primary consumers
צרכנים שניוניים secondary consumers
צרכנים שלישוניים tertiary consumers
מפרקים decomposers
מארג מזון מובנה מרמות יצרנות שונות
יצרנים primary producers
יצרנים שניוניים secondary consumers
יצרנים שלישוניים tertiary consumers
שיטות הזנה שונות מאפיינות צרכנים שונים ברמות הזנה שונות
הרביוורים ) – (herbivoresאוכלי צמחים
קרניוורים ( – )carnivoresאוכלי בשר
דטריטיוורים ) – (detritivoresאוכלי שיירים (פגרים)
אומניוורים ) – (omnivoresאוכלי כל
מפרקים ( – )decomposersמפרקים את החומר האורגני
למרכיביו האי-אורגניים.
Environmental science: the way the world works
By Bernard J. Nebel, Richard T. Wright 1993
זרימת האנרגיה בטבע
פרמטרים בתחשיבי אנרגיה של צרכנים
אינו
מוטמע מוטמע ()A
C=P+R+U+F
הוצאת צואה
(חומרים שאינם
מעוכלים)
Fecal wasted
נשימה
הפרשת
חומצות
Respiration
אמיניות בלתי
נצילות
Undigestad
)(Urin
ייצור
מזון נצרך
Consumed Production
R
P
F+U
C
Beinke, A. 2010. Nature Education Knowledge 1, 5.
פוטנציאל נעכלות )A:C (food digestibility
מבוטא באמצעות ,A:Cשיעור החומר המוטמע ( )Aמהחומר הנצרך (.)C
פוטנציאל הנעכלות משתנה בין אורגניזמים שונים ובין מזונות שונים.
פוטנציאל הנעכלות של רקמות צמחיות נמוך בהשוואה לרקמות בעלי חיים.
פוטנציאל הנעכלות בקבוצת הדטריוווריים והמיקרוביווריים נמוך בהשוואה
להרביווריים וקרניבוריים
80%
10%
דטריטיווריים < מיקרוביווריים < הרביווריים < קרניוורים
צואה
פירוק מהיר
פוטנציאל יצרנות )P:A (production efficiency
מבוטא באמצעות ,P:Aשיעור החומר המוטמע מהחומר הנצרך
שוסטר ,א ,.רידג' ,א ,.בל ,מ .ריטה ,ע .2009 .אקולוגיה ,יחידה .1
Slide 9
זרימת אנרגיה וביומסה בטבע
אנרגיית אור
צמח
טורף
אוכל נבלות
מפרק
אוכל צמחים
זרימת האנגיה בטבע
מקור אי אורגני+ אור
אורגניזמים
Environmental science: the way the world works
By Bernard J. Nebel, Richard T. Wright 1993
חום
מיון האורגניזמים לפי האופן שבו הם משיגים אנרגיה
אוטוטרופיים ) (autothrophsמייצרים את מזונם מאנרגיה
ומקורות אי-אורגניים.
בטבע,
אנרגיהאורגניות
מתרכובות
הטרוטרופיים ) (heterothropsניזונים
זרימת
שמקורן אוטוטרופי
הטרוטרופים )(heterothrophs
אוטוטרופים (autothrophs
אוטוטרופים ( = autoעצמי thropon ,מזון)
האור הוא מקור האנרגיה הנפוץ ביותר לשימוש של אוטוטרופים בביוספרה
פוטואוטוטרופים/פוטוסינתטיים – מנצלים את האור כמקור אנרגיה .בעיקר
צמחים ירוקים אך גם כמה קבוצות חיידקים.
צמחים (איקריוטיים) ,וחיידקים כחוליים (פרוקריוטיים) מהווים את המקור
העיקרי לחמצן האטמוספרי.
חיידקים פוטוסינתטיים מתקיימים בסביבות דלות חמצן ,בעוצמת אור נמוכה
(שאינה מספקת לגידול צמחים) ,ואינם משחררים חמצן לאטמוספירה.
כימואוטוטרופים/כימוסינתטיים – מיקרואורגניזמים נפוצים בסביבות אירוביות
(אווירניות) אשר מנצלים תרכובות כימיות כמקור אנרגיה (מתקיימים אף
בעלטה מוחלטת) .הללו מחמצנים תרכובות כימיות ומנצלים את האנרגיה
המשתחררת.
חיידקים כימוסינתטיים משחקים תפקיד חשוב במיחזור החומרים בטבע
(חנקן ,גפרית ,מימן ,מתאן וברזל) ,ואחראים על קיומם של מערכות
אקולוגיות באזורי נביעה הידרוטרמיים במעמקי האוקייאנוסים.
Science
Science
Science
Science
חשיבות הצמח להזנה ולאנרגיה
שתי הבעיות העיקריות שהאנושות ניצבת בפניהן כיום:
א .בעיית המזון
ב .בעיית האנרגיה
הצמחים הם מקור ההזנה לאדם ולשאר ההטרוטרופים
בבעלי חיים קיימים אינזמים שהופכים חומצות אמינו האחת לשניה ,אך לא
קיימים אינזימים שיכולים לקלוט חנקן ולקבע אותו בפחמימה לשם יצירת
חומצה אמינית ,הללו קיימים רק בצמחים .לכן ,הצמחים הם גם המקור
היחידי לא רק לאנרגיה ופחמימות אלא גם לחלבונים.
תהליך הפוטוסינתזה בצמח מלווה ביצירת מולקולות עתירות אנרגיה.
במשך שנות קיומו של העולם נצברו תרכובות אורגניות לאנרגיה פוסילית
בתצורה של פחם ,שמקורו בחומר צמחי ושמן אדמה (נפט ותוצריו) שמקורו
בבעלי חיים .האנרגיה הפוסילית בינתיים ,מהווה את מקור האנרגיה
העיקרי להנעת גלגלי התעשיה והתחבורה.
תפקיד האור בצמח
האור משמש לשני תפקידים חיוניים בצמח:
א .סמן ) (signalחיצוני לתהליכי התפתחות בצמח ,בעיקר כתלות
בהתקצרות והארכת יום )(photoperiod signal
ב .האור מהווה מקור אנרגיה לתהליך הפוטוסינתזה )(photosinthesis
מדוע האור מהווה סמן עיקרי לתהליכי התפתחות כמו נביטה ,פריחה
ושלכת ולא סמנים אחרים כמו רטיבות וטמפרטורה?
פוטוסינתזה )(photosynthesis
אנרגיית אור
6H20+6CO2
C6H1206+6O2
תהליך התמרת אנרגיית אור לאנרגיה כימית ,המנוצלת לקיבוע פד"ח
לשם יצירת פחמימות מתבצעת על ידי פגמנט ירוק – מולקולת
כלורופיל בכלורופלאסט.
בקליטת האור משתתפים פיגמנטים נוספים (צהובים עד כתומים) ,אך
התמרת אנרגיית האור לאנרגיה כימית מתבצעת על ידי כלורופיל.
.) מהווה מקור לאטומי הפחמן בפוטוסינתזה388ppm( הפד"ח האטמוספרי
(stomata) חילוף הגזים בצמח מתבצע באברונים הנקראים פיוניות
Jérome Giraudat, Jeffrey Leung, Sylvain Merlot, Christiane Valon
www.isv.cnrs-gif.fr/jg/themegb.html
מדוע קשה לחקור את השלבים בתהליך הפוטוסיתזה?
מהרגע שמולקולת הכלורופיל קולטת את האור ,ועד שהאנרגיה עוברת למולקולה אחרת,
עוברות 10-15שניות.
http://www.nature.com/scitable/topicpage/photosynthetic-
2010 Nature Education
cells-14025371
מקור המים לצמח הוא בלחות הקרקע – גורם מווסת לפתיחה וסגירה של
פיוניות.
השפעת הגידול בריכוז הפד"ח על שטפונות
ריכוז פד"ח שכיח
ריכוז פד"ח גבוה
זמינות המים לצמח בקרקע
הולכת פיוניות
מים בלתי
מנוצלים
ניצול האנרגיה שנקלטה בפוטוסינתזה
= Aאנרגיה מוטמעת
A=P+R
= Rהשקעת אנרגיה בנשימה )(respiration
= Pהשקעת אנרגיה בייצור רקמה )(production
זרימת אנרגיה בטבע
R
R
R
R
R
הטרוטרופיים ( = heteroשונה)
כל בעלי-החיים ,הפטריות ומרבית החיידקים הם הטרוטרופיים ,כלומר
נזקקים לאספקת חומרים אורגנים מסביבבתם ,כיוון שאינם מסוגלים לנצל
את אנרגיית האור.
אנרגיית אור
אוטוטרופיים – יצרנים )(producers
הטרוטרופיים – צרכנים )(consumers
צרכן
רביעי
במעמד
מיוחד -
מפרק
צרכן שני
צרכן שלישי
יצרן
צרכן ראשון
הטרוטרופיים
)food web( מארג מזון
Chairas, D..D. 2010. Environmental science
שרשרת מזון ()food chain
שרשרת המזון מהווה סט של רצף הזנה בתוך מארג מזון ()food web
Chairas, D..D. 2010. Environmental science
מארג מזון מובנה מרמות הזנה
יצרנים primary producers
צרכנים ראשוניים primary consumers
צרכנים שניוניים secondary consumers
צרכנים שלישוניים tertiary consumers
מפרקים decomposers
מארג מזון מובנה מרמות יצרנות שונות
יצרנים primary producers
יצרנים שניוניים secondary consumers
יצרנים שלישוניים tertiary consumers
שיטות הזנה שונות מאפיינות צרכנים שונים ברמות הזנה שונות
הרביוורים ) – (herbivoresאוכלי צמחים
קרניוורים ( – )carnivoresאוכלי בשר
דטריטיוורים ) – (detritivoresאוכלי שיירים (פגרים)
אומניוורים ) – (omnivoresאוכלי כל
מפרקים ( – )decomposersמפרקים את החומר האורגני
למרכיביו האי-אורגניים.
Environmental science: the way the world works
By Bernard J. Nebel, Richard T. Wright 1993
זרימת האנרגיה בטבע
פרמטרים בתחשיבי אנרגיה של צרכנים
אינו
מוטמע מוטמע ()A
C=P+R+U+F
הוצאת צואה
(חומרים שאינם
מעוכלים)
Fecal wasted
נשימה
הפרשת
חומצות
Respiration
אמיניות בלתי
נצילות
Undigestad
)(Urin
ייצור
מזון נצרך
Consumed Production
R
P
F+U
C
Beinke, A. 2010. Nature Education Knowledge 1, 5.
פוטנציאל נעכלות )A:C (food digestibility
מבוטא באמצעות ,A:Cשיעור החומר המוטמע ( )Aמהחומר הנצרך (.)C
פוטנציאל הנעכלות משתנה בין אורגניזמים שונים ובין מזונות שונים.
פוטנציאל הנעכלות של רקמות צמחיות נמוך בהשוואה לרקמות בעלי חיים.
פוטנציאל הנעכלות בקבוצת הדטריוווריים והמיקרוביווריים נמוך בהשוואה
להרביווריים וקרניבוריים
80%
10%
דטריטיווריים < מיקרוביווריים < הרביווריים < קרניוורים
צואה
פירוק מהיר
פוטנציאל יצרנות )P:A (production efficiency
מבוטא באמצעות ,P:Aשיעור החומר המוטמע מהחומר הנצרך
שוסטר ,א ,.רידג' ,א ,.בל ,מ .ריטה ,ע .2009 .אקולוגיה ,יחידה .1
Slide 10
זרימת אנרגיה וביומסה בטבע
אנרגיית אור
צמח
טורף
אוכל נבלות
מפרק
אוכל צמחים
זרימת האנגיה בטבע
מקור אי אורגני+ אור
אורגניזמים
Environmental science: the way the world works
By Bernard J. Nebel, Richard T. Wright 1993
חום
מיון האורגניזמים לפי האופן שבו הם משיגים אנרגיה
אוטוטרופיים ) (autothrophsמייצרים את מזונם מאנרגיה
ומקורות אי-אורגניים.
בטבע,
אנרגיהאורגניות
מתרכובות
הטרוטרופיים ) (heterothropsניזונים
זרימת
שמקורן אוטוטרופי
הטרוטרופים )(heterothrophs
אוטוטרופים (autothrophs
אוטוטרופים ( = autoעצמי thropon ,מזון)
האור הוא מקור האנרגיה הנפוץ ביותר לשימוש של אוטוטרופים בביוספרה
פוטואוטוטרופים/פוטוסינתטיים – מנצלים את האור כמקור אנרגיה .בעיקר
צמחים ירוקים אך גם כמה קבוצות חיידקים.
צמחים (איקריוטיים) ,וחיידקים כחוליים (פרוקריוטיים) מהווים את המקור
העיקרי לחמצן האטמוספרי.
חיידקים פוטוסינתטיים מתקיימים בסביבות דלות חמצן ,בעוצמת אור נמוכה
(שאינה מספקת לגידול צמחים) ,ואינם משחררים חמצן לאטמוספירה.
כימואוטוטרופים/כימוסינתטיים – מיקרואורגניזמים נפוצים בסביבות אירוביות
(אווירניות) אשר מנצלים תרכובות כימיות כמקור אנרגיה (מתקיימים אף
בעלטה מוחלטת) .הללו מחמצנים תרכובות כימיות ומנצלים את האנרגיה
המשתחררת.
חיידקים כימוסינתטיים משחקים תפקיד חשוב במיחזור החומרים בטבע
(חנקן ,גפרית ,מימן ,מתאן וברזל) ,ואחראים על קיומם של מערכות
אקולוגיות באזורי נביעה הידרוטרמיים במעמקי האוקייאנוסים.
Science
Science
Science
Science
חשיבות הצמח להזנה ולאנרגיה
שתי הבעיות העיקריות שהאנושות ניצבת בפניהן כיום:
א .בעיית המזון
ב .בעיית האנרגיה
הצמחים הם מקור ההזנה לאדם ולשאר ההטרוטרופים
בבעלי חיים קיימים אינזמים שהופכים חומצות אמינו האחת לשניה ,אך לא
קיימים אינזימים שיכולים לקלוט חנקן ולקבע אותו בפחמימה לשם יצירת
חומצה אמינית ,הללו קיימים רק בצמחים .לכן ,הצמחים הם גם המקור
היחידי לא רק לאנרגיה ופחמימות אלא גם לחלבונים.
תהליך הפוטוסינתזה בצמח מלווה ביצירת מולקולות עתירות אנרגיה.
במשך שנות קיומו של העולם נצברו תרכובות אורגניות לאנרגיה פוסילית
בתצורה של פחם ,שמקורו בחומר צמחי ושמן אדמה (נפט ותוצריו) שמקורו
בבעלי חיים .האנרגיה הפוסילית בינתיים ,מהווה את מקור האנרגיה
העיקרי להנעת גלגלי התעשיה והתחבורה.
תפקיד האור בצמח
האור משמש לשני תפקידים חיוניים בצמח:
א .סמן ) (signalחיצוני לתהליכי התפתחות בצמח ,בעיקר כתלות
בהתקצרות והארכת יום )(photoperiod signal
ב .האור מהווה מקור אנרגיה לתהליך הפוטוסינתזה )(photosinthesis
מדוע האור מהווה סמן עיקרי לתהליכי התפתחות כמו נביטה ,פריחה
ושלכת ולא סמנים אחרים כמו רטיבות וטמפרטורה?
פוטוסינתזה )(photosynthesis
אנרגיית אור
6H20+6CO2
C6H1206+6O2
תהליך התמרת אנרגיית אור לאנרגיה כימית ,המנוצלת לקיבוע פד"ח
לשם יצירת פחמימות מתבצעת על ידי פגמנט ירוק – מולקולת
כלורופיל בכלורופלאסט.
בקליטת האור משתתפים פיגמנטים נוספים (צהובים עד כתומים) ,אך
התמרת אנרגיית האור לאנרגיה כימית מתבצעת על ידי כלורופיל.
.) מהווה מקור לאטומי הפחמן בפוטוסינתזה388ppm( הפד"ח האטמוספרי
(stomata) חילוף הגזים בצמח מתבצע באברונים הנקראים פיוניות
Jérome Giraudat, Jeffrey Leung, Sylvain Merlot, Christiane Valon
www.isv.cnrs-gif.fr/jg/themegb.html
מדוע קשה לחקור את השלבים בתהליך הפוטוסיתזה?
מהרגע שמולקולת הכלורופיל קולטת את האור ,ועד שהאנרגיה עוברת למולקולה אחרת,
עוברות 10-15שניות.
http://www.nature.com/scitable/topicpage/photosynthetic-
2010 Nature Education
cells-14025371
מקור המים לצמח הוא בלחות הקרקע – גורם מווסת לפתיחה וסגירה של
פיוניות.
השפעת הגידול בריכוז הפד"ח על שטפונות
ריכוז פד"ח שכיח
ריכוז פד"ח גבוה
זמינות המים לצמח בקרקע
הולכת פיוניות
מים בלתי
מנוצלים
ניצול האנרגיה שנקלטה בפוטוסינתזה
= Aאנרגיה מוטמעת
A=P+R
= Rהשקעת אנרגיה בנשימה )(respiration
= Pהשקעת אנרגיה בייצור רקמה )(production
זרימת אנרגיה בטבע
R
R
R
R
R
הטרוטרופיים ( = heteroשונה)
כל בעלי-החיים ,הפטריות ומרבית החיידקים הם הטרוטרופיים ,כלומר
נזקקים לאספקת חומרים אורגנים מסביבבתם ,כיוון שאינם מסוגלים לנצל
את אנרגיית האור.
אנרגיית אור
אוטוטרופיים – יצרנים )(producers
הטרוטרופיים – צרכנים )(consumers
צרכן
רביעי
במעמד
מיוחד -
מפרק
צרכן שני
צרכן שלישי
יצרן
צרכן ראשון
הטרוטרופיים
)food web( מארג מזון
Chairas, D..D. 2010. Environmental science
שרשרת מזון ()food chain
שרשרת המזון מהווה סט של רצף הזנה בתוך מארג מזון ()food web
Chairas, D..D. 2010. Environmental science
מארג מזון מובנה מרמות הזנה
יצרנים primary producers
צרכנים ראשוניים primary consumers
צרכנים שניוניים secondary consumers
צרכנים שלישוניים tertiary consumers
מפרקים decomposers
מארג מזון מובנה מרמות יצרנות שונות
יצרנים primary producers
יצרנים שניוניים secondary consumers
יצרנים שלישוניים tertiary consumers
שיטות הזנה שונות מאפיינות צרכנים שונים ברמות הזנה שונות
הרביוורים ) – (herbivoresאוכלי צמחים
קרניוורים ( – )carnivoresאוכלי בשר
דטריטיוורים ) – (detritivoresאוכלי שיירים (פגרים)
אומניוורים ) – (omnivoresאוכלי כל
מפרקים ( – )decomposersמפרקים את החומר האורגני
למרכיביו האי-אורגניים.
Environmental science: the way the world works
By Bernard J. Nebel, Richard T. Wright 1993
זרימת האנרגיה בטבע
פרמטרים בתחשיבי אנרגיה של צרכנים
אינו
מוטמע מוטמע ()A
C=P+R+U+F
הוצאת צואה
(חומרים שאינם
מעוכלים)
Fecal wasted
נשימה
הפרשת
חומצות
Respiration
אמיניות בלתי
נצילות
Undigestad
)(Urin
ייצור
מזון נצרך
Consumed Production
R
P
F+U
C
Beinke, A. 2010. Nature Education Knowledge 1, 5.
פוטנציאל נעכלות )A:C (food digestibility
מבוטא באמצעות ,A:Cשיעור החומר המוטמע ( )Aמהחומר הנצרך (.)C
פוטנציאל הנעכלות משתנה בין אורגניזמים שונים ובין מזונות שונים.
פוטנציאל הנעכלות של רקמות צמחיות נמוך בהשוואה לרקמות בעלי חיים.
פוטנציאל הנעכלות בקבוצת הדטריוווריים והמיקרוביווריים נמוך בהשוואה
להרביווריים וקרניבוריים
80%
10%
דטריטיווריים < מיקרוביווריים < הרביווריים < קרניוורים
צואה
פירוק מהיר
פוטנציאל יצרנות )P:A (production efficiency
מבוטא באמצעות ,P:Aשיעור החומר המוטמע מהחומר הנצרך
שוסטר ,א ,.רידג' ,א ,.בל ,מ .ריטה ,ע .2009 .אקולוגיה ,יחידה .1
Slide 11
זרימת אנרגיה וביומסה בטבע
אנרגיית אור
צמח
טורף
אוכל נבלות
מפרק
אוכל צמחים
זרימת האנגיה בטבע
מקור אי אורגני+ אור
אורגניזמים
Environmental science: the way the world works
By Bernard J. Nebel, Richard T. Wright 1993
חום
מיון האורגניזמים לפי האופן שבו הם משיגים אנרגיה
אוטוטרופיים ) (autothrophsמייצרים את מזונם מאנרגיה
ומקורות אי-אורגניים.
בטבע,
אנרגיהאורגניות
מתרכובות
הטרוטרופיים ) (heterothropsניזונים
זרימת
שמקורן אוטוטרופי
הטרוטרופים )(heterothrophs
אוטוטרופים (autothrophs
אוטוטרופים ( = autoעצמי thropon ,מזון)
האור הוא מקור האנרגיה הנפוץ ביותר לשימוש של אוטוטרופים בביוספרה
פוטואוטוטרופים/פוטוסינתטיים – מנצלים את האור כמקור אנרגיה .בעיקר
צמחים ירוקים אך גם כמה קבוצות חיידקים.
צמחים (איקריוטיים) ,וחיידקים כחוליים (פרוקריוטיים) מהווים את המקור
העיקרי לחמצן האטמוספרי.
חיידקים פוטוסינתטיים מתקיימים בסביבות דלות חמצן ,בעוצמת אור נמוכה
(שאינה מספקת לגידול צמחים) ,ואינם משחררים חמצן לאטמוספירה.
כימואוטוטרופים/כימוסינתטיים – מיקרואורגניזמים נפוצים בסביבות אירוביות
(אווירניות) אשר מנצלים תרכובות כימיות כמקור אנרגיה (מתקיימים אף
בעלטה מוחלטת) .הללו מחמצנים תרכובות כימיות ומנצלים את האנרגיה
המשתחררת.
חיידקים כימוסינתטיים משחקים תפקיד חשוב במיחזור החומרים בטבע
(חנקן ,גפרית ,מימן ,מתאן וברזל) ,ואחראים על קיומם של מערכות
אקולוגיות באזורי נביעה הידרוטרמיים במעמקי האוקייאנוסים.
Science
Science
Science
Science
חשיבות הצמח להזנה ולאנרגיה
שתי הבעיות העיקריות שהאנושות ניצבת בפניהן כיום:
א .בעיית המזון
ב .בעיית האנרגיה
הצמחים הם מקור ההזנה לאדם ולשאר ההטרוטרופים
בבעלי חיים קיימים אינזמים שהופכים חומצות אמינו האחת לשניה ,אך לא
קיימים אינזימים שיכולים לקלוט חנקן ולקבע אותו בפחמימה לשם יצירת
חומצה אמינית ,הללו קיימים רק בצמחים .לכן ,הצמחים הם גם המקור
היחידי לא רק לאנרגיה ופחמימות אלא גם לחלבונים.
תהליך הפוטוסינתזה בצמח מלווה ביצירת מולקולות עתירות אנרגיה.
במשך שנות קיומו של העולם נצברו תרכובות אורגניות לאנרגיה פוסילית
בתצורה של פחם ,שמקורו בחומר צמחי ושמן אדמה (נפט ותוצריו) שמקורו
בבעלי חיים .האנרגיה הפוסילית בינתיים ,מהווה את מקור האנרגיה
העיקרי להנעת גלגלי התעשיה והתחבורה.
תפקיד האור בצמח
האור משמש לשני תפקידים חיוניים בצמח:
א .סמן ) (signalחיצוני לתהליכי התפתחות בצמח ,בעיקר כתלות
בהתקצרות והארכת יום )(photoperiod signal
ב .האור מהווה מקור אנרגיה לתהליך הפוטוסינתזה )(photosinthesis
מדוע האור מהווה סמן עיקרי לתהליכי התפתחות כמו נביטה ,פריחה
ושלכת ולא סמנים אחרים כמו רטיבות וטמפרטורה?
פוטוסינתזה )(photosynthesis
אנרגיית אור
6H20+6CO2
C6H1206+6O2
תהליך התמרת אנרגיית אור לאנרגיה כימית ,המנוצלת לקיבוע פד"ח
לשם יצירת פחמימות מתבצעת על ידי פגמנט ירוק – מולקולת
כלורופיל בכלורופלאסט.
בקליטת האור משתתפים פיגמנטים נוספים (צהובים עד כתומים) ,אך
התמרת אנרגיית האור לאנרגיה כימית מתבצעת על ידי כלורופיל.
.) מהווה מקור לאטומי הפחמן בפוטוסינתזה388ppm( הפד"ח האטמוספרי
(stomata) חילוף הגזים בצמח מתבצע באברונים הנקראים פיוניות
Jérome Giraudat, Jeffrey Leung, Sylvain Merlot, Christiane Valon
www.isv.cnrs-gif.fr/jg/themegb.html
מדוע קשה לחקור את השלבים בתהליך הפוטוסיתזה?
מהרגע שמולקולת הכלורופיל קולטת את האור ,ועד שהאנרגיה עוברת למולקולה אחרת,
עוברות 10-15שניות.
http://www.nature.com/scitable/topicpage/photosynthetic-
2010 Nature Education
cells-14025371
מקור המים לצמח הוא בלחות הקרקע – גורם מווסת לפתיחה וסגירה של
פיוניות.
השפעת הגידול בריכוז הפד"ח על שטפונות
ריכוז פד"ח שכיח
ריכוז פד"ח גבוה
זמינות המים לצמח בקרקע
הולכת פיוניות
מים בלתי
מנוצלים
ניצול האנרגיה שנקלטה בפוטוסינתזה
= Aאנרגיה מוטמעת
A=P+R
= Rהשקעת אנרגיה בנשימה )(respiration
= Pהשקעת אנרגיה בייצור רקמה )(production
זרימת אנרגיה בטבע
R
R
R
R
R
הטרוטרופיים ( = heteroשונה)
כל בעלי-החיים ,הפטריות ומרבית החיידקים הם הטרוטרופיים ,כלומר
נזקקים לאספקת חומרים אורגנים מסביבבתם ,כיוון שאינם מסוגלים לנצל
את אנרגיית האור.
אנרגיית אור
אוטוטרופיים – יצרנים )(producers
הטרוטרופיים – צרכנים )(consumers
צרכן
רביעי
במעמד
מיוחד -
מפרק
צרכן שני
צרכן שלישי
יצרן
צרכן ראשון
הטרוטרופיים
)food web( מארג מזון
Chairas, D..D. 2010. Environmental science
שרשרת מזון ()food chain
שרשרת המזון מהווה סט של רצף הזנה בתוך מארג מזון ()food web
Chairas, D..D. 2010. Environmental science
מארג מזון מובנה מרמות הזנה
יצרנים primary producers
צרכנים ראשוניים primary consumers
צרכנים שניוניים secondary consumers
צרכנים שלישוניים tertiary consumers
מפרקים decomposers
מארג מזון מובנה מרמות יצרנות שונות
יצרנים primary producers
יצרנים שניוניים secondary consumers
יצרנים שלישוניים tertiary consumers
שיטות הזנה שונות מאפיינות צרכנים שונים ברמות הזנה שונות
הרביוורים ) – (herbivoresאוכלי צמחים
קרניוורים ( – )carnivoresאוכלי בשר
דטריטיוורים ) – (detritivoresאוכלי שיירים (פגרים)
אומניוורים ) – (omnivoresאוכלי כל
מפרקים ( – )decomposersמפרקים את החומר האורגני
למרכיביו האי-אורגניים.
Environmental science: the way the world works
By Bernard J. Nebel, Richard T. Wright 1993
זרימת האנרגיה בטבע
פרמטרים בתחשיבי אנרגיה של צרכנים
אינו
מוטמע מוטמע ()A
C=P+R+U+F
הוצאת צואה
(חומרים שאינם
מעוכלים)
Fecal wasted
נשימה
הפרשת
חומצות
Respiration
אמיניות בלתי
נצילות
Undigestad
)(Urin
ייצור
מזון נצרך
Consumed Production
R
P
F+U
C
Beinke, A. 2010. Nature Education Knowledge 1, 5.
פוטנציאל נעכלות )A:C (food digestibility
מבוטא באמצעות ,A:Cשיעור החומר המוטמע ( )Aמהחומר הנצרך (.)C
פוטנציאל הנעכלות משתנה בין אורגניזמים שונים ובין מזונות שונים.
פוטנציאל הנעכלות של רקמות צמחיות נמוך בהשוואה לרקמות בעלי חיים.
פוטנציאל הנעכלות בקבוצת הדטריוווריים והמיקרוביווריים נמוך בהשוואה
להרביווריים וקרניבוריים
80%
10%
דטריטיווריים < מיקרוביווריים < הרביווריים < קרניוורים
צואה
פירוק מהיר
פוטנציאל יצרנות )P:A (production efficiency
מבוטא באמצעות ,P:Aשיעור החומר המוטמע מהחומר הנצרך
שוסטר ,א ,.רידג' ,א ,.בל ,מ .ריטה ,ע .2009 .אקולוגיה ,יחידה .1
Slide 12
זרימת אנרגיה וביומסה בטבע
אנרגיית אור
צמח
טורף
אוכל נבלות
מפרק
אוכל צמחים
זרימת האנגיה בטבע
מקור אי אורגני+ אור
אורגניזמים
Environmental science: the way the world works
By Bernard J. Nebel, Richard T. Wright 1993
חום
מיון האורגניזמים לפי האופן שבו הם משיגים אנרגיה
אוטוטרופיים ) (autothrophsמייצרים את מזונם מאנרגיה
ומקורות אי-אורגניים.
בטבע,
אנרגיהאורגניות
מתרכובות
הטרוטרופיים ) (heterothropsניזונים
זרימת
שמקורן אוטוטרופי
הטרוטרופים )(heterothrophs
אוטוטרופים (autothrophs
אוטוטרופים ( = autoעצמי thropon ,מזון)
האור הוא מקור האנרגיה הנפוץ ביותר לשימוש של אוטוטרופים בביוספרה
פוטואוטוטרופים/פוטוסינתטיים – מנצלים את האור כמקור אנרגיה .בעיקר
צמחים ירוקים אך גם כמה קבוצות חיידקים.
צמחים (איקריוטיים) ,וחיידקים כחוליים (פרוקריוטיים) מהווים את המקור
העיקרי לחמצן האטמוספרי.
חיידקים פוטוסינתטיים מתקיימים בסביבות דלות חמצן ,בעוצמת אור נמוכה
(שאינה מספקת לגידול צמחים) ,ואינם משחררים חמצן לאטמוספירה.
כימואוטוטרופים/כימוסינתטיים – מיקרואורגניזמים נפוצים בסביבות אירוביות
(אווירניות) אשר מנצלים תרכובות כימיות כמקור אנרגיה (מתקיימים אף
בעלטה מוחלטת) .הללו מחמצנים תרכובות כימיות ומנצלים את האנרגיה
המשתחררת.
חיידקים כימוסינתטיים משחקים תפקיד חשוב במיחזור החומרים בטבע
(חנקן ,גפרית ,מימן ,מתאן וברזל) ,ואחראים על קיומם של מערכות
אקולוגיות באזורי נביעה הידרוטרמיים במעמקי האוקייאנוסים.
Science
Science
Science
Science
חשיבות הצמח להזנה ולאנרגיה
שתי הבעיות העיקריות שהאנושות ניצבת בפניהן כיום:
א .בעיית המזון
ב .בעיית האנרגיה
הצמחים הם מקור ההזנה לאדם ולשאר ההטרוטרופים
בבעלי חיים קיימים אינזמים שהופכים חומצות אמינו האחת לשניה ,אך לא
קיימים אינזימים שיכולים לקלוט חנקן ולקבע אותו בפחמימה לשם יצירת
חומצה אמינית ,הללו קיימים רק בצמחים .לכן ,הצמחים הם גם המקור
היחידי לא רק לאנרגיה ופחמימות אלא גם לחלבונים.
תהליך הפוטוסינתזה בצמח מלווה ביצירת מולקולות עתירות אנרגיה.
במשך שנות קיומו של העולם נצברו תרכובות אורגניות לאנרגיה פוסילית
בתצורה של פחם ,שמקורו בחומר צמחי ושמן אדמה (נפט ותוצריו) שמקורו
בבעלי חיים .האנרגיה הפוסילית בינתיים ,מהווה את מקור האנרגיה
העיקרי להנעת גלגלי התעשיה והתחבורה.
תפקיד האור בצמח
האור משמש לשני תפקידים חיוניים בצמח:
א .סמן ) (signalחיצוני לתהליכי התפתחות בצמח ,בעיקר כתלות
בהתקצרות והארכת יום )(photoperiod signal
ב .האור מהווה מקור אנרגיה לתהליך הפוטוסינתזה )(photosinthesis
מדוע האור מהווה סמן עיקרי לתהליכי התפתחות כמו נביטה ,פריחה
ושלכת ולא סמנים אחרים כמו רטיבות וטמפרטורה?
פוטוסינתזה )(photosynthesis
אנרגיית אור
6H20+6CO2
C6H1206+6O2
תהליך התמרת אנרגיית אור לאנרגיה כימית ,המנוצלת לקיבוע פד"ח
לשם יצירת פחמימות מתבצעת על ידי פגמנט ירוק – מולקולת
כלורופיל בכלורופלאסט.
בקליטת האור משתתפים פיגמנטים נוספים (צהובים עד כתומים) ,אך
התמרת אנרגיית האור לאנרגיה כימית מתבצעת על ידי כלורופיל.
.) מהווה מקור לאטומי הפחמן בפוטוסינתזה388ppm( הפד"ח האטמוספרי
(stomata) חילוף הגזים בצמח מתבצע באברונים הנקראים פיוניות
Jérome Giraudat, Jeffrey Leung, Sylvain Merlot, Christiane Valon
www.isv.cnrs-gif.fr/jg/themegb.html
מדוע קשה לחקור את השלבים בתהליך הפוטוסיתזה?
מהרגע שמולקולת הכלורופיל קולטת את האור ,ועד שהאנרגיה עוברת למולקולה אחרת,
עוברות 10-15שניות.
http://www.nature.com/scitable/topicpage/photosynthetic-
2010 Nature Education
cells-14025371
מקור המים לצמח הוא בלחות הקרקע – גורם מווסת לפתיחה וסגירה של
פיוניות.
השפעת הגידול בריכוז הפד"ח על שטפונות
ריכוז פד"ח שכיח
ריכוז פד"ח גבוה
זמינות המים לצמח בקרקע
הולכת פיוניות
מים בלתי
מנוצלים
ניצול האנרגיה שנקלטה בפוטוסינתזה
= Aאנרגיה מוטמעת
A=P+R
= Rהשקעת אנרגיה בנשימה )(respiration
= Pהשקעת אנרגיה בייצור רקמה )(production
זרימת אנרגיה בטבע
R
R
R
R
R
הטרוטרופיים ( = heteroשונה)
כל בעלי-החיים ,הפטריות ומרבית החיידקים הם הטרוטרופיים ,כלומר
נזקקים לאספקת חומרים אורגנים מסביבבתם ,כיוון שאינם מסוגלים לנצל
את אנרגיית האור.
אנרגיית אור
אוטוטרופיים – יצרנים )(producers
הטרוטרופיים – צרכנים )(consumers
צרכן
רביעי
במעמד
מיוחד -
מפרק
צרכן שני
צרכן שלישי
יצרן
צרכן ראשון
הטרוטרופיים
)food web( מארג מזון
Chairas, D..D. 2010. Environmental science
שרשרת מזון ()food chain
שרשרת המזון מהווה סט של רצף הזנה בתוך מארג מזון ()food web
Chairas, D..D. 2010. Environmental science
מארג מזון מובנה מרמות הזנה
יצרנים primary producers
צרכנים ראשוניים primary consumers
צרכנים שניוניים secondary consumers
צרכנים שלישוניים tertiary consumers
מפרקים decomposers
מארג מזון מובנה מרמות יצרנות שונות
יצרנים primary producers
יצרנים שניוניים secondary consumers
יצרנים שלישוניים tertiary consumers
שיטות הזנה שונות מאפיינות צרכנים שונים ברמות הזנה שונות
הרביוורים ) – (herbivoresאוכלי צמחים
קרניוורים ( – )carnivoresאוכלי בשר
דטריטיוורים ) – (detritivoresאוכלי שיירים (פגרים)
אומניוורים ) – (omnivoresאוכלי כל
מפרקים ( – )decomposersמפרקים את החומר האורגני
למרכיביו האי-אורגניים.
Environmental science: the way the world works
By Bernard J. Nebel, Richard T. Wright 1993
זרימת האנרגיה בטבע
פרמטרים בתחשיבי אנרגיה של צרכנים
אינו
מוטמע מוטמע ()A
C=P+R+U+F
הוצאת צואה
(חומרים שאינם
מעוכלים)
Fecal wasted
נשימה
הפרשת
חומצות
Respiration
אמיניות בלתי
נצילות
Undigestad
)(Urin
ייצור
מזון נצרך
Consumed Production
R
P
F+U
C
Beinke, A. 2010. Nature Education Knowledge 1, 5.
פוטנציאל נעכלות )A:C (food digestibility
מבוטא באמצעות ,A:Cשיעור החומר המוטמע ( )Aמהחומר הנצרך (.)C
פוטנציאל הנעכלות משתנה בין אורגניזמים שונים ובין מזונות שונים.
פוטנציאל הנעכלות של רקמות צמחיות נמוך בהשוואה לרקמות בעלי חיים.
פוטנציאל הנעכלות בקבוצת הדטריוווריים והמיקרוביווריים נמוך בהשוואה
להרביווריים וקרניבוריים
80%
10%
דטריטיווריים < מיקרוביווריים < הרביווריים < קרניוורים
צואה
פירוק מהיר
פוטנציאל יצרנות )P:A (production efficiency
מבוטא באמצעות ,P:Aשיעור החומר המוטמע מהחומר הנצרך
שוסטר ,א ,.רידג' ,א ,.בל ,מ .ריטה ,ע .2009 .אקולוגיה ,יחידה .1
Slide 13
זרימת אנרגיה וביומסה בטבע
אנרגיית אור
צמח
טורף
אוכל נבלות
מפרק
אוכל צמחים
זרימת האנגיה בטבע
מקור אי אורגני+ אור
אורגניזמים
Environmental science: the way the world works
By Bernard J. Nebel, Richard T. Wright 1993
חום
מיון האורגניזמים לפי האופן שבו הם משיגים אנרגיה
אוטוטרופיים ) (autothrophsמייצרים את מזונם מאנרגיה
ומקורות אי-אורגניים.
בטבע,
אנרגיהאורגניות
מתרכובות
הטרוטרופיים ) (heterothropsניזונים
זרימת
שמקורן אוטוטרופי
הטרוטרופים )(heterothrophs
אוטוטרופים (autothrophs
אוטוטרופים ( = autoעצמי thropon ,מזון)
האור הוא מקור האנרגיה הנפוץ ביותר לשימוש של אוטוטרופים בביוספרה
פוטואוטוטרופים/פוטוסינתטיים – מנצלים את האור כמקור אנרגיה .בעיקר
צמחים ירוקים אך גם כמה קבוצות חיידקים.
צמחים (איקריוטיים) ,וחיידקים כחוליים (פרוקריוטיים) מהווים את המקור
העיקרי לחמצן האטמוספרי.
חיידקים פוטוסינתטיים מתקיימים בסביבות דלות חמצן ,בעוצמת אור נמוכה
(שאינה מספקת לגידול צמחים) ,ואינם משחררים חמצן לאטמוספירה.
כימואוטוטרופים/כימוסינתטיים – מיקרואורגניזמים נפוצים בסביבות אירוביות
(אווירניות) אשר מנצלים תרכובות כימיות כמקור אנרגיה (מתקיימים אף
בעלטה מוחלטת) .הללו מחמצנים תרכובות כימיות ומנצלים את האנרגיה
המשתחררת.
חיידקים כימוסינתטיים משחקים תפקיד חשוב במיחזור החומרים בטבע
(חנקן ,גפרית ,מימן ,מתאן וברזל) ,ואחראים על קיומם של מערכות
אקולוגיות באזורי נביעה הידרוטרמיים במעמקי האוקייאנוסים.
Science
Science
Science
Science
חשיבות הצמח להזנה ולאנרגיה
שתי הבעיות העיקריות שהאנושות ניצבת בפניהן כיום:
א .בעיית המזון
ב .בעיית האנרגיה
הצמחים הם מקור ההזנה לאדם ולשאר ההטרוטרופים
בבעלי חיים קיימים אינזמים שהופכים חומצות אמינו האחת לשניה ,אך לא
קיימים אינזימים שיכולים לקלוט חנקן ולקבע אותו בפחמימה לשם יצירת
חומצה אמינית ,הללו קיימים רק בצמחים .לכן ,הצמחים הם גם המקור
היחידי לא רק לאנרגיה ופחמימות אלא גם לחלבונים.
תהליך הפוטוסינתזה בצמח מלווה ביצירת מולקולות עתירות אנרגיה.
במשך שנות קיומו של העולם נצברו תרכובות אורגניות לאנרגיה פוסילית
בתצורה של פחם ,שמקורו בחומר צמחי ושמן אדמה (נפט ותוצריו) שמקורו
בבעלי חיים .האנרגיה הפוסילית בינתיים ,מהווה את מקור האנרגיה
העיקרי להנעת גלגלי התעשיה והתחבורה.
תפקיד האור בצמח
האור משמש לשני תפקידים חיוניים בצמח:
א .סמן ) (signalחיצוני לתהליכי התפתחות בצמח ,בעיקר כתלות
בהתקצרות והארכת יום )(photoperiod signal
ב .האור מהווה מקור אנרגיה לתהליך הפוטוסינתזה )(photosinthesis
מדוע האור מהווה סמן עיקרי לתהליכי התפתחות כמו נביטה ,פריחה
ושלכת ולא סמנים אחרים כמו רטיבות וטמפרטורה?
פוטוסינתזה )(photosynthesis
אנרגיית אור
6H20+6CO2
C6H1206+6O2
תהליך התמרת אנרגיית אור לאנרגיה כימית ,המנוצלת לקיבוע פד"ח
לשם יצירת פחמימות מתבצעת על ידי פגמנט ירוק – מולקולת
כלורופיל בכלורופלאסט.
בקליטת האור משתתפים פיגמנטים נוספים (צהובים עד כתומים) ,אך
התמרת אנרגיית האור לאנרגיה כימית מתבצעת על ידי כלורופיל.
.) מהווה מקור לאטומי הפחמן בפוטוסינתזה388ppm( הפד"ח האטמוספרי
(stomata) חילוף הגזים בצמח מתבצע באברונים הנקראים פיוניות
Jérome Giraudat, Jeffrey Leung, Sylvain Merlot, Christiane Valon
www.isv.cnrs-gif.fr/jg/themegb.html
מדוע קשה לחקור את השלבים בתהליך הפוטוסיתזה?
מהרגע שמולקולת הכלורופיל קולטת את האור ,ועד שהאנרגיה עוברת למולקולה אחרת,
עוברות 10-15שניות.
http://www.nature.com/scitable/topicpage/photosynthetic-
2010 Nature Education
cells-14025371
מקור המים לצמח הוא בלחות הקרקע – גורם מווסת לפתיחה וסגירה של
פיוניות.
השפעת הגידול בריכוז הפד"ח על שטפונות
ריכוז פד"ח שכיח
ריכוז פד"ח גבוה
זמינות המים לצמח בקרקע
הולכת פיוניות
מים בלתי
מנוצלים
ניצול האנרגיה שנקלטה בפוטוסינתזה
= Aאנרגיה מוטמעת
A=P+R
= Rהשקעת אנרגיה בנשימה )(respiration
= Pהשקעת אנרגיה בייצור רקמה )(production
זרימת אנרגיה בטבע
R
R
R
R
R
הטרוטרופיים ( = heteroשונה)
כל בעלי-החיים ,הפטריות ומרבית החיידקים הם הטרוטרופיים ,כלומר
נזקקים לאספקת חומרים אורגנים מסביבבתם ,כיוון שאינם מסוגלים לנצל
את אנרגיית האור.
אנרגיית אור
אוטוטרופיים – יצרנים )(producers
הטרוטרופיים – צרכנים )(consumers
צרכן
רביעי
במעמד
מיוחד -
מפרק
צרכן שני
צרכן שלישי
יצרן
צרכן ראשון
הטרוטרופיים
)food web( מארג מזון
Chairas, D..D. 2010. Environmental science
שרשרת מזון ()food chain
שרשרת המזון מהווה סט של רצף הזנה בתוך מארג מזון ()food web
Chairas, D..D. 2010. Environmental science
מארג מזון מובנה מרמות הזנה
יצרנים primary producers
צרכנים ראשוניים primary consumers
צרכנים שניוניים secondary consumers
צרכנים שלישוניים tertiary consumers
מפרקים decomposers
מארג מזון מובנה מרמות יצרנות שונות
יצרנים primary producers
יצרנים שניוניים secondary consumers
יצרנים שלישוניים tertiary consumers
שיטות הזנה שונות מאפיינות צרכנים שונים ברמות הזנה שונות
הרביוורים ) – (herbivoresאוכלי צמחים
קרניוורים ( – )carnivoresאוכלי בשר
דטריטיוורים ) – (detritivoresאוכלי שיירים (פגרים)
אומניוורים ) – (omnivoresאוכלי כל
מפרקים ( – )decomposersמפרקים את החומר האורגני
למרכיביו האי-אורגניים.
Environmental science: the way the world works
By Bernard J. Nebel, Richard T. Wright 1993
זרימת האנרגיה בטבע
פרמטרים בתחשיבי אנרגיה של צרכנים
אינו
מוטמע מוטמע ()A
C=P+R+U+F
הוצאת צואה
(חומרים שאינם
מעוכלים)
Fecal wasted
נשימה
הפרשת
חומצות
Respiration
אמיניות בלתי
נצילות
Undigestad
)(Urin
ייצור
מזון נצרך
Consumed Production
R
P
F+U
C
Beinke, A. 2010. Nature Education Knowledge 1, 5.
פוטנציאל נעכלות )A:C (food digestibility
מבוטא באמצעות ,A:Cשיעור החומר המוטמע ( )Aמהחומר הנצרך (.)C
פוטנציאל הנעכלות משתנה בין אורגניזמים שונים ובין מזונות שונים.
פוטנציאל הנעכלות של רקמות צמחיות נמוך בהשוואה לרקמות בעלי חיים.
פוטנציאל הנעכלות בקבוצת הדטריוווריים והמיקרוביווריים נמוך בהשוואה
להרביווריים וקרניבוריים
80%
10%
דטריטיווריים < מיקרוביווריים < הרביווריים < קרניוורים
צואה
פירוק מהיר
פוטנציאל יצרנות )P:A (production efficiency
מבוטא באמצעות ,P:Aשיעור החומר המוטמע מהחומר הנצרך
שוסטר ,א ,.רידג' ,א ,.בל ,מ .ריטה ,ע .2009 .אקולוגיה ,יחידה .1
Slide 14
זרימת אנרגיה וביומסה בטבע
אנרגיית אור
צמח
טורף
אוכל נבלות
מפרק
אוכל צמחים
זרימת האנגיה בטבע
מקור אי אורגני+ אור
אורגניזמים
Environmental science: the way the world works
By Bernard J. Nebel, Richard T. Wright 1993
חום
מיון האורגניזמים לפי האופן שבו הם משיגים אנרגיה
אוטוטרופיים ) (autothrophsמייצרים את מזונם מאנרגיה
ומקורות אי-אורגניים.
בטבע,
אנרגיהאורגניות
מתרכובות
הטרוטרופיים ) (heterothropsניזונים
זרימת
שמקורן אוטוטרופי
הטרוטרופים )(heterothrophs
אוטוטרופים (autothrophs
אוטוטרופים ( = autoעצמי thropon ,מזון)
האור הוא מקור האנרגיה הנפוץ ביותר לשימוש של אוטוטרופים בביוספרה
פוטואוטוטרופים/פוטוסינתטיים – מנצלים את האור כמקור אנרגיה .בעיקר
צמחים ירוקים אך גם כמה קבוצות חיידקים.
צמחים (איקריוטיים) ,וחיידקים כחוליים (פרוקריוטיים) מהווים את המקור
העיקרי לחמצן האטמוספרי.
חיידקים פוטוסינתטיים מתקיימים בסביבות דלות חמצן ,בעוצמת אור נמוכה
(שאינה מספקת לגידול צמחים) ,ואינם משחררים חמצן לאטמוספירה.
כימואוטוטרופים/כימוסינתטיים – מיקרואורגניזמים נפוצים בסביבות אירוביות
(אווירניות) אשר מנצלים תרכובות כימיות כמקור אנרגיה (מתקיימים אף
בעלטה מוחלטת) .הללו מחמצנים תרכובות כימיות ומנצלים את האנרגיה
המשתחררת.
חיידקים כימוסינתטיים משחקים תפקיד חשוב במיחזור החומרים בטבע
(חנקן ,גפרית ,מימן ,מתאן וברזל) ,ואחראים על קיומם של מערכות
אקולוגיות באזורי נביעה הידרוטרמיים במעמקי האוקייאנוסים.
Science
Science
Science
Science
חשיבות הצמח להזנה ולאנרגיה
שתי הבעיות העיקריות שהאנושות ניצבת בפניהן כיום:
א .בעיית המזון
ב .בעיית האנרגיה
הצמחים הם מקור ההזנה לאדם ולשאר ההטרוטרופים
בבעלי חיים קיימים אינזמים שהופכים חומצות אמינו האחת לשניה ,אך לא
קיימים אינזימים שיכולים לקלוט חנקן ולקבע אותו בפחמימה לשם יצירת
חומצה אמינית ,הללו קיימים רק בצמחים .לכן ,הצמחים הם גם המקור
היחידי לא רק לאנרגיה ופחמימות אלא גם לחלבונים.
תהליך הפוטוסינתזה בצמח מלווה ביצירת מולקולות עתירות אנרגיה.
במשך שנות קיומו של העולם נצברו תרכובות אורגניות לאנרגיה פוסילית
בתצורה של פחם ,שמקורו בחומר צמחי ושמן אדמה (נפט ותוצריו) שמקורו
בבעלי חיים .האנרגיה הפוסילית בינתיים ,מהווה את מקור האנרגיה
העיקרי להנעת גלגלי התעשיה והתחבורה.
תפקיד האור בצמח
האור משמש לשני תפקידים חיוניים בצמח:
א .סמן ) (signalחיצוני לתהליכי התפתחות בצמח ,בעיקר כתלות
בהתקצרות והארכת יום )(photoperiod signal
ב .האור מהווה מקור אנרגיה לתהליך הפוטוסינתזה )(photosinthesis
מדוע האור מהווה סמן עיקרי לתהליכי התפתחות כמו נביטה ,פריחה
ושלכת ולא סמנים אחרים כמו רטיבות וטמפרטורה?
פוטוסינתזה )(photosynthesis
אנרגיית אור
6H20+6CO2
C6H1206+6O2
תהליך התמרת אנרגיית אור לאנרגיה כימית ,המנוצלת לקיבוע פד"ח
לשם יצירת פחמימות מתבצעת על ידי פגמנט ירוק – מולקולת
כלורופיל בכלורופלאסט.
בקליטת האור משתתפים פיגמנטים נוספים (צהובים עד כתומים) ,אך
התמרת אנרגיית האור לאנרגיה כימית מתבצעת על ידי כלורופיל.
.) מהווה מקור לאטומי הפחמן בפוטוסינתזה388ppm( הפד"ח האטמוספרי
(stomata) חילוף הגזים בצמח מתבצע באברונים הנקראים פיוניות
Jérome Giraudat, Jeffrey Leung, Sylvain Merlot, Christiane Valon
www.isv.cnrs-gif.fr/jg/themegb.html
מדוע קשה לחקור את השלבים בתהליך הפוטוסיתזה?
מהרגע שמולקולת הכלורופיל קולטת את האור ,ועד שהאנרגיה עוברת למולקולה אחרת,
עוברות 10-15שניות.
http://www.nature.com/scitable/topicpage/photosynthetic-
2010 Nature Education
cells-14025371
מקור המים לצמח הוא בלחות הקרקע – גורם מווסת לפתיחה וסגירה של
פיוניות.
השפעת הגידול בריכוז הפד"ח על שטפונות
ריכוז פד"ח שכיח
ריכוז פד"ח גבוה
זמינות המים לצמח בקרקע
הולכת פיוניות
מים בלתי
מנוצלים
ניצול האנרגיה שנקלטה בפוטוסינתזה
= Aאנרגיה מוטמעת
A=P+R
= Rהשקעת אנרגיה בנשימה )(respiration
= Pהשקעת אנרגיה בייצור רקמה )(production
זרימת אנרגיה בטבע
R
R
R
R
R
הטרוטרופיים ( = heteroשונה)
כל בעלי-החיים ,הפטריות ומרבית החיידקים הם הטרוטרופיים ,כלומר
נזקקים לאספקת חומרים אורגנים מסביבבתם ,כיוון שאינם מסוגלים לנצל
את אנרגיית האור.
אנרגיית אור
אוטוטרופיים – יצרנים )(producers
הטרוטרופיים – צרכנים )(consumers
צרכן
רביעי
במעמד
מיוחד -
מפרק
צרכן שני
צרכן שלישי
יצרן
צרכן ראשון
הטרוטרופיים
)food web( מארג מזון
Chairas, D..D. 2010. Environmental science
שרשרת מזון ()food chain
שרשרת המזון מהווה סט של רצף הזנה בתוך מארג מזון ()food web
Chairas, D..D. 2010. Environmental science
מארג מזון מובנה מרמות הזנה
יצרנים primary producers
צרכנים ראשוניים primary consumers
צרכנים שניוניים secondary consumers
צרכנים שלישוניים tertiary consumers
מפרקים decomposers
מארג מזון מובנה מרמות יצרנות שונות
יצרנים primary producers
יצרנים שניוניים secondary consumers
יצרנים שלישוניים tertiary consumers
שיטות הזנה שונות מאפיינות צרכנים שונים ברמות הזנה שונות
הרביוורים ) – (herbivoresאוכלי צמחים
קרניוורים ( – )carnivoresאוכלי בשר
דטריטיוורים ) – (detritivoresאוכלי שיירים (פגרים)
אומניוורים ) – (omnivoresאוכלי כל
מפרקים ( – )decomposersמפרקים את החומר האורגני
למרכיביו האי-אורגניים.
Environmental science: the way the world works
By Bernard J. Nebel, Richard T. Wright 1993
זרימת האנרגיה בטבע
פרמטרים בתחשיבי אנרגיה של צרכנים
אינו
מוטמע מוטמע ()A
C=P+R+U+F
הוצאת צואה
(חומרים שאינם
מעוכלים)
Fecal wasted
נשימה
הפרשת
חומצות
Respiration
אמיניות בלתי
נצילות
Undigestad
)(Urin
ייצור
מזון נצרך
Consumed Production
R
P
F+U
C
Beinke, A. 2010. Nature Education Knowledge 1, 5.
פוטנציאל נעכלות )A:C (food digestibility
מבוטא באמצעות ,A:Cשיעור החומר המוטמע ( )Aמהחומר הנצרך (.)C
פוטנציאל הנעכלות משתנה בין אורגניזמים שונים ובין מזונות שונים.
פוטנציאל הנעכלות של רקמות צמחיות נמוך בהשוואה לרקמות בעלי חיים.
פוטנציאל הנעכלות בקבוצת הדטריוווריים והמיקרוביווריים נמוך בהשוואה
להרביווריים וקרניבוריים
80%
10%
דטריטיווריים < מיקרוביווריים < הרביווריים < קרניוורים
צואה
פירוק מהיר
פוטנציאל יצרנות )P:A (production efficiency
מבוטא באמצעות ,P:Aשיעור החומר המוטמע מהחומר הנצרך
שוסטר ,א ,.רידג' ,א ,.בל ,מ .ריטה ,ע .2009 .אקולוגיה ,יחידה .1
Slide 15
זרימת אנרגיה וביומסה בטבע
אנרגיית אור
צמח
טורף
אוכל נבלות
מפרק
אוכל צמחים
זרימת האנגיה בטבע
מקור אי אורגני+ אור
אורגניזמים
Environmental science: the way the world works
By Bernard J. Nebel, Richard T. Wright 1993
חום
מיון האורגניזמים לפי האופן שבו הם משיגים אנרגיה
אוטוטרופיים ) (autothrophsמייצרים את מזונם מאנרגיה
ומקורות אי-אורגניים.
בטבע,
אנרגיהאורגניות
מתרכובות
הטרוטרופיים ) (heterothropsניזונים
זרימת
שמקורן אוטוטרופי
הטרוטרופים )(heterothrophs
אוטוטרופים (autothrophs
אוטוטרופים ( = autoעצמי thropon ,מזון)
האור הוא מקור האנרגיה הנפוץ ביותר לשימוש של אוטוטרופים בביוספרה
פוטואוטוטרופים/פוטוסינתטיים – מנצלים את האור כמקור אנרגיה .בעיקר
צמחים ירוקים אך גם כמה קבוצות חיידקים.
צמחים (איקריוטיים) ,וחיידקים כחוליים (פרוקריוטיים) מהווים את המקור
העיקרי לחמצן האטמוספרי.
חיידקים פוטוסינתטיים מתקיימים בסביבות דלות חמצן ,בעוצמת אור נמוכה
(שאינה מספקת לגידול צמחים) ,ואינם משחררים חמצן לאטמוספירה.
כימואוטוטרופים/כימוסינתטיים – מיקרואורגניזמים נפוצים בסביבות אירוביות
(אווירניות) אשר מנצלים תרכובות כימיות כמקור אנרגיה (מתקיימים אף
בעלטה מוחלטת) .הללו מחמצנים תרכובות כימיות ומנצלים את האנרגיה
המשתחררת.
חיידקים כימוסינתטיים משחקים תפקיד חשוב במיחזור החומרים בטבע
(חנקן ,גפרית ,מימן ,מתאן וברזל) ,ואחראים על קיומם של מערכות
אקולוגיות באזורי נביעה הידרוטרמיים במעמקי האוקייאנוסים.
Science
Science
Science
Science
חשיבות הצמח להזנה ולאנרגיה
שתי הבעיות העיקריות שהאנושות ניצבת בפניהן כיום:
א .בעיית המזון
ב .בעיית האנרגיה
הצמחים הם מקור ההזנה לאדם ולשאר ההטרוטרופים
בבעלי חיים קיימים אינזמים שהופכים חומצות אמינו האחת לשניה ,אך לא
קיימים אינזימים שיכולים לקלוט חנקן ולקבע אותו בפחמימה לשם יצירת
חומצה אמינית ,הללו קיימים רק בצמחים .לכן ,הצמחים הם גם המקור
היחידי לא רק לאנרגיה ופחמימות אלא גם לחלבונים.
תהליך הפוטוסינתזה בצמח מלווה ביצירת מולקולות עתירות אנרגיה.
במשך שנות קיומו של העולם נצברו תרכובות אורגניות לאנרגיה פוסילית
בתצורה של פחם ,שמקורו בחומר צמחי ושמן אדמה (נפט ותוצריו) שמקורו
בבעלי חיים .האנרגיה הפוסילית בינתיים ,מהווה את מקור האנרגיה
העיקרי להנעת גלגלי התעשיה והתחבורה.
תפקיד האור בצמח
האור משמש לשני תפקידים חיוניים בצמח:
א .סמן ) (signalחיצוני לתהליכי התפתחות בצמח ,בעיקר כתלות
בהתקצרות והארכת יום )(photoperiod signal
ב .האור מהווה מקור אנרגיה לתהליך הפוטוסינתזה )(photosinthesis
מדוע האור מהווה סמן עיקרי לתהליכי התפתחות כמו נביטה ,פריחה
ושלכת ולא סמנים אחרים כמו רטיבות וטמפרטורה?
פוטוסינתזה )(photosynthesis
אנרגיית אור
6H20+6CO2
C6H1206+6O2
תהליך התמרת אנרגיית אור לאנרגיה כימית ,המנוצלת לקיבוע פד"ח
לשם יצירת פחמימות מתבצעת על ידי פגמנט ירוק – מולקולת
כלורופיל בכלורופלאסט.
בקליטת האור משתתפים פיגמנטים נוספים (צהובים עד כתומים) ,אך
התמרת אנרגיית האור לאנרגיה כימית מתבצעת על ידי כלורופיל.
.) מהווה מקור לאטומי הפחמן בפוטוסינתזה388ppm( הפד"ח האטמוספרי
(stomata) חילוף הגזים בצמח מתבצע באברונים הנקראים פיוניות
Jérome Giraudat, Jeffrey Leung, Sylvain Merlot, Christiane Valon
www.isv.cnrs-gif.fr/jg/themegb.html
מדוע קשה לחקור את השלבים בתהליך הפוטוסיתזה?
מהרגע שמולקולת הכלורופיל קולטת את האור ,ועד שהאנרגיה עוברת למולקולה אחרת,
עוברות 10-15שניות.
http://www.nature.com/scitable/topicpage/photosynthetic-
2010 Nature Education
cells-14025371
מקור המים לצמח הוא בלחות הקרקע – גורם מווסת לפתיחה וסגירה של
פיוניות.
השפעת הגידול בריכוז הפד"ח על שטפונות
ריכוז פד"ח שכיח
ריכוז פד"ח גבוה
זמינות המים לצמח בקרקע
הולכת פיוניות
מים בלתי
מנוצלים
ניצול האנרגיה שנקלטה בפוטוסינתזה
= Aאנרגיה מוטמעת
A=P+R
= Rהשקעת אנרגיה בנשימה )(respiration
= Pהשקעת אנרגיה בייצור רקמה )(production
זרימת אנרגיה בטבע
R
R
R
R
R
הטרוטרופיים ( = heteroשונה)
כל בעלי-החיים ,הפטריות ומרבית החיידקים הם הטרוטרופיים ,כלומר
נזקקים לאספקת חומרים אורגנים מסביבבתם ,כיוון שאינם מסוגלים לנצל
את אנרגיית האור.
אנרגיית אור
אוטוטרופיים – יצרנים )(producers
הטרוטרופיים – צרכנים )(consumers
צרכן
רביעי
במעמד
מיוחד -
מפרק
צרכן שני
צרכן שלישי
יצרן
צרכן ראשון
הטרוטרופיים
)food web( מארג מזון
Chairas, D..D. 2010. Environmental science
שרשרת מזון ()food chain
שרשרת המזון מהווה סט של רצף הזנה בתוך מארג מזון ()food web
Chairas, D..D. 2010. Environmental science
מארג מזון מובנה מרמות הזנה
יצרנים primary producers
צרכנים ראשוניים primary consumers
צרכנים שניוניים secondary consumers
צרכנים שלישוניים tertiary consumers
מפרקים decomposers
מארג מזון מובנה מרמות יצרנות שונות
יצרנים primary producers
יצרנים שניוניים secondary consumers
יצרנים שלישוניים tertiary consumers
שיטות הזנה שונות מאפיינות צרכנים שונים ברמות הזנה שונות
הרביוורים ) – (herbivoresאוכלי צמחים
קרניוורים ( – )carnivoresאוכלי בשר
דטריטיוורים ) – (detritivoresאוכלי שיירים (פגרים)
אומניוורים ) – (omnivoresאוכלי כל
מפרקים ( – )decomposersמפרקים את החומר האורגני
למרכיביו האי-אורגניים.
Environmental science: the way the world works
By Bernard J. Nebel, Richard T. Wright 1993
זרימת האנרגיה בטבע
פרמטרים בתחשיבי אנרגיה של צרכנים
אינו
מוטמע מוטמע ()A
C=P+R+U+F
הוצאת צואה
(חומרים שאינם
מעוכלים)
Fecal wasted
נשימה
הפרשת
חומצות
Respiration
אמיניות בלתי
נצילות
Undigestad
)(Urin
ייצור
מזון נצרך
Consumed Production
R
P
F+U
C
Beinke, A. 2010. Nature Education Knowledge 1, 5.
פוטנציאל נעכלות )A:C (food digestibility
מבוטא באמצעות ,A:Cשיעור החומר המוטמע ( )Aמהחומר הנצרך (.)C
פוטנציאל הנעכלות משתנה בין אורגניזמים שונים ובין מזונות שונים.
פוטנציאל הנעכלות של רקמות צמחיות נמוך בהשוואה לרקמות בעלי חיים.
פוטנציאל הנעכלות בקבוצת הדטריוווריים והמיקרוביווריים נמוך בהשוואה
להרביווריים וקרניבוריים
80%
10%
דטריטיווריים < מיקרוביווריים < הרביווריים < קרניוורים
צואה
פירוק מהיר
פוטנציאל יצרנות )P:A (production efficiency
מבוטא באמצעות ,P:Aשיעור החומר המוטמע מהחומר הנצרך
שוסטר ,א ,.רידג' ,א ,.בל ,מ .ריטה ,ע .2009 .אקולוגיה ,יחידה .1
Slide 16
זרימת אנרגיה וביומסה בטבע
אנרגיית אור
צמח
טורף
אוכל נבלות
מפרק
אוכל צמחים
זרימת האנגיה בטבע
מקור אי אורגני+ אור
אורגניזמים
Environmental science: the way the world works
By Bernard J. Nebel, Richard T. Wright 1993
חום
מיון האורגניזמים לפי האופן שבו הם משיגים אנרגיה
אוטוטרופיים ) (autothrophsמייצרים את מזונם מאנרגיה
ומקורות אי-אורגניים.
בטבע,
אנרגיהאורגניות
מתרכובות
הטרוטרופיים ) (heterothropsניזונים
זרימת
שמקורן אוטוטרופי
הטרוטרופים )(heterothrophs
אוטוטרופים (autothrophs
אוטוטרופים ( = autoעצמי thropon ,מזון)
האור הוא מקור האנרגיה הנפוץ ביותר לשימוש של אוטוטרופים בביוספרה
פוטואוטוטרופים/פוטוסינתטיים – מנצלים את האור כמקור אנרגיה .בעיקר
צמחים ירוקים אך גם כמה קבוצות חיידקים.
צמחים (איקריוטיים) ,וחיידקים כחוליים (פרוקריוטיים) מהווים את המקור
העיקרי לחמצן האטמוספרי.
חיידקים פוטוסינתטיים מתקיימים בסביבות דלות חמצן ,בעוצמת אור נמוכה
(שאינה מספקת לגידול צמחים) ,ואינם משחררים חמצן לאטמוספירה.
כימואוטוטרופים/כימוסינתטיים – מיקרואורגניזמים נפוצים בסביבות אירוביות
(אווירניות) אשר מנצלים תרכובות כימיות כמקור אנרגיה (מתקיימים אף
בעלטה מוחלטת) .הללו מחמצנים תרכובות כימיות ומנצלים את האנרגיה
המשתחררת.
חיידקים כימוסינתטיים משחקים תפקיד חשוב במיחזור החומרים בטבע
(חנקן ,גפרית ,מימן ,מתאן וברזל) ,ואחראים על קיומם של מערכות
אקולוגיות באזורי נביעה הידרוטרמיים במעמקי האוקייאנוסים.
Science
Science
Science
Science
חשיבות הצמח להזנה ולאנרגיה
שתי הבעיות העיקריות שהאנושות ניצבת בפניהן כיום:
א .בעיית המזון
ב .בעיית האנרגיה
הצמחים הם מקור ההזנה לאדם ולשאר ההטרוטרופים
בבעלי חיים קיימים אינזמים שהופכים חומצות אמינו האחת לשניה ,אך לא
קיימים אינזימים שיכולים לקלוט חנקן ולקבע אותו בפחמימה לשם יצירת
חומצה אמינית ,הללו קיימים רק בצמחים .לכן ,הצמחים הם גם המקור
היחידי לא רק לאנרגיה ופחמימות אלא גם לחלבונים.
תהליך הפוטוסינתזה בצמח מלווה ביצירת מולקולות עתירות אנרגיה.
במשך שנות קיומו של העולם נצברו תרכובות אורגניות לאנרגיה פוסילית
בתצורה של פחם ,שמקורו בחומר צמחי ושמן אדמה (נפט ותוצריו) שמקורו
בבעלי חיים .האנרגיה הפוסילית בינתיים ,מהווה את מקור האנרגיה
העיקרי להנעת גלגלי התעשיה והתחבורה.
תפקיד האור בצמח
האור משמש לשני תפקידים חיוניים בצמח:
א .סמן ) (signalחיצוני לתהליכי התפתחות בצמח ,בעיקר כתלות
בהתקצרות והארכת יום )(photoperiod signal
ב .האור מהווה מקור אנרגיה לתהליך הפוטוסינתזה )(photosinthesis
מדוע האור מהווה סמן עיקרי לתהליכי התפתחות כמו נביטה ,פריחה
ושלכת ולא סמנים אחרים כמו רטיבות וטמפרטורה?
פוטוסינתזה )(photosynthesis
אנרגיית אור
6H20+6CO2
C6H1206+6O2
תהליך התמרת אנרגיית אור לאנרגיה כימית ,המנוצלת לקיבוע פד"ח
לשם יצירת פחמימות מתבצעת על ידי פגמנט ירוק – מולקולת
כלורופיל בכלורופלאסט.
בקליטת האור משתתפים פיגמנטים נוספים (צהובים עד כתומים) ,אך
התמרת אנרגיית האור לאנרגיה כימית מתבצעת על ידי כלורופיל.
.) מהווה מקור לאטומי הפחמן בפוטוסינתזה388ppm( הפד"ח האטמוספרי
(stomata) חילוף הגזים בצמח מתבצע באברונים הנקראים פיוניות
Jérome Giraudat, Jeffrey Leung, Sylvain Merlot, Christiane Valon
www.isv.cnrs-gif.fr/jg/themegb.html
מדוע קשה לחקור את השלבים בתהליך הפוטוסיתזה?
מהרגע שמולקולת הכלורופיל קולטת את האור ,ועד שהאנרגיה עוברת למולקולה אחרת,
עוברות 10-15שניות.
http://www.nature.com/scitable/topicpage/photosynthetic-
2010 Nature Education
cells-14025371
מקור המים לצמח הוא בלחות הקרקע – גורם מווסת לפתיחה וסגירה של
פיוניות.
השפעת הגידול בריכוז הפד"ח על שטפונות
ריכוז פד"ח שכיח
ריכוז פד"ח גבוה
זמינות המים לצמח בקרקע
הולכת פיוניות
מים בלתי
מנוצלים
ניצול האנרגיה שנקלטה בפוטוסינתזה
= Aאנרגיה מוטמעת
A=P+R
= Rהשקעת אנרגיה בנשימה )(respiration
= Pהשקעת אנרגיה בייצור רקמה )(production
זרימת אנרגיה בטבע
R
R
R
R
R
הטרוטרופיים ( = heteroשונה)
כל בעלי-החיים ,הפטריות ומרבית החיידקים הם הטרוטרופיים ,כלומר
נזקקים לאספקת חומרים אורגנים מסביבבתם ,כיוון שאינם מסוגלים לנצל
את אנרגיית האור.
אנרגיית אור
אוטוטרופיים – יצרנים )(producers
הטרוטרופיים – צרכנים )(consumers
צרכן
רביעי
במעמד
מיוחד -
מפרק
צרכן שני
צרכן שלישי
יצרן
צרכן ראשון
הטרוטרופיים
)food web( מארג מזון
Chairas, D..D. 2010. Environmental science
שרשרת מזון ()food chain
שרשרת המזון מהווה סט של רצף הזנה בתוך מארג מזון ()food web
Chairas, D..D. 2010. Environmental science
מארג מזון מובנה מרמות הזנה
יצרנים primary producers
צרכנים ראשוניים primary consumers
צרכנים שניוניים secondary consumers
צרכנים שלישוניים tertiary consumers
מפרקים decomposers
מארג מזון מובנה מרמות יצרנות שונות
יצרנים primary producers
יצרנים שניוניים secondary consumers
יצרנים שלישוניים tertiary consumers
שיטות הזנה שונות מאפיינות צרכנים שונים ברמות הזנה שונות
הרביוורים ) – (herbivoresאוכלי צמחים
קרניוורים ( – )carnivoresאוכלי בשר
דטריטיוורים ) – (detritivoresאוכלי שיירים (פגרים)
אומניוורים ) – (omnivoresאוכלי כל
מפרקים ( – )decomposersמפרקים את החומר האורגני
למרכיביו האי-אורגניים.
Environmental science: the way the world works
By Bernard J. Nebel, Richard T. Wright 1993
זרימת האנרגיה בטבע
פרמטרים בתחשיבי אנרגיה של צרכנים
אינו
מוטמע מוטמע ()A
C=P+R+U+F
הוצאת צואה
(חומרים שאינם
מעוכלים)
Fecal wasted
נשימה
הפרשת
חומצות
Respiration
אמיניות בלתי
נצילות
Undigestad
)(Urin
ייצור
מזון נצרך
Consumed Production
R
P
F+U
C
Beinke, A. 2010. Nature Education Knowledge 1, 5.
פוטנציאל נעכלות )A:C (food digestibility
מבוטא באמצעות ,A:Cשיעור החומר המוטמע ( )Aמהחומר הנצרך (.)C
פוטנציאל הנעכלות משתנה בין אורגניזמים שונים ובין מזונות שונים.
פוטנציאל הנעכלות של רקמות צמחיות נמוך בהשוואה לרקמות בעלי חיים.
פוטנציאל הנעכלות בקבוצת הדטריוווריים והמיקרוביווריים נמוך בהשוואה
להרביווריים וקרניבוריים
80%
10%
דטריטיווריים < מיקרוביווריים < הרביווריים < קרניוורים
צואה
פירוק מהיר
פוטנציאל יצרנות )P:A (production efficiency
מבוטא באמצעות ,P:Aשיעור החומר המוטמע מהחומר הנצרך
שוסטר ,א ,.רידג' ,א ,.בל ,מ .ריטה ,ע .2009 .אקולוגיה ,יחידה .1
Slide 17
זרימת אנרגיה וביומסה בטבע
אנרגיית אור
צמח
טורף
אוכל נבלות
מפרק
אוכל צמחים
זרימת האנגיה בטבע
מקור אי אורגני+ אור
אורגניזמים
Environmental science: the way the world works
By Bernard J. Nebel, Richard T. Wright 1993
חום
מיון האורגניזמים לפי האופן שבו הם משיגים אנרגיה
אוטוטרופיים ) (autothrophsמייצרים את מזונם מאנרגיה
ומקורות אי-אורגניים.
בטבע,
אנרגיהאורגניות
מתרכובות
הטרוטרופיים ) (heterothropsניזונים
זרימת
שמקורן אוטוטרופי
הטרוטרופים )(heterothrophs
אוטוטרופים (autothrophs
אוטוטרופים ( = autoעצמי thropon ,מזון)
האור הוא מקור האנרגיה הנפוץ ביותר לשימוש של אוטוטרופים בביוספרה
פוטואוטוטרופים/פוטוסינתטיים – מנצלים את האור כמקור אנרגיה .בעיקר
צמחים ירוקים אך גם כמה קבוצות חיידקים.
צמחים (איקריוטיים) ,וחיידקים כחוליים (פרוקריוטיים) מהווים את המקור
העיקרי לחמצן האטמוספרי.
חיידקים פוטוסינתטיים מתקיימים בסביבות דלות חמצן ,בעוצמת אור נמוכה
(שאינה מספקת לגידול צמחים) ,ואינם משחררים חמצן לאטמוספירה.
כימואוטוטרופים/כימוסינתטיים – מיקרואורגניזמים נפוצים בסביבות אירוביות
(אווירניות) אשר מנצלים תרכובות כימיות כמקור אנרגיה (מתקיימים אף
בעלטה מוחלטת) .הללו מחמצנים תרכובות כימיות ומנצלים את האנרגיה
המשתחררת.
חיידקים כימוסינתטיים משחקים תפקיד חשוב במיחזור החומרים בטבע
(חנקן ,גפרית ,מימן ,מתאן וברזל) ,ואחראים על קיומם של מערכות
אקולוגיות באזורי נביעה הידרוטרמיים במעמקי האוקייאנוסים.
Science
Science
Science
Science
חשיבות הצמח להזנה ולאנרגיה
שתי הבעיות העיקריות שהאנושות ניצבת בפניהן כיום:
א .בעיית המזון
ב .בעיית האנרגיה
הצמחים הם מקור ההזנה לאדם ולשאר ההטרוטרופים
בבעלי חיים קיימים אינזמים שהופכים חומצות אמינו האחת לשניה ,אך לא
קיימים אינזימים שיכולים לקלוט חנקן ולקבע אותו בפחמימה לשם יצירת
חומצה אמינית ,הללו קיימים רק בצמחים .לכן ,הצמחים הם גם המקור
היחידי לא רק לאנרגיה ופחמימות אלא גם לחלבונים.
תהליך הפוטוסינתזה בצמח מלווה ביצירת מולקולות עתירות אנרגיה.
במשך שנות קיומו של העולם נצברו תרכובות אורגניות לאנרגיה פוסילית
בתצורה של פחם ,שמקורו בחומר צמחי ושמן אדמה (נפט ותוצריו) שמקורו
בבעלי חיים .האנרגיה הפוסילית בינתיים ,מהווה את מקור האנרגיה
העיקרי להנעת גלגלי התעשיה והתחבורה.
תפקיד האור בצמח
האור משמש לשני תפקידים חיוניים בצמח:
א .סמן ) (signalחיצוני לתהליכי התפתחות בצמח ,בעיקר כתלות
בהתקצרות והארכת יום )(photoperiod signal
ב .האור מהווה מקור אנרגיה לתהליך הפוטוסינתזה )(photosinthesis
מדוע האור מהווה סמן עיקרי לתהליכי התפתחות כמו נביטה ,פריחה
ושלכת ולא סמנים אחרים כמו רטיבות וטמפרטורה?
פוטוסינתזה )(photosynthesis
אנרגיית אור
6H20+6CO2
C6H1206+6O2
תהליך התמרת אנרגיית אור לאנרגיה כימית ,המנוצלת לקיבוע פד"ח
לשם יצירת פחמימות מתבצעת על ידי פגמנט ירוק – מולקולת
כלורופיל בכלורופלאסט.
בקליטת האור משתתפים פיגמנטים נוספים (צהובים עד כתומים) ,אך
התמרת אנרגיית האור לאנרגיה כימית מתבצעת על ידי כלורופיל.
.) מהווה מקור לאטומי הפחמן בפוטוסינתזה388ppm( הפד"ח האטמוספרי
(stomata) חילוף הגזים בצמח מתבצע באברונים הנקראים פיוניות
Jérome Giraudat, Jeffrey Leung, Sylvain Merlot, Christiane Valon
www.isv.cnrs-gif.fr/jg/themegb.html
מדוע קשה לחקור את השלבים בתהליך הפוטוסיתזה?
מהרגע שמולקולת הכלורופיל קולטת את האור ,ועד שהאנרגיה עוברת למולקולה אחרת,
עוברות 10-15שניות.
http://www.nature.com/scitable/topicpage/photosynthetic-
2010 Nature Education
cells-14025371
מקור המים לצמח הוא בלחות הקרקע – גורם מווסת לפתיחה וסגירה של
פיוניות.
השפעת הגידול בריכוז הפד"ח על שטפונות
ריכוז פד"ח שכיח
ריכוז פד"ח גבוה
זמינות המים לצמח בקרקע
הולכת פיוניות
מים בלתי
מנוצלים
ניצול האנרגיה שנקלטה בפוטוסינתזה
= Aאנרגיה מוטמעת
A=P+R
= Rהשקעת אנרגיה בנשימה )(respiration
= Pהשקעת אנרגיה בייצור רקמה )(production
זרימת אנרגיה בטבע
R
R
R
R
R
הטרוטרופיים ( = heteroשונה)
כל בעלי-החיים ,הפטריות ומרבית החיידקים הם הטרוטרופיים ,כלומר
נזקקים לאספקת חומרים אורגנים מסביבבתם ,כיוון שאינם מסוגלים לנצל
את אנרגיית האור.
אנרגיית אור
אוטוטרופיים – יצרנים )(producers
הטרוטרופיים – צרכנים )(consumers
צרכן
רביעי
במעמד
מיוחד -
מפרק
צרכן שני
צרכן שלישי
יצרן
צרכן ראשון
הטרוטרופיים
)food web( מארג מזון
Chairas, D..D. 2010. Environmental science
שרשרת מזון ()food chain
שרשרת המזון מהווה סט של רצף הזנה בתוך מארג מזון ()food web
Chairas, D..D. 2010. Environmental science
מארג מזון מובנה מרמות הזנה
יצרנים primary producers
צרכנים ראשוניים primary consumers
צרכנים שניוניים secondary consumers
צרכנים שלישוניים tertiary consumers
מפרקים decomposers
מארג מזון מובנה מרמות יצרנות שונות
יצרנים primary producers
יצרנים שניוניים secondary consumers
יצרנים שלישוניים tertiary consumers
שיטות הזנה שונות מאפיינות צרכנים שונים ברמות הזנה שונות
הרביוורים ) – (herbivoresאוכלי צמחים
קרניוורים ( – )carnivoresאוכלי בשר
דטריטיוורים ) – (detritivoresאוכלי שיירים (פגרים)
אומניוורים ) – (omnivoresאוכלי כל
מפרקים ( – )decomposersמפרקים את החומר האורגני
למרכיביו האי-אורגניים.
Environmental science: the way the world works
By Bernard J. Nebel, Richard T. Wright 1993
זרימת האנרגיה בטבע
פרמטרים בתחשיבי אנרגיה של צרכנים
אינו
מוטמע מוטמע ()A
C=P+R+U+F
הוצאת צואה
(חומרים שאינם
מעוכלים)
Fecal wasted
נשימה
הפרשת
חומצות
Respiration
אמיניות בלתי
נצילות
Undigestad
)(Urin
ייצור
מזון נצרך
Consumed Production
R
P
F+U
C
Beinke, A. 2010. Nature Education Knowledge 1, 5.
פוטנציאל נעכלות )A:C (food digestibility
מבוטא באמצעות ,A:Cשיעור החומר המוטמע ( )Aמהחומר הנצרך (.)C
פוטנציאל הנעכלות משתנה בין אורגניזמים שונים ובין מזונות שונים.
פוטנציאל הנעכלות של רקמות צמחיות נמוך בהשוואה לרקמות בעלי חיים.
פוטנציאל הנעכלות בקבוצת הדטריוווריים והמיקרוביווריים נמוך בהשוואה
להרביווריים וקרניבוריים
80%
10%
דטריטיווריים < מיקרוביווריים < הרביווריים < קרניוורים
צואה
פירוק מהיר
פוטנציאל יצרנות )P:A (production efficiency
מבוטא באמצעות ,P:Aשיעור החומר המוטמע מהחומר הנצרך
שוסטר ,א ,.רידג' ,א ,.בל ,מ .ריטה ,ע .2009 .אקולוגיה ,יחידה .1
Slide 18
זרימת אנרגיה וביומסה בטבע
אנרגיית אור
צמח
טורף
אוכל נבלות
מפרק
אוכל צמחים
זרימת האנגיה בטבע
מקור אי אורגני+ אור
אורגניזמים
Environmental science: the way the world works
By Bernard J. Nebel, Richard T. Wright 1993
חום
מיון האורגניזמים לפי האופן שבו הם משיגים אנרגיה
אוטוטרופיים ) (autothrophsמייצרים את מזונם מאנרגיה
ומקורות אי-אורגניים.
בטבע,
אנרגיהאורגניות
מתרכובות
הטרוטרופיים ) (heterothropsניזונים
זרימת
שמקורן אוטוטרופי
הטרוטרופים )(heterothrophs
אוטוטרופים (autothrophs
אוטוטרופים ( = autoעצמי thropon ,מזון)
האור הוא מקור האנרגיה הנפוץ ביותר לשימוש של אוטוטרופים בביוספרה
פוטואוטוטרופים/פוטוסינתטיים – מנצלים את האור כמקור אנרגיה .בעיקר
צמחים ירוקים אך גם כמה קבוצות חיידקים.
צמחים (איקריוטיים) ,וחיידקים כחוליים (פרוקריוטיים) מהווים את המקור
העיקרי לחמצן האטמוספרי.
חיידקים פוטוסינתטיים מתקיימים בסביבות דלות חמצן ,בעוצמת אור נמוכה
(שאינה מספקת לגידול צמחים) ,ואינם משחררים חמצן לאטמוספירה.
כימואוטוטרופים/כימוסינתטיים – מיקרואורגניזמים נפוצים בסביבות אירוביות
(אווירניות) אשר מנצלים תרכובות כימיות כמקור אנרגיה (מתקיימים אף
בעלטה מוחלטת) .הללו מחמצנים תרכובות כימיות ומנצלים את האנרגיה
המשתחררת.
חיידקים כימוסינתטיים משחקים תפקיד חשוב במיחזור החומרים בטבע
(חנקן ,גפרית ,מימן ,מתאן וברזל) ,ואחראים על קיומם של מערכות
אקולוגיות באזורי נביעה הידרוטרמיים במעמקי האוקייאנוסים.
Science
Science
Science
Science
חשיבות הצמח להזנה ולאנרגיה
שתי הבעיות העיקריות שהאנושות ניצבת בפניהן כיום:
א .בעיית המזון
ב .בעיית האנרגיה
הצמחים הם מקור ההזנה לאדם ולשאר ההטרוטרופים
בבעלי חיים קיימים אינזמים שהופכים חומצות אמינו האחת לשניה ,אך לא
קיימים אינזימים שיכולים לקלוט חנקן ולקבע אותו בפחמימה לשם יצירת
חומצה אמינית ,הללו קיימים רק בצמחים .לכן ,הצמחים הם גם המקור
היחידי לא רק לאנרגיה ופחמימות אלא גם לחלבונים.
תהליך הפוטוסינתזה בצמח מלווה ביצירת מולקולות עתירות אנרגיה.
במשך שנות קיומו של העולם נצברו תרכובות אורגניות לאנרגיה פוסילית
בתצורה של פחם ,שמקורו בחומר צמחי ושמן אדמה (נפט ותוצריו) שמקורו
בבעלי חיים .האנרגיה הפוסילית בינתיים ,מהווה את מקור האנרגיה
העיקרי להנעת גלגלי התעשיה והתחבורה.
תפקיד האור בצמח
האור משמש לשני תפקידים חיוניים בצמח:
א .סמן ) (signalחיצוני לתהליכי התפתחות בצמח ,בעיקר כתלות
בהתקצרות והארכת יום )(photoperiod signal
ב .האור מהווה מקור אנרגיה לתהליך הפוטוסינתזה )(photosinthesis
מדוע האור מהווה סמן עיקרי לתהליכי התפתחות כמו נביטה ,פריחה
ושלכת ולא סמנים אחרים כמו רטיבות וטמפרטורה?
פוטוסינתזה )(photosynthesis
אנרגיית אור
6H20+6CO2
C6H1206+6O2
תהליך התמרת אנרגיית אור לאנרגיה כימית ,המנוצלת לקיבוע פד"ח
לשם יצירת פחמימות מתבצעת על ידי פגמנט ירוק – מולקולת
כלורופיל בכלורופלאסט.
בקליטת האור משתתפים פיגמנטים נוספים (צהובים עד כתומים) ,אך
התמרת אנרגיית האור לאנרגיה כימית מתבצעת על ידי כלורופיל.
.) מהווה מקור לאטומי הפחמן בפוטוסינתזה388ppm( הפד"ח האטמוספרי
(stomata) חילוף הגזים בצמח מתבצע באברונים הנקראים פיוניות
Jérome Giraudat, Jeffrey Leung, Sylvain Merlot, Christiane Valon
www.isv.cnrs-gif.fr/jg/themegb.html
מדוע קשה לחקור את השלבים בתהליך הפוטוסיתזה?
מהרגע שמולקולת הכלורופיל קולטת את האור ,ועד שהאנרגיה עוברת למולקולה אחרת,
עוברות 10-15שניות.
http://www.nature.com/scitable/topicpage/photosynthetic-
2010 Nature Education
cells-14025371
מקור המים לצמח הוא בלחות הקרקע – גורם מווסת לפתיחה וסגירה של
פיוניות.
השפעת הגידול בריכוז הפד"ח על שטפונות
ריכוז פד"ח שכיח
ריכוז פד"ח גבוה
זמינות המים לצמח בקרקע
הולכת פיוניות
מים בלתי
מנוצלים
ניצול האנרגיה שנקלטה בפוטוסינתזה
= Aאנרגיה מוטמעת
A=P+R
= Rהשקעת אנרגיה בנשימה )(respiration
= Pהשקעת אנרגיה בייצור רקמה )(production
זרימת אנרגיה בטבע
R
R
R
R
R
הטרוטרופיים ( = heteroשונה)
כל בעלי-החיים ,הפטריות ומרבית החיידקים הם הטרוטרופיים ,כלומר
נזקקים לאספקת חומרים אורגנים מסביבבתם ,כיוון שאינם מסוגלים לנצל
את אנרגיית האור.
אנרגיית אור
אוטוטרופיים – יצרנים )(producers
הטרוטרופיים – צרכנים )(consumers
צרכן
רביעי
במעמד
מיוחד -
מפרק
צרכן שני
צרכן שלישי
יצרן
צרכן ראשון
הטרוטרופיים
)food web( מארג מזון
Chairas, D..D. 2010. Environmental science
שרשרת מזון ()food chain
שרשרת המזון מהווה סט של רצף הזנה בתוך מארג מזון ()food web
Chairas, D..D. 2010. Environmental science
מארג מזון מובנה מרמות הזנה
יצרנים primary producers
צרכנים ראשוניים primary consumers
צרכנים שניוניים secondary consumers
צרכנים שלישוניים tertiary consumers
מפרקים decomposers
מארג מזון מובנה מרמות יצרנות שונות
יצרנים primary producers
יצרנים שניוניים secondary consumers
יצרנים שלישוניים tertiary consumers
שיטות הזנה שונות מאפיינות צרכנים שונים ברמות הזנה שונות
הרביוורים ) – (herbivoresאוכלי צמחים
קרניוורים ( – )carnivoresאוכלי בשר
דטריטיוורים ) – (detritivoresאוכלי שיירים (פגרים)
אומניוורים ) – (omnivoresאוכלי כל
מפרקים ( – )decomposersמפרקים את החומר האורגני
למרכיביו האי-אורגניים.
Environmental science: the way the world works
By Bernard J. Nebel, Richard T. Wright 1993
זרימת האנרגיה בטבע
פרמטרים בתחשיבי אנרגיה של צרכנים
אינו
מוטמע מוטמע ()A
C=P+R+U+F
הוצאת צואה
(חומרים שאינם
מעוכלים)
Fecal wasted
נשימה
הפרשת
חומצות
Respiration
אמיניות בלתי
נצילות
Undigestad
)(Urin
ייצור
מזון נצרך
Consumed Production
R
P
F+U
C
Beinke, A. 2010. Nature Education Knowledge 1, 5.
פוטנציאל נעכלות )A:C (food digestibility
מבוטא באמצעות ,A:Cשיעור החומר המוטמע ( )Aמהחומר הנצרך (.)C
פוטנציאל הנעכלות משתנה בין אורגניזמים שונים ובין מזונות שונים.
פוטנציאל הנעכלות של רקמות צמחיות נמוך בהשוואה לרקמות בעלי חיים.
פוטנציאל הנעכלות בקבוצת הדטריוווריים והמיקרוביווריים נמוך בהשוואה
להרביווריים וקרניבוריים
80%
10%
דטריטיווריים < מיקרוביווריים < הרביווריים < קרניוורים
צואה
פירוק מהיר
פוטנציאל יצרנות )P:A (production efficiency
מבוטא באמצעות ,P:Aשיעור החומר המוטמע מהחומר הנצרך
שוסטר ,א ,.רידג' ,א ,.בל ,מ .ריטה ,ע .2009 .אקולוגיה ,יחידה .1
Slide 19
זרימת אנרגיה וביומסה בטבע
אנרגיית אור
צמח
טורף
אוכל נבלות
מפרק
אוכל צמחים
זרימת האנגיה בטבע
מקור אי אורגני+ אור
אורגניזמים
Environmental science: the way the world works
By Bernard J. Nebel, Richard T. Wright 1993
חום
מיון האורגניזמים לפי האופן שבו הם משיגים אנרגיה
אוטוטרופיים ) (autothrophsמייצרים את מזונם מאנרגיה
ומקורות אי-אורגניים.
בטבע,
אנרגיהאורגניות
מתרכובות
הטרוטרופיים ) (heterothropsניזונים
זרימת
שמקורן אוטוטרופי
הטרוטרופים )(heterothrophs
אוטוטרופים (autothrophs
אוטוטרופים ( = autoעצמי thropon ,מזון)
האור הוא מקור האנרגיה הנפוץ ביותר לשימוש של אוטוטרופים בביוספרה
פוטואוטוטרופים/פוטוסינתטיים – מנצלים את האור כמקור אנרגיה .בעיקר
צמחים ירוקים אך גם כמה קבוצות חיידקים.
צמחים (איקריוטיים) ,וחיידקים כחוליים (פרוקריוטיים) מהווים את המקור
העיקרי לחמצן האטמוספרי.
חיידקים פוטוסינתטיים מתקיימים בסביבות דלות חמצן ,בעוצמת אור נמוכה
(שאינה מספקת לגידול צמחים) ,ואינם משחררים חמצן לאטמוספירה.
כימואוטוטרופים/כימוסינתטיים – מיקרואורגניזמים נפוצים בסביבות אירוביות
(אווירניות) אשר מנצלים תרכובות כימיות כמקור אנרגיה (מתקיימים אף
בעלטה מוחלטת) .הללו מחמצנים תרכובות כימיות ומנצלים את האנרגיה
המשתחררת.
חיידקים כימוסינתטיים משחקים תפקיד חשוב במיחזור החומרים בטבע
(חנקן ,גפרית ,מימן ,מתאן וברזל) ,ואחראים על קיומם של מערכות
אקולוגיות באזורי נביעה הידרוטרמיים במעמקי האוקייאנוסים.
Science
Science
Science
Science
חשיבות הצמח להזנה ולאנרגיה
שתי הבעיות העיקריות שהאנושות ניצבת בפניהן כיום:
א .בעיית המזון
ב .בעיית האנרגיה
הצמחים הם מקור ההזנה לאדם ולשאר ההטרוטרופים
בבעלי חיים קיימים אינזמים שהופכים חומצות אמינו האחת לשניה ,אך לא
קיימים אינזימים שיכולים לקלוט חנקן ולקבע אותו בפחמימה לשם יצירת
חומצה אמינית ,הללו קיימים רק בצמחים .לכן ,הצמחים הם גם המקור
היחידי לא רק לאנרגיה ופחמימות אלא גם לחלבונים.
תהליך הפוטוסינתזה בצמח מלווה ביצירת מולקולות עתירות אנרגיה.
במשך שנות קיומו של העולם נצברו תרכובות אורגניות לאנרגיה פוסילית
בתצורה של פחם ,שמקורו בחומר צמחי ושמן אדמה (נפט ותוצריו) שמקורו
בבעלי חיים .האנרגיה הפוסילית בינתיים ,מהווה את מקור האנרגיה
העיקרי להנעת גלגלי התעשיה והתחבורה.
תפקיד האור בצמח
האור משמש לשני תפקידים חיוניים בצמח:
א .סמן ) (signalחיצוני לתהליכי התפתחות בצמח ,בעיקר כתלות
בהתקצרות והארכת יום )(photoperiod signal
ב .האור מהווה מקור אנרגיה לתהליך הפוטוסינתזה )(photosinthesis
מדוע האור מהווה סמן עיקרי לתהליכי התפתחות כמו נביטה ,פריחה
ושלכת ולא סמנים אחרים כמו רטיבות וטמפרטורה?
פוטוסינתזה )(photosynthesis
אנרגיית אור
6H20+6CO2
C6H1206+6O2
תהליך התמרת אנרגיית אור לאנרגיה כימית ,המנוצלת לקיבוע פד"ח
לשם יצירת פחמימות מתבצעת על ידי פגמנט ירוק – מולקולת
כלורופיל בכלורופלאסט.
בקליטת האור משתתפים פיגמנטים נוספים (צהובים עד כתומים) ,אך
התמרת אנרגיית האור לאנרגיה כימית מתבצעת על ידי כלורופיל.
.) מהווה מקור לאטומי הפחמן בפוטוסינתזה388ppm( הפד"ח האטמוספרי
(stomata) חילוף הגזים בצמח מתבצע באברונים הנקראים פיוניות
Jérome Giraudat, Jeffrey Leung, Sylvain Merlot, Christiane Valon
www.isv.cnrs-gif.fr/jg/themegb.html
מדוע קשה לחקור את השלבים בתהליך הפוטוסיתזה?
מהרגע שמולקולת הכלורופיל קולטת את האור ,ועד שהאנרגיה עוברת למולקולה אחרת,
עוברות 10-15שניות.
http://www.nature.com/scitable/topicpage/photosynthetic-
2010 Nature Education
cells-14025371
מקור המים לצמח הוא בלחות הקרקע – גורם מווסת לפתיחה וסגירה של
פיוניות.
השפעת הגידול בריכוז הפד"ח על שטפונות
ריכוז פד"ח שכיח
ריכוז פד"ח גבוה
זמינות המים לצמח בקרקע
הולכת פיוניות
מים בלתי
מנוצלים
ניצול האנרגיה שנקלטה בפוטוסינתזה
= Aאנרגיה מוטמעת
A=P+R
= Rהשקעת אנרגיה בנשימה )(respiration
= Pהשקעת אנרגיה בייצור רקמה )(production
זרימת אנרגיה בטבע
R
R
R
R
R
הטרוטרופיים ( = heteroשונה)
כל בעלי-החיים ,הפטריות ומרבית החיידקים הם הטרוטרופיים ,כלומר
נזקקים לאספקת חומרים אורגנים מסביבבתם ,כיוון שאינם מסוגלים לנצל
את אנרגיית האור.
אנרגיית אור
אוטוטרופיים – יצרנים )(producers
הטרוטרופיים – צרכנים )(consumers
צרכן
רביעי
במעמד
מיוחד -
מפרק
צרכן שני
צרכן שלישי
יצרן
צרכן ראשון
הטרוטרופיים
)food web( מארג מזון
Chairas, D..D. 2010. Environmental science
שרשרת מזון ()food chain
שרשרת המזון מהווה סט של רצף הזנה בתוך מארג מזון ()food web
Chairas, D..D. 2010. Environmental science
מארג מזון מובנה מרמות הזנה
יצרנים primary producers
צרכנים ראשוניים primary consumers
צרכנים שניוניים secondary consumers
צרכנים שלישוניים tertiary consumers
מפרקים decomposers
מארג מזון מובנה מרמות יצרנות שונות
יצרנים primary producers
יצרנים שניוניים secondary consumers
יצרנים שלישוניים tertiary consumers
שיטות הזנה שונות מאפיינות צרכנים שונים ברמות הזנה שונות
הרביוורים ) – (herbivoresאוכלי צמחים
קרניוורים ( – )carnivoresאוכלי בשר
דטריטיוורים ) – (detritivoresאוכלי שיירים (פגרים)
אומניוורים ) – (omnivoresאוכלי כל
מפרקים ( – )decomposersמפרקים את החומר האורגני
למרכיביו האי-אורגניים.
Environmental science: the way the world works
By Bernard J. Nebel, Richard T. Wright 1993
זרימת האנרגיה בטבע
פרמטרים בתחשיבי אנרגיה של צרכנים
אינו
מוטמע מוטמע ()A
C=P+R+U+F
הוצאת צואה
(חומרים שאינם
מעוכלים)
Fecal wasted
נשימה
הפרשת
חומצות
Respiration
אמיניות בלתי
נצילות
Undigestad
)(Urin
ייצור
מזון נצרך
Consumed Production
R
P
F+U
C
Beinke, A. 2010. Nature Education Knowledge 1, 5.
פוטנציאל נעכלות )A:C (food digestibility
מבוטא באמצעות ,A:Cשיעור החומר המוטמע ( )Aמהחומר הנצרך (.)C
פוטנציאל הנעכלות משתנה בין אורגניזמים שונים ובין מזונות שונים.
פוטנציאל הנעכלות של רקמות צמחיות נמוך בהשוואה לרקמות בעלי חיים.
פוטנציאל הנעכלות בקבוצת הדטריוווריים והמיקרוביווריים נמוך בהשוואה
להרביווריים וקרניבוריים
80%
10%
דטריטיווריים < מיקרוביווריים < הרביווריים < קרניוורים
צואה
פירוק מהיר
פוטנציאל יצרנות )P:A (production efficiency
מבוטא באמצעות ,P:Aשיעור החומר המוטמע מהחומר הנצרך
שוסטר ,א ,.רידג' ,א ,.בל ,מ .ריטה ,ע .2009 .אקולוגיה ,יחידה .1
Slide 20
זרימת אנרגיה וביומסה בטבע
אנרגיית אור
צמח
טורף
אוכל נבלות
מפרק
אוכל צמחים
זרימת האנגיה בטבע
מקור אי אורגני+ אור
אורגניזמים
Environmental science: the way the world works
By Bernard J. Nebel, Richard T. Wright 1993
חום
מיון האורגניזמים לפי האופן שבו הם משיגים אנרגיה
אוטוטרופיים ) (autothrophsמייצרים את מזונם מאנרגיה
ומקורות אי-אורגניים.
בטבע,
אנרגיהאורגניות
מתרכובות
הטרוטרופיים ) (heterothropsניזונים
זרימת
שמקורן אוטוטרופי
הטרוטרופים )(heterothrophs
אוטוטרופים (autothrophs
אוטוטרופים ( = autoעצמי thropon ,מזון)
האור הוא מקור האנרגיה הנפוץ ביותר לשימוש של אוטוטרופים בביוספרה
פוטואוטוטרופים/פוטוסינתטיים – מנצלים את האור כמקור אנרגיה .בעיקר
צמחים ירוקים אך גם כמה קבוצות חיידקים.
צמחים (איקריוטיים) ,וחיידקים כחוליים (פרוקריוטיים) מהווים את המקור
העיקרי לחמצן האטמוספרי.
חיידקים פוטוסינתטיים מתקיימים בסביבות דלות חמצן ,בעוצמת אור נמוכה
(שאינה מספקת לגידול צמחים) ,ואינם משחררים חמצן לאטמוספירה.
כימואוטוטרופים/כימוסינתטיים – מיקרואורגניזמים נפוצים בסביבות אירוביות
(אווירניות) אשר מנצלים תרכובות כימיות כמקור אנרגיה (מתקיימים אף
בעלטה מוחלטת) .הללו מחמצנים תרכובות כימיות ומנצלים את האנרגיה
המשתחררת.
חיידקים כימוסינתטיים משחקים תפקיד חשוב במיחזור החומרים בטבע
(חנקן ,גפרית ,מימן ,מתאן וברזל) ,ואחראים על קיומם של מערכות
אקולוגיות באזורי נביעה הידרוטרמיים במעמקי האוקייאנוסים.
Science
Science
Science
Science
חשיבות הצמח להזנה ולאנרגיה
שתי הבעיות העיקריות שהאנושות ניצבת בפניהן כיום:
א .בעיית המזון
ב .בעיית האנרגיה
הצמחים הם מקור ההזנה לאדם ולשאר ההטרוטרופים
בבעלי חיים קיימים אינזמים שהופכים חומצות אמינו האחת לשניה ,אך לא
קיימים אינזימים שיכולים לקלוט חנקן ולקבע אותו בפחמימה לשם יצירת
חומצה אמינית ,הללו קיימים רק בצמחים .לכן ,הצמחים הם גם המקור
היחידי לא רק לאנרגיה ופחמימות אלא גם לחלבונים.
תהליך הפוטוסינתזה בצמח מלווה ביצירת מולקולות עתירות אנרגיה.
במשך שנות קיומו של העולם נצברו תרכובות אורגניות לאנרגיה פוסילית
בתצורה של פחם ,שמקורו בחומר צמחי ושמן אדמה (נפט ותוצריו) שמקורו
בבעלי חיים .האנרגיה הפוסילית בינתיים ,מהווה את מקור האנרגיה
העיקרי להנעת גלגלי התעשיה והתחבורה.
תפקיד האור בצמח
האור משמש לשני תפקידים חיוניים בצמח:
א .סמן ) (signalחיצוני לתהליכי התפתחות בצמח ,בעיקר כתלות
בהתקצרות והארכת יום )(photoperiod signal
ב .האור מהווה מקור אנרגיה לתהליך הפוטוסינתזה )(photosinthesis
מדוע האור מהווה סמן עיקרי לתהליכי התפתחות כמו נביטה ,פריחה
ושלכת ולא סמנים אחרים כמו רטיבות וטמפרטורה?
פוטוסינתזה )(photosynthesis
אנרגיית אור
6H20+6CO2
C6H1206+6O2
תהליך התמרת אנרגיית אור לאנרגיה כימית ,המנוצלת לקיבוע פד"ח
לשם יצירת פחמימות מתבצעת על ידי פגמנט ירוק – מולקולת
כלורופיל בכלורופלאסט.
בקליטת האור משתתפים פיגמנטים נוספים (צהובים עד כתומים) ,אך
התמרת אנרגיית האור לאנרגיה כימית מתבצעת על ידי כלורופיל.
.) מהווה מקור לאטומי הפחמן בפוטוסינתזה388ppm( הפד"ח האטמוספרי
(stomata) חילוף הגזים בצמח מתבצע באברונים הנקראים פיוניות
Jérome Giraudat, Jeffrey Leung, Sylvain Merlot, Christiane Valon
www.isv.cnrs-gif.fr/jg/themegb.html
מדוע קשה לחקור את השלבים בתהליך הפוטוסיתזה?
מהרגע שמולקולת הכלורופיל קולטת את האור ,ועד שהאנרגיה עוברת למולקולה אחרת,
עוברות 10-15שניות.
http://www.nature.com/scitable/topicpage/photosynthetic-
2010 Nature Education
cells-14025371
מקור המים לצמח הוא בלחות הקרקע – גורם מווסת לפתיחה וסגירה של
פיוניות.
השפעת הגידול בריכוז הפד"ח על שטפונות
ריכוז פד"ח שכיח
ריכוז פד"ח גבוה
זמינות המים לצמח בקרקע
הולכת פיוניות
מים בלתי
מנוצלים
ניצול האנרגיה שנקלטה בפוטוסינתזה
= Aאנרגיה מוטמעת
A=P+R
= Rהשקעת אנרגיה בנשימה )(respiration
= Pהשקעת אנרגיה בייצור רקמה )(production
זרימת אנרגיה בטבע
R
R
R
R
R
הטרוטרופיים ( = heteroשונה)
כל בעלי-החיים ,הפטריות ומרבית החיידקים הם הטרוטרופיים ,כלומר
נזקקים לאספקת חומרים אורגנים מסביבבתם ,כיוון שאינם מסוגלים לנצל
את אנרגיית האור.
אנרגיית אור
אוטוטרופיים – יצרנים )(producers
הטרוטרופיים – צרכנים )(consumers
צרכן
רביעי
במעמד
מיוחד -
מפרק
צרכן שני
צרכן שלישי
יצרן
צרכן ראשון
הטרוטרופיים
)food web( מארג מזון
Chairas, D..D. 2010. Environmental science
שרשרת מזון ()food chain
שרשרת המזון מהווה סט של רצף הזנה בתוך מארג מזון ()food web
Chairas, D..D. 2010. Environmental science
מארג מזון מובנה מרמות הזנה
יצרנים primary producers
צרכנים ראשוניים primary consumers
צרכנים שניוניים secondary consumers
צרכנים שלישוניים tertiary consumers
מפרקים decomposers
מארג מזון מובנה מרמות יצרנות שונות
יצרנים primary producers
יצרנים שניוניים secondary consumers
יצרנים שלישוניים tertiary consumers
שיטות הזנה שונות מאפיינות צרכנים שונים ברמות הזנה שונות
הרביוורים ) – (herbivoresאוכלי צמחים
קרניוורים ( – )carnivoresאוכלי בשר
דטריטיוורים ) – (detritivoresאוכלי שיירים (פגרים)
אומניוורים ) – (omnivoresאוכלי כל
מפרקים ( – )decomposersמפרקים את החומר האורגני
למרכיביו האי-אורגניים.
Environmental science: the way the world works
By Bernard J. Nebel, Richard T. Wright 1993
זרימת האנרגיה בטבע
פרמטרים בתחשיבי אנרגיה של צרכנים
אינו
מוטמע מוטמע ()A
C=P+R+U+F
הוצאת צואה
(חומרים שאינם
מעוכלים)
Fecal wasted
נשימה
הפרשת
חומצות
Respiration
אמיניות בלתי
נצילות
Undigestad
)(Urin
ייצור
מזון נצרך
Consumed Production
R
P
F+U
C
Beinke, A. 2010. Nature Education Knowledge 1, 5.
פוטנציאל נעכלות )A:C (food digestibility
מבוטא באמצעות ,A:Cשיעור החומר המוטמע ( )Aמהחומר הנצרך (.)C
פוטנציאל הנעכלות משתנה בין אורגניזמים שונים ובין מזונות שונים.
פוטנציאל הנעכלות של רקמות צמחיות נמוך בהשוואה לרקמות בעלי חיים.
פוטנציאל הנעכלות בקבוצת הדטריוווריים והמיקרוביווריים נמוך בהשוואה
להרביווריים וקרניבוריים
80%
10%
דטריטיווריים < מיקרוביווריים < הרביווריים < קרניוורים
צואה
פירוק מהיר
פוטנציאל יצרנות )P:A (production efficiency
מבוטא באמצעות ,P:Aשיעור החומר המוטמע מהחומר הנצרך
שוסטר ,א ,.רידג' ,א ,.בל ,מ .ריטה ,ע .2009 .אקולוגיה ,יחידה .1
Slide 21
זרימת אנרגיה וביומסה בטבע
אנרגיית אור
צמח
טורף
אוכל נבלות
מפרק
אוכל צמחים
זרימת האנגיה בטבע
מקור אי אורגני+ אור
אורגניזמים
Environmental science: the way the world works
By Bernard J. Nebel, Richard T. Wright 1993
חום
מיון האורגניזמים לפי האופן שבו הם משיגים אנרגיה
אוטוטרופיים ) (autothrophsמייצרים את מזונם מאנרגיה
ומקורות אי-אורגניים.
בטבע,
אנרגיהאורגניות
מתרכובות
הטרוטרופיים ) (heterothropsניזונים
זרימת
שמקורן אוטוטרופי
הטרוטרופים )(heterothrophs
אוטוטרופים (autothrophs
אוטוטרופים ( = autoעצמי thropon ,מזון)
האור הוא מקור האנרגיה הנפוץ ביותר לשימוש של אוטוטרופים בביוספרה
פוטואוטוטרופים/פוטוסינתטיים – מנצלים את האור כמקור אנרגיה .בעיקר
צמחים ירוקים אך גם כמה קבוצות חיידקים.
צמחים (איקריוטיים) ,וחיידקים כחוליים (פרוקריוטיים) מהווים את המקור
העיקרי לחמצן האטמוספרי.
חיידקים פוטוסינתטיים מתקיימים בסביבות דלות חמצן ,בעוצמת אור נמוכה
(שאינה מספקת לגידול צמחים) ,ואינם משחררים חמצן לאטמוספירה.
כימואוטוטרופים/כימוסינתטיים – מיקרואורגניזמים נפוצים בסביבות אירוביות
(אווירניות) אשר מנצלים תרכובות כימיות כמקור אנרגיה (מתקיימים אף
בעלטה מוחלטת) .הללו מחמצנים תרכובות כימיות ומנצלים את האנרגיה
המשתחררת.
חיידקים כימוסינתטיים משחקים תפקיד חשוב במיחזור החומרים בטבע
(חנקן ,גפרית ,מימן ,מתאן וברזל) ,ואחראים על קיומם של מערכות
אקולוגיות באזורי נביעה הידרוטרמיים במעמקי האוקייאנוסים.
Science
Science
Science
Science
חשיבות הצמח להזנה ולאנרגיה
שתי הבעיות העיקריות שהאנושות ניצבת בפניהן כיום:
א .בעיית המזון
ב .בעיית האנרגיה
הצמחים הם מקור ההזנה לאדם ולשאר ההטרוטרופים
בבעלי חיים קיימים אינזמים שהופכים חומצות אמינו האחת לשניה ,אך לא
קיימים אינזימים שיכולים לקלוט חנקן ולקבע אותו בפחמימה לשם יצירת
חומצה אמינית ,הללו קיימים רק בצמחים .לכן ,הצמחים הם גם המקור
היחידי לא רק לאנרגיה ופחמימות אלא גם לחלבונים.
תהליך הפוטוסינתזה בצמח מלווה ביצירת מולקולות עתירות אנרגיה.
במשך שנות קיומו של העולם נצברו תרכובות אורגניות לאנרגיה פוסילית
בתצורה של פחם ,שמקורו בחומר צמחי ושמן אדמה (נפט ותוצריו) שמקורו
בבעלי חיים .האנרגיה הפוסילית בינתיים ,מהווה את מקור האנרגיה
העיקרי להנעת גלגלי התעשיה והתחבורה.
תפקיד האור בצמח
האור משמש לשני תפקידים חיוניים בצמח:
א .סמן ) (signalחיצוני לתהליכי התפתחות בצמח ,בעיקר כתלות
בהתקצרות והארכת יום )(photoperiod signal
ב .האור מהווה מקור אנרגיה לתהליך הפוטוסינתזה )(photosinthesis
מדוע האור מהווה סמן עיקרי לתהליכי התפתחות כמו נביטה ,פריחה
ושלכת ולא סמנים אחרים כמו רטיבות וטמפרטורה?
פוטוסינתזה )(photosynthesis
אנרגיית אור
6H20+6CO2
C6H1206+6O2
תהליך התמרת אנרגיית אור לאנרגיה כימית ,המנוצלת לקיבוע פד"ח
לשם יצירת פחמימות מתבצעת על ידי פגמנט ירוק – מולקולת
כלורופיל בכלורופלאסט.
בקליטת האור משתתפים פיגמנטים נוספים (צהובים עד כתומים) ,אך
התמרת אנרגיית האור לאנרגיה כימית מתבצעת על ידי כלורופיל.
.) מהווה מקור לאטומי הפחמן בפוטוסינתזה388ppm( הפד"ח האטמוספרי
(stomata) חילוף הגזים בצמח מתבצע באברונים הנקראים פיוניות
Jérome Giraudat, Jeffrey Leung, Sylvain Merlot, Christiane Valon
www.isv.cnrs-gif.fr/jg/themegb.html
מדוע קשה לחקור את השלבים בתהליך הפוטוסיתזה?
מהרגע שמולקולת הכלורופיל קולטת את האור ,ועד שהאנרגיה עוברת למולקולה אחרת,
עוברות 10-15שניות.
http://www.nature.com/scitable/topicpage/photosynthetic-
2010 Nature Education
cells-14025371
מקור המים לצמח הוא בלחות הקרקע – גורם מווסת לפתיחה וסגירה של
פיוניות.
השפעת הגידול בריכוז הפד"ח על שטפונות
ריכוז פד"ח שכיח
ריכוז פד"ח גבוה
זמינות המים לצמח בקרקע
הולכת פיוניות
מים בלתי
מנוצלים
ניצול האנרגיה שנקלטה בפוטוסינתזה
= Aאנרגיה מוטמעת
A=P+R
= Rהשקעת אנרגיה בנשימה )(respiration
= Pהשקעת אנרגיה בייצור רקמה )(production
זרימת אנרגיה בטבע
R
R
R
R
R
הטרוטרופיים ( = heteroשונה)
כל בעלי-החיים ,הפטריות ומרבית החיידקים הם הטרוטרופיים ,כלומר
נזקקים לאספקת חומרים אורגנים מסביבבתם ,כיוון שאינם מסוגלים לנצל
את אנרגיית האור.
אנרגיית אור
אוטוטרופיים – יצרנים )(producers
הטרוטרופיים – צרכנים )(consumers
צרכן
רביעי
במעמד
מיוחד -
מפרק
צרכן שני
צרכן שלישי
יצרן
צרכן ראשון
הטרוטרופיים
)food web( מארג מזון
Chairas, D..D. 2010. Environmental science
שרשרת מזון ()food chain
שרשרת המזון מהווה סט של רצף הזנה בתוך מארג מזון ()food web
Chairas, D..D. 2010. Environmental science
מארג מזון מובנה מרמות הזנה
יצרנים primary producers
צרכנים ראשוניים primary consumers
צרכנים שניוניים secondary consumers
צרכנים שלישוניים tertiary consumers
מפרקים decomposers
מארג מזון מובנה מרמות יצרנות שונות
יצרנים primary producers
יצרנים שניוניים secondary consumers
יצרנים שלישוניים tertiary consumers
שיטות הזנה שונות מאפיינות צרכנים שונים ברמות הזנה שונות
הרביוורים ) – (herbivoresאוכלי צמחים
קרניוורים ( – )carnivoresאוכלי בשר
דטריטיוורים ) – (detritivoresאוכלי שיירים (פגרים)
אומניוורים ) – (omnivoresאוכלי כל
מפרקים ( – )decomposersמפרקים את החומר האורגני
למרכיביו האי-אורגניים.
Environmental science: the way the world works
By Bernard J. Nebel, Richard T. Wright 1993
זרימת האנרגיה בטבע
פרמטרים בתחשיבי אנרגיה של צרכנים
אינו
מוטמע מוטמע ()A
C=P+R+U+F
הוצאת צואה
(חומרים שאינם
מעוכלים)
Fecal wasted
נשימה
הפרשת
חומצות
Respiration
אמיניות בלתי
נצילות
Undigestad
)(Urin
ייצור
מזון נצרך
Consumed Production
R
P
F+U
C
Beinke, A. 2010. Nature Education Knowledge 1, 5.
פוטנציאל נעכלות )A:C (food digestibility
מבוטא באמצעות ,A:Cשיעור החומר המוטמע ( )Aמהחומר הנצרך (.)C
פוטנציאל הנעכלות משתנה בין אורגניזמים שונים ובין מזונות שונים.
פוטנציאל הנעכלות של רקמות צמחיות נמוך בהשוואה לרקמות בעלי חיים.
פוטנציאל הנעכלות בקבוצת הדטריוווריים והמיקרוביווריים נמוך בהשוואה
להרביווריים וקרניבוריים
80%
10%
דטריטיווריים < מיקרוביווריים < הרביווריים < קרניוורים
צואה
פירוק מהיר
פוטנציאל יצרנות )P:A (production efficiency
מבוטא באמצעות ,P:Aשיעור החומר המוטמע מהחומר הנצרך
שוסטר ,א ,.רידג' ,א ,.בל ,מ .ריטה ,ע .2009 .אקולוגיה ,יחידה .1
Slide 22
זרימת אנרגיה וביומסה בטבע
אנרגיית אור
צמח
טורף
אוכל נבלות
מפרק
אוכל צמחים
זרימת האנגיה בטבע
מקור אי אורגני+ אור
אורגניזמים
Environmental science: the way the world works
By Bernard J. Nebel, Richard T. Wright 1993
חום
מיון האורגניזמים לפי האופן שבו הם משיגים אנרגיה
אוטוטרופיים ) (autothrophsמייצרים את מזונם מאנרגיה
ומקורות אי-אורגניים.
בטבע,
אנרגיהאורגניות
מתרכובות
הטרוטרופיים ) (heterothropsניזונים
זרימת
שמקורן אוטוטרופי
הטרוטרופים )(heterothrophs
אוטוטרופים (autothrophs
אוטוטרופים ( = autoעצמי thropon ,מזון)
האור הוא מקור האנרגיה הנפוץ ביותר לשימוש של אוטוטרופים בביוספרה
פוטואוטוטרופים/פוטוסינתטיים – מנצלים את האור כמקור אנרגיה .בעיקר
צמחים ירוקים אך גם כמה קבוצות חיידקים.
צמחים (איקריוטיים) ,וחיידקים כחוליים (פרוקריוטיים) מהווים את המקור
העיקרי לחמצן האטמוספרי.
חיידקים פוטוסינתטיים מתקיימים בסביבות דלות חמצן ,בעוצמת אור נמוכה
(שאינה מספקת לגידול צמחים) ,ואינם משחררים חמצן לאטמוספירה.
כימואוטוטרופים/כימוסינתטיים – מיקרואורגניזמים נפוצים בסביבות אירוביות
(אווירניות) אשר מנצלים תרכובות כימיות כמקור אנרגיה (מתקיימים אף
בעלטה מוחלטת) .הללו מחמצנים תרכובות כימיות ומנצלים את האנרגיה
המשתחררת.
חיידקים כימוסינתטיים משחקים תפקיד חשוב במיחזור החומרים בטבע
(חנקן ,גפרית ,מימן ,מתאן וברזל) ,ואחראים על קיומם של מערכות
אקולוגיות באזורי נביעה הידרוטרמיים במעמקי האוקייאנוסים.
Science
Science
Science
Science
חשיבות הצמח להזנה ולאנרגיה
שתי הבעיות העיקריות שהאנושות ניצבת בפניהן כיום:
א .בעיית המזון
ב .בעיית האנרגיה
הצמחים הם מקור ההזנה לאדם ולשאר ההטרוטרופים
בבעלי חיים קיימים אינזמים שהופכים חומצות אמינו האחת לשניה ,אך לא
קיימים אינזימים שיכולים לקלוט חנקן ולקבע אותו בפחמימה לשם יצירת
חומצה אמינית ,הללו קיימים רק בצמחים .לכן ,הצמחים הם גם המקור
היחידי לא רק לאנרגיה ופחמימות אלא גם לחלבונים.
תהליך הפוטוסינתזה בצמח מלווה ביצירת מולקולות עתירות אנרגיה.
במשך שנות קיומו של העולם נצברו תרכובות אורגניות לאנרגיה פוסילית
בתצורה של פחם ,שמקורו בחומר צמחי ושמן אדמה (נפט ותוצריו) שמקורו
בבעלי חיים .האנרגיה הפוסילית בינתיים ,מהווה את מקור האנרגיה
העיקרי להנעת גלגלי התעשיה והתחבורה.
תפקיד האור בצמח
האור משמש לשני תפקידים חיוניים בצמח:
א .סמן ) (signalחיצוני לתהליכי התפתחות בצמח ,בעיקר כתלות
בהתקצרות והארכת יום )(photoperiod signal
ב .האור מהווה מקור אנרגיה לתהליך הפוטוסינתזה )(photosinthesis
מדוע האור מהווה סמן עיקרי לתהליכי התפתחות כמו נביטה ,פריחה
ושלכת ולא סמנים אחרים כמו רטיבות וטמפרטורה?
פוטוסינתזה )(photosynthesis
אנרגיית אור
6H20+6CO2
C6H1206+6O2
תהליך התמרת אנרגיית אור לאנרגיה כימית ,המנוצלת לקיבוע פד"ח
לשם יצירת פחמימות מתבצעת על ידי פגמנט ירוק – מולקולת
כלורופיל בכלורופלאסט.
בקליטת האור משתתפים פיגמנטים נוספים (צהובים עד כתומים) ,אך
התמרת אנרגיית האור לאנרגיה כימית מתבצעת על ידי כלורופיל.
.) מהווה מקור לאטומי הפחמן בפוטוסינתזה388ppm( הפד"ח האטמוספרי
(stomata) חילוף הגזים בצמח מתבצע באברונים הנקראים פיוניות
Jérome Giraudat, Jeffrey Leung, Sylvain Merlot, Christiane Valon
www.isv.cnrs-gif.fr/jg/themegb.html
מדוע קשה לחקור את השלבים בתהליך הפוטוסיתזה?
מהרגע שמולקולת הכלורופיל קולטת את האור ,ועד שהאנרגיה עוברת למולקולה אחרת,
עוברות 10-15שניות.
http://www.nature.com/scitable/topicpage/photosynthetic-
2010 Nature Education
cells-14025371
מקור המים לצמח הוא בלחות הקרקע – גורם מווסת לפתיחה וסגירה של
פיוניות.
השפעת הגידול בריכוז הפד"ח על שטפונות
ריכוז פד"ח שכיח
ריכוז פד"ח גבוה
זמינות המים לצמח בקרקע
הולכת פיוניות
מים בלתי
מנוצלים
ניצול האנרגיה שנקלטה בפוטוסינתזה
= Aאנרגיה מוטמעת
A=P+R
= Rהשקעת אנרגיה בנשימה )(respiration
= Pהשקעת אנרגיה בייצור רקמה )(production
זרימת אנרגיה בטבע
R
R
R
R
R
הטרוטרופיים ( = heteroשונה)
כל בעלי-החיים ,הפטריות ומרבית החיידקים הם הטרוטרופיים ,כלומר
נזקקים לאספקת חומרים אורגנים מסביבבתם ,כיוון שאינם מסוגלים לנצל
את אנרגיית האור.
אנרגיית אור
אוטוטרופיים – יצרנים )(producers
הטרוטרופיים – צרכנים )(consumers
צרכן
רביעי
במעמד
מיוחד -
מפרק
צרכן שני
צרכן שלישי
יצרן
צרכן ראשון
הטרוטרופיים
)food web( מארג מזון
Chairas, D..D. 2010. Environmental science
שרשרת מזון ()food chain
שרשרת המזון מהווה סט של רצף הזנה בתוך מארג מזון ()food web
Chairas, D..D. 2010. Environmental science
מארג מזון מובנה מרמות הזנה
יצרנים primary producers
צרכנים ראשוניים primary consumers
צרכנים שניוניים secondary consumers
צרכנים שלישוניים tertiary consumers
מפרקים decomposers
מארג מזון מובנה מרמות יצרנות שונות
יצרנים primary producers
יצרנים שניוניים secondary consumers
יצרנים שלישוניים tertiary consumers
שיטות הזנה שונות מאפיינות צרכנים שונים ברמות הזנה שונות
הרביוורים ) – (herbivoresאוכלי צמחים
קרניוורים ( – )carnivoresאוכלי בשר
דטריטיוורים ) – (detritivoresאוכלי שיירים (פגרים)
אומניוורים ) – (omnivoresאוכלי כל
מפרקים ( – )decomposersמפרקים את החומר האורגני
למרכיביו האי-אורגניים.
Environmental science: the way the world works
By Bernard J. Nebel, Richard T. Wright 1993
זרימת האנרגיה בטבע
פרמטרים בתחשיבי אנרגיה של צרכנים
אינו
מוטמע מוטמע ()A
C=P+R+U+F
הוצאת צואה
(חומרים שאינם
מעוכלים)
Fecal wasted
נשימה
הפרשת
חומצות
Respiration
אמיניות בלתי
נצילות
Undigestad
)(Urin
ייצור
מזון נצרך
Consumed Production
R
P
F+U
C
Beinke, A. 2010. Nature Education Knowledge 1, 5.
פוטנציאל נעכלות )A:C (food digestibility
מבוטא באמצעות ,A:Cשיעור החומר המוטמע ( )Aמהחומר הנצרך (.)C
פוטנציאל הנעכלות משתנה בין אורגניזמים שונים ובין מזונות שונים.
פוטנציאל הנעכלות של רקמות צמחיות נמוך בהשוואה לרקמות בעלי חיים.
פוטנציאל הנעכלות בקבוצת הדטריוווריים והמיקרוביווריים נמוך בהשוואה
להרביווריים וקרניבוריים
80%
10%
דטריטיווריים < מיקרוביווריים < הרביווריים < קרניוורים
צואה
פירוק מהיר
פוטנציאל יצרנות )P:A (production efficiency
מבוטא באמצעות ,P:Aשיעור החומר המוטמע מהחומר הנצרך
שוסטר ,א ,.רידג' ,א ,.בל ,מ .ריטה ,ע .2009 .אקולוגיה ,יחידה .1
Slide 23
זרימת אנרגיה וביומסה בטבע
אנרגיית אור
צמח
טורף
אוכל נבלות
מפרק
אוכל צמחים
זרימת האנגיה בטבע
מקור אי אורגני+ אור
אורגניזמים
Environmental science: the way the world works
By Bernard J. Nebel, Richard T. Wright 1993
חום
מיון האורגניזמים לפי האופן שבו הם משיגים אנרגיה
אוטוטרופיים ) (autothrophsמייצרים את מזונם מאנרגיה
ומקורות אי-אורגניים.
בטבע,
אנרגיהאורגניות
מתרכובות
הטרוטרופיים ) (heterothropsניזונים
זרימת
שמקורן אוטוטרופי
הטרוטרופים )(heterothrophs
אוטוטרופים (autothrophs
אוטוטרופים ( = autoעצמי thropon ,מזון)
האור הוא מקור האנרגיה הנפוץ ביותר לשימוש של אוטוטרופים בביוספרה
פוטואוטוטרופים/פוטוסינתטיים – מנצלים את האור כמקור אנרגיה .בעיקר
צמחים ירוקים אך גם כמה קבוצות חיידקים.
צמחים (איקריוטיים) ,וחיידקים כחוליים (פרוקריוטיים) מהווים את המקור
העיקרי לחמצן האטמוספרי.
חיידקים פוטוסינתטיים מתקיימים בסביבות דלות חמצן ,בעוצמת אור נמוכה
(שאינה מספקת לגידול צמחים) ,ואינם משחררים חמצן לאטמוספירה.
כימואוטוטרופים/כימוסינתטיים – מיקרואורגניזמים נפוצים בסביבות אירוביות
(אווירניות) אשר מנצלים תרכובות כימיות כמקור אנרגיה (מתקיימים אף
בעלטה מוחלטת) .הללו מחמצנים תרכובות כימיות ומנצלים את האנרגיה
המשתחררת.
חיידקים כימוסינתטיים משחקים תפקיד חשוב במיחזור החומרים בטבע
(חנקן ,גפרית ,מימן ,מתאן וברזל) ,ואחראים על קיומם של מערכות
אקולוגיות באזורי נביעה הידרוטרמיים במעמקי האוקייאנוסים.
Science
Science
Science
Science
חשיבות הצמח להזנה ולאנרגיה
שתי הבעיות העיקריות שהאנושות ניצבת בפניהן כיום:
א .בעיית המזון
ב .בעיית האנרגיה
הצמחים הם מקור ההזנה לאדם ולשאר ההטרוטרופים
בבעלי חיים קיימים אינזמים שהופכים חומצות אמינו האחת לשניה ,אך לא
קיימים אינזימים שיכולים לקלוט חנקן ולקבע אותו בפחמימה לשם יצירת
חומצה אמינית ,הללו קיימים רק בצמחים .לכן ,הצמחים הם גם המקור
היחידי לא רק לאנרגיה ופחמימות אלא גם לחלבונים.
תהליך הפוטוסינתזה בצמח מלווה ביצירת מולקולות עתירות אנרגיה.
במשך שנות קיומו של העולם נצברו תרכובות אורגניות לאנרגיה פוסילית
בתצורה של פחם ,שמקורו בחומר צמחי ושמן אדמה (נפט ותוצריו) שמקורו
בבעלי חיים .האנרגיה הפוסילית בינתיים ,מהווה את מקור האנרגיה
העיקרי להנעת גלגלי התעשיה והתחבורה.
תפקיד האור בצמח
האור משמש לשני תפקידים חיוניים בצמח:
א .סמן ) (signalחיצוני לתהליכי התפתחות בצמח ,בעיקר כתלות
בהתקצרות והארכת יום )(photoperiod signal
ב .האור מהווה מקור אנרגיה לתהליך הפוטוסינתזה )(photosinthesis
מדוע האור מהווה סמן עיקרי לתהליכי התפתחות כמו נביטה ,פריחה
ושלכת ולא סמנים אחרים כמו רטיבות וטמפרטורה?
פוטוסינתזה )(photosynthesis
אנרגיית אור
6H20+6CO2
C6H1206+6O2
תהליך התמרת אנרגיית אור לאנרגיה כימית ,המנוצלת לקיבוע פד"ח
לשם יצירת פחמימות מתבצעת על ידי פגמנט ירוק – מולקולת
כלורופיל בכלורופלאסט.
בקליטת האור משתתפים פיגמנטים נוספים (צהובים עד כתומים) ,אך
התמרת אנרגיית האור לאנרגיה כימית מתבצעת על ידי כלורופיל.
.) מהווה מקור לאטומי הפחמן בפוטוסינתזה388ppm( הפד"ח האטמוספרי
(stomata) חילוף הגזים בצמח מתבצע באברונים הנקראים פיוניות
Jérome Giraudat, Jeffrey Leung, Sylvain Merlot, Christiane Valon
www.isv.cnrs-gif.fr/jg/themegb.html
מדוע קשה לחקור את השלבים בתהליך הפוטוסיתזה?
מהרגע שמולקולת הכלורופיל קולטת את האור ,ועד שהאנרגיה עוברת למולקולה אחרת,
עוברות 10-15שניות.
http://www.nature.com/scitable/topicpage/photosynthetic-
2010 Nature Education
cells-14025371
מקור המים לצמח הוא בלחות הקרקע – גורם מווסת לפתיחה וסגירה של
פיוניות.
השפעת הגידול בריכוז הפד"ח על שטפונות
ריכוז פד"ח שכיח
ריכוז פד"ח גבוה
זמינות המים לצמח בקרקע
הולכת פיוניות
מים בלתי
מנוצלים
ניצול האנרגיה שנקלטה בפוטוסינתזה
= Aאנרגיה מוטמעת
A=P+R
= Rהשקעת אנרגיה בנשימה )(respiration
= Pהשקעת אנרגיה בייצור רקמה )(production
זרימת אנרגיה בטבע
R
R
R
R
R
הטרוטרופיים ( = heteroשונה)
כל בעלי-החיים ,הפטריות ומרבית החיידקים הם הטרוטרופיים ,כלומר
נזקקים לאספקת חומרים אורגנים מסביבבתם ,כיוון שאינם מסוגלים לנצל
את אנרגיית האור.
אנרגיית אור
אוטוטרופיים – יצרנים )(producers
הטרוטרופיים – צרכנים )(consumers
צרכן
רביעי
במעמד
מיוחד -
מפרק
צרכן שני
צרכן שלישי
יצרן
צרכן ראשון
הטרוטרופיים
)food web( מארג מזון
Chairas, D..D. 2010. Environmental science
שרשרת מזון ()food chain
שרשרת המזון מהווה סט של רצף הזנה בתוך מארג מזון ()food web
Chairas, D..D. 2010. Environmental science
מארג מזון מובנה מרמות הזנה
יצרנים primary producers
צרכנים ראשוניים primary consumers
צרכנים שניוניים secondary consumers
צרכנים שלישוניים tertiary consumers
מפרקים decomposers
מארג מזון מובנה מרמות יצרנות שונות
יצרנים primary producers
יצרנים שניוניים secondary consumers
יצרנים שלישוניים tertiary consumers
שיטות הזנה שונות מאפיינות צרכנים שונים ברמות הזנה שונות
הרביוורים ) – (herbivoresאוכלי צמחים
קרניוורים ( – )carnivoresאוכלי בשר
דטריטיוורים ) – (detritivoresאוכלי שיירים (פגרים)
אומניוורים ) – (omnivoresאוכלי כל
מפרקים ( – )decomposersמפרקים את החומר האורגני
למרכיביו האי-אורגניים.
Environmental science: the way the world works
By Bernard J. Nebel, Richard T. Wright 1993
זרימת האנרגיה בטבע
פרמטרים בתחשיבי אנרגיה של צרכנים
אינו
מוטמע מוטמע ()A
C=P+R+U+F
הוצאת צואה
(חומרים שאינם
מעוכלים)
Fecal wasted
נשימה
הפרשת
חומצות
Respiration
אמיניות בלתי
נצילות
Undigestad
)(Urin
ייצור
מזון נצרך
Consumed Production
R
P
F+U
C
Beinke, A. 2010. Nature Education Knowledge 1, 5.
פוטנציאל נעכלות )A:C (food digestibility
מבוטא באמצעות ,A:Cשיעור החומר המוטמע ( )Aמהחומר הנצרך (.)C
פוטנציאל הנעכלות משתנה בין אורגניזמים שונים ובין מזונות שונים.
פוטנציאל הנעכלות של רקמות צמחיות נמוך בהשוואה לרקמות בעלי חיים.
פוטנציאל הנעכלות בקבוצת הדטריוווריים והמיקרוביווריים נמוך בהשוואה
להרביווריים וקרניבוריים
80%
10%
דטריטיווריים < מיקרוביווריים < הרביווריים < קרניוורים
צואה
פירוק מהיר
פוטנציאל יצרנות )P:A (production efficiency
מבוטא באמצעות ,P:Aשיעור החומר המוטמע מהחומר הנצרך
שוסטר ,א ,.רידג' ,א ,.בל ,מ .ריטה ,ע .2009 .אקולוגיה ,יחידה .1
Slide 24
זרימת אנרגיה וביומסה בטבע
אנרגיית אור
צמח
טורף
אוכל נבלות
מפרק
אוכל צמחים
זרימת האנגיה בטבע
מקור אי אורגני+ אור
אורגניזמים
Environmental science: the way the world works
By Bernard J. Nebel, Richard T. Wright 1993
חום
מיון האורגניזמים לפי האופן שבו הם משיגים אנרגיה
אוטוטרופיים ) (autothrophsמייצרים את מזונם מאנרגיה
ומקורות אי-אורגניים.
בטבע,
אנרגיהאורגניות
מתרכובות
הטרוטרופיים ) (heterothropsניזונים
זרימת
שמקורן אוטוטרופי
הטרוטרופים )(heterothrophs
אוטוטרופים (autothrophs
אוטוטרופים ( = autoעצמי thropon ,מזון)
האור הוא מקור האנרגיה הנפוץ ביותר לשימוש של אוטוטרופים בביוספרה
פוטואוטוטרופים/פוטוסינתטיים – מנצלים את האור כמקור אנרגיה .בעיקר
צמחים ירוקים אך גם כמה קבוצות חיידקים.
צמחים (איקריוטיים) ,וחיידקים כחוליים (פרוקריוטיים) מהווים את המקור
העיקרי לחמצן האטמוספרי.
חיידקים פוטוסינתטיים מתקיימים בסביבות דלות חמצן ,בעוצמת אור נמוכה
(שאינה מספקת לגידול צמחים) ,ואינם משחררים חמצן לאטמוספירה.
כימואוטוטרופים/כימוסינתטיים – מיקרואורגניזמים נפוצים בסביבות אירוביות
(אווירניות) אשר מנצלים תרכובות כימיות כמקור אנרגיה (מתקיימים אף
בעלטה מוחלטת) .הללו מחמצנים תרכובות כימיות ומנצלים את האנרגיה
המשתחררת.
חיידקים כימוסינתטיים משחקים תפקיד חשוב במיחזור החומרים בטבע
(חנקן ,גפרית ,מימן ,מתאן וברזל) ,ואחראים על קיומם של מערכות
אקולוגיות באזורי נביעה הידרוטרמיים במעמקי האוקייאנוסים.
Science
Science
Science
Science
חשיבות הצמח להזנה ולאנרגיה
שתי הבעיות העיקריות שהאנושות ניצבת בפניהן כיום:
א .בעיית המזון
ב .בעיית האנרגיה
הצמחים הם מקור ההזנה לאדם ולשאר ההטרוטרופים
בבעלי חיים קיימים אינזמים שהופכים חומצות אמינו האחת לשניה ,אך לא
קיימים אינזימים שיכולים לקלוט חנקן ולקבע אותו בפחמימה לשם יצירת
חומצה אמינית ,הללו קיימים רק בצמחים .לכן ,הצמחים הם גם המקור
היחידי לא רק לאנרגיה ופחמימות אלא גם לחלבונים.
תהליך הפוטוסינתזה בצמח מלווה ביצירת מולקולות עתירות אנרגיה.
במשך שנות קיומו של העולם נצברו תרכובות אורגניות לאנרגיה פוסילית
בתצורה של פחם ,שמקורו בחומר צמחי ושמן אדמה (נפט ותוצריו) שמקורו
בבעלי חיים .האנרגיה הפוסילית בינתיים ,מהווה את מקור האנרגיה
העיקרי להנעת גלגלי התעשיה והתחבורה.
תפקיד האור בצמח
האור משמש לשני תפקידים חיוניים בצמח:
א .סמן ) (signalחיצוני לתהליכי התפתחות בצמח ,בעיקר כתלות
בהתקצרות והארכת יום )(photoperiod signal
ב .האור מהווה מקור אנרגיה לתהליך הפוטוסינתזה )(photosinthesis
מדוע האור מהווה סמן עיקרי לתהליכי התפתחות כמו נביטה ,פריחה
ושלכת ולא סמנים אחרים כמו רטיבות וטמפרטורה?
פוטוסינתזה )(photosynthesis
אנרגיית אור
6H20+6CO2
C6H1206+6O2
תהליך התמרת אנרגיית אור לאנרגיה כימית ,המנוצלת לקיבוע פד"ח
לשם יצירת פחמימות מתבצעת על ידי פגמנט ירוק – מולקולת
כלורופיל בכלורופלאסט.
בקליטת האור משתתפים פיגמנטים נוספים (צהובים עד כתומים) ,אך
התמרת אנרגיית האור לאנרגיה כימית מתבצעת על ידי כלורופיל.
.) מהווה מקור לאטומי הפחמן בפוטוסינתזה388ppm( הפד"ח האטמוספרי
(stomata) חילוף הגזים בצמח מתבצע באברונים הנקראים פיוניות
Jérome Giraudat, Jeffrey Leung, Sylvain Merlot, Christiane Valon
www.isv.cnrs-gif.fr/jg/themegb.html
מדוע קשה לחקור את השלבים בתהליך הפוטוסיתזה?
מהרגע שמולקולת הכלורופיל קולטת את האור ,ועד שהאנרגיה עוברת למולקולה אחרת,
עוברות 10-15שניות.
http://www.nature.com/scitable/topicpage/photosynthetic-
2010 Nature Education
cells-14025371
מקור המים לצמח הוא בלחות הקרקע – גורם מווסת לפתיחה וסגירה של
פיוניות.
השפעת הגידול בריכוז הפד"ח על שטפונות
ריכוז פד"ח שכיח
ריכוז פד"ח גבוה
זמינות המים לצמח בקרקע
הולכת פיוניות
מים בלתי
מנוצלים
ניצול האנרגיה שנקלטה בפוטוסינתזה
= Aאנרגיה מוטמעת
A=P+R
= Rהשקעת אנרגיה בנשימה )(respiration
= Pהשקעת אנרגיה בייצור רקמה )(production
זרימת אנרגיה בטבע
R
R
R
R
R
הטרוטרופיים ( = heteroשונה)
כל בעלי-החיים ,הפטריות ומרבית החיידקים הם הטרוטרופיים ,כלומר
נזקקים לאספקת חומרים אורגנים מסביבבתם ,כיוון שאינם מסוגלים לנצל
את אנרגיית האור.
אנרגיית אור
אוטוטרופיים – יצרנים )(producers
הטרוטרופיים – צרכנים )(consumers
צרכן
רביעי
במעמד
מיוחד -
מפרק
צרכן שני
צרכן שלישי
יצרן
צרכן ראשון
הטרוטרופיים
)food web( מארג מזון
Chairas, D..D. 2010. Environmental science
שרשרת מזון ()food chain
שרשרת המזון מהווה סט של רצף הזנה בתוך מארג מזון ()food web
Chairas, D..D. 2010. Environmental science
מארג מזון מובנה מרמות הזנה
יצרנים primary producers
צרכנים ראשוניים primary consumers
צרכנים שניוניים secondary consumers
צרכנים שלישוניים tertiary consumers
מפרקים decomposers
מארג מזון מובנה מרמות יצרנות שונות
יצרנים primary producers
יצרנים שניוניים secondary consumers
יצרנים שלישוניים tertiary consumers
שיטות הזנה שונות מאפיינות צרכנים שונים ברמות הזנה שונות
הרביוורים ) – (herbivoresאוכלי צמחים
קרניוורים ( – )carnivoresאוכלי בשר
דטריטיוורים ) – (detritivoresאוכלי שיירים (פגרים)
אומניוורים ) – (omnivoresאוכלי כל
מפרקים ( – )decomposersמפרקים את החומר האורגני
למרכיביו האי-אורגניים.
Environmental science: the way the world works
By Bernard J. Nebel, Richard T. Wright 1993
זרימת האנרגיה בטבע
פרמטרים בתחשיבי אנרגיה של צרכנים
אינו
מוטמע מוטמע ()A
C=P+R+U+F
הוצאת צואה
(חומרים שאינם
מעוכלים)
Fecal wasted
נשימה
הפרשת
חומצות
Respiration
אמיניות בלתי
נצילות
Undigestad
)(Urin
ייצור
מזון נצרך
Consumed Production
R
P
F+U
C
Beinke, A. 2010. Nature Education Knowledge 1, 5.
פוטנציאל נעכלות )A:C (food digestibility
מבוטא באמצעות ,A:Cשיעור החומר המוטמע ( )Aמהחומר הנצרך (.)C
פוטנציאל הנעכלות משתנה בין אורגניזמים שונים ובין מזונות שונים.
פוטנציאל הנעכלות של רקמות צמחיות נמוך בהשוואה לרקמות בעלי חיים.
פוטנציאל הנעכלות בקבוצת הדטריוווריים והמיקרוביווריים נמוך בהשוואה
להרביווריים וקרניבוריים
80%
10%
דטריטיווריים < מיקרוביווריים < הרביווריים < קרניוורים
צואה
פירוק מהיר
פוטנציאל יצרנות )P:A (production efficiency
מבוטא באמצעות ,P:Aשיעור החומר המוטמע מהחומר הנצרך
שוסטר ,א ,.רידג' ,א ,.בל ,מ .ריטה ,ע .2009 .אקולוגיה ,יחידה .1
Slide 25
זרימת אנרגיה וביומסה בטבע
אנרגיית אור
צמח
טורף
אוכל נבלות
מפרק
אוכל צמחים
זרימת האנגיה בטבע
מקור אי אורגני+ אור
אורגניזמים
Environmental science: the way the world works
By Bernard J. Nebel, Richard T. Wright 1993
חום
מיון האורגניזמים לפי האופן שבו הם משיגים אנרגיה
אוטוטרופיים ) (autothrophsמייצרים את מזונם מאנרגיה
ומקורות אי-אורגניים.
בטבע,
אנרגיהאורגניות
מתרכובות
הטרוטרופיים ) (heterothropsניזונים
זרימת
שמקורן אוטוטרופי
הטרוטרופים )(heterothrophs
אוטוטרופים (autothrophs
אוטוטרופים ( = autoעצמי thropon ,מזון)
האור הוא מקור האנרגיה הנפוץ ביותר לשימוש של אוטוטרופים בביוספרה
פוטואוטוטרופים/פוטוסינתטיים – מנצלים את האור כמקור אנרגיה .בעיקר
צמחים ירוקים אך גם כמה קבוצות חיידקים.
צמחים (איקריוטיים) ,וחיידקים כחוליים (פרוקריוטיים) מהווים את המקור
העיקרי לחמצן האטמוספרי.
חיידקים פוטוסינתטיים מתקיימים בסביבות דלות חמצן ,בעוצמת אור נמוכה
(שאינה מספקת לגידול צמחים) ,ואינם משחררים חמצן לאטמוספירה.
כימואוטוטרופים/כימוסינתטיים – מיקרואורגניזמים נפוצים בסביבות אירוביות
(אווירניות) אשר מנצלים תרכובות כימיות כמקור אנרגיה (מתקיימים אף
בעלטה מוחלטת) .הללו מחמצנים תרכובות כימיות ומנצלים את האנרגיה
המשתחררת.
חיידקים כימוסינתטיים משחקים תפקיד חשוב במיחזור החומרים בטבע
(חנקן ,גפרית ,מימן ,מתאן וברזל) ,ואחראים על קיומם של מערכות
אקולוגיות באזורי נביעה הידרוטרמיים במעמקי האוקייאנוסים.
Science
Science
Science
Science
חשיבות הצמח להזנה ולאנרגיה
שתי הבעיות העיקריות שהאנושות ניצבת בפניהן כיום:
א .בעיית המזון
ב .בעיית האנרגיה
הצמחים הם מקור ההזנה לאדם ולשאר ההטרוטרופים
בבעלי חיים קיימים אינזמים שהופכים חומצות אמינו האחת לשניה ,אך לא
קיימים אינזימים שיכולים לקלוט חנקן ולקבע אותו בפחמימה לשם יצירת
חומצה אמינית ,הללו קיימים רק בצמחים .לכן ,הצמחים הם גם המקור
היחידי לא רק לאנרגיה ופחמימות אלא גם לחלבונים.
תהליך הפוטוסינתזה בצמח מלווה ביצירת מולקולות עתירות אנרגיה.
במשך שנות קיומו של העולם נצברו תרכובות אורגניות לאנרגיה פוסילית
בתצורה של פחם ,שמקורו בחומר צמחי ושמן אדמה (נפט ותוצריו) שמקורו
בבעלי חיים .האנרגיה הפוסילית בינתיים ,מהווה את מקור האנרגיה
העיקרי להנעת גלגלי התעשיה והתחבורה.
תפקיד האור בצמח
האור משמש לשני תפקידים חיוניים בצמח:
א .סמן ) (signalחיצוני לתהליכי התפתחות בצמח ,בעיקר כתלות
בהתקצרות והארכת יום )(photoperiod signal
ב .האור מהווה מקור אנרגיה לתהליך הפוטוסינתזה )(photosinthesis
מדוע האור מהווה סמן עיקרי לתהליכי התפתחות כמו נביטה ,פריחה
ושלכת ולא סמנים אחרים כמו רטיבות וטמפרטורה?
פוטוסינתזה )(photosynthesis
אנרגיית אור
6H20+6CO2
C6H1206+6O2
תהליך התמרת אנרגיית אור לאנרגיה כימית ,המנוצלת לקיבוע פד"ח
לשם יצירת פחמימות מתבצעת על ידי פגמנט ירוק – מולקולת
כלורופיל בכלורופלאסט.
בקליטת האור משתתפים פיגמנטים נוספים (צהובים עד כתומים) ,אך
התמרת אנרגיית האור לאנרגיה כימית מתבצעת על ידי כלורופיל.
.) מהווה מקור לאטומי הפחמן בפוטוסינתזה388ppm( הפד"ח האטמוספרי
(stomata) חילוף הגזים בצמח מתבצע באברונים הנקראים פיוניות
Jérome Giraudat, Jeffrey Leung, Sylvain Merlot, Christiane Valon
www.isv.cnrs-gif.fr/jg/themegb.html
מדוע קשה לחקור את השלבים בתהליך הפוטוסיתזה?
מהרגע שמולקולת הכלורופיל קולטת את האור ,ועד שהאנרגיה עוברת למולקולה אחרת,
עוברות 10-15שניות.
http://www.nature.com/scitable/topicpage/photosynthetic-
2010 Nature Education
cells-14025371
מקור המים לצמח הוא בלחות הקרקע – גורם מווסת לפתיחה וסגירה של
פיוניות.
השפעת הגידול בריכוז הפד"ח על שטפונות
ריכוז פד"ח שכיח
ריכוז פד"ח גבוה
זמינות המים לצמח בקרקע
הולכת פיוניות
מים בלתי
מנוצלים
ניצול האנרגיה שנקלטה בפוטוסינתזה
= Aאנרגיה מוטמעת
A=P+R
= Rהשקעת אנרגיה בנשימה )(respiration
= Pהשקעת אנרגיה בייצור רקמה )(production
זרימת אנרגיה בטבע
R
R
R
R
R
הטרוטרופיים ( = heteroשונה)
כל בעלי-החיים ,הפטריות ומרבית החיידקים הם הטרוטרופיים ,כלומר
נזקקים לאספקת חומרים אורגנים מסביבבתם ,כיוון שאינם מסוגלים לנצל
את אנרגיית האור.
אנרגיית אור
אוטוטרופיים – יצרנים )(producers
הטרוטרופיים – צרכנים )(consumers
צרכן
רביעי
במעמד
מיוחד -
מפרק
צרכן שני
צרכן שלישי
יצרן
צרכן ראשון
הטרוטרופיים
)food web( מארג מזון
Chairas, D..D. 2010. Environmental science
שרשרת מזון ()food chain
שרשרת המזון מהווה סט של רצף הזנה בתוך מארג מזון ()food web
Chairas, D..D. 2010. Environmental science
מארג מזון מובנה מרמות הזנה
יצרנים primary producers
צרכנים ראשוניים primary consumers
צרכנים שניוניים secondary consumers
צרכנים שלישוניים tertiary consumers
מפרקים decomposers
מארג מזון מובנה מרמות יצרנות שונות
יצרנים primary producers
יצרנים שניוניים secondary consumers
יצרנים שלישוניים tertiary consumers
שיטות הזנה שונות מאפיינות צרכנים שונים ברמות הזנה שונות
הרביוורים ) – (herbivoresאוכלי צמחים
קרניוורים ( – )carnivoresאוכלי בשר
דטריטיוורים ) – (detritivoresאוכלי שיירים (פגרים)
אומניוורים ) – (omnivoresאוכלי כל
מפרקים ( – )decomposersמפרקים את החומר האורגני
למרכיביו האי-אורגניים.
Environmental science: the way the world works
By Bernard J. Nebel, Richard T. Wright 1993
זרימת האנרגיה בטבע
פרמטרים בתחשיבי אנרגיה של צרכנים
אינו
מוטמע מוטמע ()A
C=P+R+U+F
הוצאת צואה
(חומרים שאינם
מעוכלים)
Fecal wasted
נשימה
הפרשת
חומצות
Respiration
אמיניות בלתי
נצילות
Undigestad
)(Urin
ייצור
מזון נצרך
Consumed Production
R
P
F+U
C
Beinke, A. 2010. Nature Education Knowledge 1, 5.
פוטנציאל נעכלות )A:C (food digestibility
מבוטא באמצעות ,A:Cשיעור החומר המוטמע ( )Aמהחומר הנצרך (.)C
פוטנציאל הנעכלות משתנה בין אורגניזמים שונים ובין מזונות שונים.
פוטנציאל הנעכלות של רקמות צמחיות נמוך בהשוואה לרקמות בעלי חיים.
פוטנציאל הנעכלות בקבוצת הדטריוווריים והמיקרוביווריים נמוך בהשוואה
להרביווריים וקרניבוריים
80%
10%
דטריטיווריים < מיקרוביווריים < הרביווריים < קרניוורים
צואה
פירוק מהיר
פוטנציאל יצרנות )P:A (production efficiency
מבוטא באמצעות ,P:Aשיעור החומר המוטמע מהחומר הנצרך
שוסטר ,א ,.רידג' ,א ,.בל ,מ .ריטה ,ע .2009 .אקולוגיה ,יחידה .1
Slide 26
זרימת אנרגיה וביומסה בטבע
אנרגיית אור
צמח
טורף
אוכל נבלות
מפרק
אוכל צמחים
זרימת האנגיה בטבע
מקור אי אורגני+ אור
אורגניזמים
Environmental science: the way the world works
By Bernard J. Nebel, Richard T. Wright 1993
חום
מיון האורגניזמים לפי האופן שבו הם משיגים אנרגיה
אוטוטרופיים ) (autothrophsמייצרים את מזונם מאנרגיה
ומקורות אי-אורגניים.
בטבע,
אנרגיהאורגניות
מתרכובות
הטרוטרופיים ) (heterothropsניזונים
זרימת
שמקורן אוטוטרופי
הטרוטרופים )(heterothrophs
אוטוטרופים (autothrophs
אוטוטרופים ( = autoעצמי thropon ,מזון)
האור הוא מקור האנרגיה הנפוץ ביותר לשימוש של אוטוטרופים בביוספרה
פוטואוטוטרופים/פוטוסינתטיים – מנצלים את האור כמקור אנרגיה .בעיקר
צמחים ירוקים אך גם כמה קבוצות חיידקים.
צמחים (איקריוטיים) ,וחיידקים כחוליים (פרוקריוטיים) מהווים את המקור
העיקרי לחמצן האטמוספרי.
חיידקים פוטוסינתטיים מתקיימים בסביבות דלות חמצן ,בעוצמת אור נמוכה
(שאינה מספקת לגידול צמחים) ,ואינם משחררים חמצן לאטמוספירה.
כימואוטוטרופים/כימוסינתטיים – מיקרואורגניזמים נפוצים בסביבות אירוביות
(אווירניות) אשר מנצלים תרכובות כימיות כמקור אנרגיה (מתקיימים אף
בעלטה מוחלטת) .הללו מחמצנים תרכובות כימיות ומנצלים את האנרגיה
המשתחררת.
חיידקים כימוסינתטיים משחקים תפקיד חשוב במיחזור החומרים בטבע
(חנקן ,גפרית ,מימן ,מתאן וברזל) ,ואחראים על קיומם של מערכות
אקולוגיות באזורי נביעה הידרוטרמיים במעמקי האוקייאנוסים.
Science
Science
Science
Science
חשיבות הצמח להזנה ולאנרגיה
שתי הבעיות העיקריות שהאנושות ניצבת בפניהן כיום:
א .בעיית המזון
ב .בעיית האנרגיה
הצמחים הם מקור ההזנה לאדם ולשאר ההטרוטרופים
בבעלי חיים קיימים אינזמים שהופכים חומצות אמינו האחת לשניה ,אך לא
קיימים אינזימים שיכולים לקלוט חנקן ולקבע אותו בפחמימה לשם יצירת
חומצה אמינית ,הללו קיימים רק בצמחים .לכן ,הצמחים הם גם המקור
היחידי לא רק לאנרגיה ופחמימות אלא גם לחלבונים.
תהליך הפוטוסינתזה בצמח מלווה ביצירת מולקולות עתירות אנרגיה.
במשך שנות קיומו של העולם נצברו תרכובות אורגניות לאנרגיה פוסילית
בתצורה של פחם ,שמקורו בחומר צמחי ושמן אדמה (נפט ותוצריו) שמקורו
בבעלי חיים .האנרגיה הפוסילית בינתיים ,מהווה את מקור האנרגיה
העיקרי להנעת גלגלי התעשיה והתחבורה.
תפקיד האור בצמח
האור משמש לשני תפקידים חיוניים בצמח:
א .סמן ) (signalחיצוני לתהליכי התפתחות בצמח ,בעיקר כתלות
בהתקצרות והארכת יום )(photoperiod signal
ב .האור מהווה מקור אנרגיה לתהליך הפוטוסינתזה )(photosinthesis
מדוע האור מהווה סמן עיקרי לתהליכי התפתחות כמו נביטה ,פריחה
ושלכת ולא סמנים אחרים כמו רטיבות וטמפרטורה?
פוטוסינתזה )(photosynthesis
אנרגיית אור
6H20+6CO2
C6H1206+6O2
תהליך התמרת אנרגיית אור לאנרגיה כימית ,המנוצלת לקיבוע פד"ח
לשם יצירת פחמימות מתבצעת על ידי פגמנט ירוק – מולקולת
כלורופיל בכלורופלאסט.
בקליטת האור משתתפים פיגמנטים נוספים (צהובים עד כתומים) ,אך
התמרת אנרגיית האור לאנרגיה כימית מתבצעת על ידי כלורופיל.
.) מהווה מקור לאטומי הפחמן בפוטוסינתזה388ppm( הפד"ח האטמוספרי
(stomata) חילוף הגזים בצמח מתבצע באברונים הנקראים פיוניות
Jérome Giraudat, Jeffrey Leung, Sylvain Merlot, Christiane Valon
www.isv.cnrs-gif.fr/jg/themegb.html
מדוע קשה לחקור את השלבים בתהליך הפוטוסיתזה?
מהרגע שמולקולת הכלורופיל קולטת את האור ,ועד שהאנרגיה עוברת למולקולה אחרת,
עוברות 10-15שניות.
http://www.nature.com/scitable/topicpage/photosynthetic-
2010 Nature Education
cells-14025371
מקור המים לצמח הוא בלחות הקרקע – גורם מווסת לפתיחה וסגירה של
פיוניות.
השפעת הגידול בריכוז הפד"ח על שטפונות
ריכוז פד"ח שכיח
ריכוז פד"ח גבוה
זמינות המים לצמח בקרקע
הולכת פיוניות
מים בלתי
מנוצלים
ניצול האנרגיה שנקלטה בפוטוסינתזה
= Aאנרגיה מוטמעת
A=P+R
= Rהשקעת אנרגיה בנשימה )(respiration
= Pהשקעת אנרגיה בייצור רקמה )(production
זרימת אנרגיה בטבע
R
R
R
R
R
הטרוטרופיים ( = heteroשונה)
כל בעלי-החיים ,הפטריות ומרבית החיידקים הם הטרוטרופיים ,כלומר
נזקקים לאספקת חומרים אורגנים מסביבבתם ,כיוון שאינם מסוגלים לנצל
את אנרגיית האור.
אנרגיית אור
אוטוטרופיים – יצרנים )(producers
הטרוטרופיים – צרכנים )(consumers
צרכן
רביעי
במעמד
מיוחד -
מפרק
צרכן שני
צרכן שלישי
יצרן
צרכן ראשון
הטרוטרופיים
)food web( מארג מזון
Chairas, D..D. 2010. Environmental science
שרשרת מזון ()food chain
שרשרת המזון מהווה סט של רצף הזנה בתוך מארג מזון ()food web
Chairas, D..D. 2010. Environmental science
מארג מזון מובנה מרמות הזנה
יצרנים primary producers
צרכנים ראשוניים primary consumers
צרכנים שניוניים secondary consumers
צרכנים שלישוניים tertiary consumers
מפרקים decomposers
מארג מזון מובנה מרמות יצרנות שונות
יצרנים primary producers
יצרנים שניוניים secondary consumers
יצרנים שלישוניים tertiary consumers
שיטות הזנה שונות מאפיינות צרכנים שונים ברמות הזנה שונות
הרביוורים ) – (herbivoresאוכלי צמחים
קרניוורים ( – )carnivoresאוכלי בשר
דטריטיוורים ) – (detritivoresאוכלי שיירים (פגרים)
אומניוורים ) – (omnivoresאוכלי כל
מפרקים ( – )decomposersמפרקים את החומר האורגני
למרכיביו האי-אורגניים.
Environmental science: the way the world works
By Bernard J. Nebel, Richard T. Wright 1993
זרימת האנרגיה בטבע
פרמטרים בתחשיבי אנרגיה של צרכנים
אינו
מוטמע מוטמע ()A
C=P+R+U+F
הוצאת צואה
(חומרים שאינם
מעוכלים)
Fecal wasted
נשימה
הפרשת
חומצות
Respiration
אמיניות בלתי
נצילות
Undigestad
)(Urin
ייצור
מזון נצרך
Consumed Production
R
P
F+U
C
Beinke, A. 2010. Nature Education Knowledge 1, 5.
פוטנציאל נעכלות )A:C (food digestibility
מבוטא באמצעות ,A:Cשיעור החומר המוטמע ( )Aמהחומר הנצרך (.)C
פוטנציאל הנעכלות משתנה בין אורגניזמים שונים ובין מזונות שונים.
פוטנציאל הנעכלות של רקמות צמחיות נמוך בהשוואה לרקמות בעלי חיים.
פוטנציאל הנעכלות בקבוצת הדטריוווריים והמיקרוביווריים נמוך בהשוואה
להרביווריים וקרניבוריים
80%
10%
דטריטיווריים < מיקרוביווריים < הרביווריים < קרניוורים
צואה
פירוק מהיר
פוטנציאל יצרנות )P:A (production efficiency
מבוטא באמצעות ,P:Aשיעור החומר המוטמע מהחומר הנצרך
שוסטר ,א ,.רידג' ,א ,.בל ,מ .ריטה ,ע .2009 .אקולוגיה ,יחידה .1
Slide 27
זרימת אנרגיה וביומסה בטבע
אנרגיית אור
צמח
טורף
אוכל נבלות
מפרק
אוכל צמחים
זרימת האנגיה בטבע
מקור אי אורגני+ אור
אורגניזמים
Environmental science: the way the world works
By Bernard J. Nebel, Richard T. Wright 1993
חום
מיון האורגניזמים לפי האופן שבו הם משיגים אנרגיה
אוטוטרופיים ) (autothrophsמייצרים את מזונם מאנרגיה
ומקורות אי-אורגניים.
בטבע,
אנרגיהאורגניות
מתרכובות
הטרוטרופיים ) (heterothropsניזונים
זרימת
שמקורן אוטוטרופי
הטרוטרופים )(heterothrophs
אוטוטרופים (autothrophs
אוטוטרופים ( = autoעצמי thropon ,מזון)
האור הוא מקור האנרגיה הנפוץ ביותר לשימוש של אוטוטרופים בביוספרה
פוטואוטוטרופים/פוטוסינתטיים – מנצלים את האור כמקור אנרגיה .בעיקר
צמחים ירוקים אך גם כמה קבוצות חיידקים.
צמחים (איקריוטיים) ,וחיידקים כחוליים (פרוקריוטיים) מהווים את המקור
העיקרי לחמצן האטמוספרי.
חיידקים פוטוסינתטיים מתקיימים בסביבות דלות חמצן ,בעוצמת אור נמוכה
(שאינה מספקת לגידול צמחים) ,ואינם משחררים חמצן לאטמוספירה.
כימואוטוטרופים/כימוסינתטיים – מיקרואורגניזמים נפוצים בסביבות אירוביות
(אווירניות) אשר מנצלים תרכובות כימיות כמקור אנרגיה (מתקיימים אף
בעלטה מוחלטת) .הללו מחמצנים תרכובות כימיות ומנצלים את האנרגיה
המשתחררת.
חיידקים כימוסינתטיים משחקים תפקיד חשוב במיחזור החומרים בטבע
(חנקן ,גפרית ,מימן ,מתאן וברזל) ,ואחראים על קיומם של מערכות
אקולוגיות באזורי נביעה הידרוטרמיים במעמקי האוקייאנוסים.
Science
Science
Science
Science
חשיבות הצמח להזנה ולאנרגיה
שתי הבעיות העיקריות שהאנושות ניצבת בפניהן כיום:
א .בעיית המזון
ב .בעיית האנרגיה
הצמחים הם מקור ההזנה לאדם ולשאר ההטרוטרופים
בבעלי חיים קיימים אינזמים שהופכים חומצות אמינו האחת לשניה ,אך לא
קיימים אינזימים שיכולים לקלוט חנקן ולקבע אותו בפחמימה לשם יצירת
חומצה אמינית ,הללו קיימים רק בצמחים .לכן ,הצמחים הם גם המקור
היחידי לא רק לאנרגיה ופחמימות אלא גם לחלבונים.
תהליך הפוטוסינתזה בצמח מלווה ביצירת מולקולות עתירות אנרגיה.
במשך שנות קיומו של העולם נצברו תרכובות אורגניות לאנרגיה פוסילית
בתצורה של פחם ,שמקורו בחומר צמחי ושמן אדמה (נפט ותוצריו) שמקורו
בבעלי חיים .האנרגיה הפוסילית בינתיים ,מהווה את מקור האנרגיה
העיקרי להנעת גלגלי התעשיה והתחבורה.
תפקיד האור בצמח
האור משמש לשני תפקידים חיוניים בצמח:
א .סמן ) (signalחיצוני לתהליכי התפתחות בצמח ,בעיקר כתלות
בהתקצרות והארכת יום )(photoperiod signal
ב .האור מהווה מקור אנרגיה לתהליך הפוטוסינתזה )(photosinthesis
מדוע האור מהווה סמן עיקרי לתהליכי התפתחות כמו נביטה ,פריחה
ושלכת ולא סמנים אחרים כמו רטיבות וטמפרטורה?
פוטוסינתזה )(photosynthesis
אנרגיית אור
6H20+6CO2
C6H1206+6O2
תהליך התמרת אנרגיית אור לאנרגיה כימית ,המנוצלת לקיבוע פד"ח
לשם יצירת פחמימות מתבצעת על ידי פגמנט ירוק – מולקולת
כלורופיל בכלורופלאסט.
בקליטת האור משתתפים פיגמנטים נוספים (צהובים עד כתומים) ,אך
התמרת אנרגיית האור לאנרגיה כימית מתבצעת על ידי כלורופיל.
.) מהווה מקור לאטומי הפחמן בפוטוסינתזה388ppm( הפד"ח האטמוספרי
(stomata) חילוף הגזים בצמח מתבצע באברונים הנקראים פיוניות
Jérome Giraudat, Jeffrey Leung, Sylvain Merlot, Christiane Valon
www.isv.cnrs-gif.fr/jg/themegb.html
מדוע קשה לחקור את השלבים בתהליך הפוטוסיתזה?
מהרגע שמולקולת הכלורופיל קולטת את האור ,ועד שהאנרגיה עוברת למולקולה אחרת,
עוברות 10-15שניות.
http://www.nature.com/scitable/topicpage/photosynthetic-
2010 Nature Education
cells-14025371
מקור המים לצמח הוא בלחות הקרקע – גורם מווסת לפתיחה וסגירה של
פיוניות.
השפעת הגידול בריכוז הפד"ח על שטפונות
ריכוז פד"ח שכיח
ריכוז פד"ח גבוה
זמינות המים לצמח בקרקע
הולכת פיוניות
מים בלתי
מנוצלים
ניצול האנרגיה שנקלטה בפוטוסינתזה
= Aאנרגיה מוטמעת
A=P+R
= Rהשקעת אנרגיה בנשימה )(respiration
= Pהשקעת אנרגיה בייצור רקמה )(production
זרימת אנרגיה בטבע
R
R
R
R
R
הטרוטרופיים ( = heteroשונה)
כל בעלי-החיים ,הפטריות ומרבית החיידקים הם הטרוטרופיים ,כלומר
נזקקים לאספקת חומרים אורגנים מסביבבתם ,כיוון שאינם מסוגלים לנצל
את אנרגיית האור.
אנרגיית אור
אוטוטרופיים – יצרנים )(producers
הטרוטרופיים – צרכנים )(consumers
צרכן
רביעי
במעמד
מיוחד -
מפרק
צרכן שני
צרכן שלישי
יצרן
צרכן ראשון
הטרוטרופיים
)food web( מארג מזון
Chairas, D..D. 2010. Environmental science
שרשרת מזון ()food chain
שרשרת המזון מהווה סט של רצף הזנה בתוך מארג מזון ()food web
Chairas, D..D. 2010. Environmental science
מארג מזון מובנה מרמות הזנה
יצרנים primary producers
צרכנים ראשוניים primary consumers
צרכנים שניוניים secondary consumers
צרכנים שלישוניים tertiary consumers
מפרקים decomposers
מארג מזון מובנה מרמות יצרנות שונות
יצרנים primary producers
יצרנים שניוניים secondary consumers
יצרנים שלישוניים tertiary consumers
שיטות הזנה שונות מאפיינות צרכנים שונים ברמות הזנה שונות
הרביוורים ) – (herbivoresאוכלי צמחים
קרניוורים ( – )carnivoresאוכלי בשר
דטריטיוורים ) – (detritivoresאוכלי שיירים (פגרים)
אומניוורים ) – (omnivoresאוכלי כל
מפרקים ( – )decomposersמפרקים את החומר האורגני
למרכיביו האי-אורגניים.
Environmental science: the way the world works
By Bernard J. Nebel, Richard T. Wright 1993
זרימת האנרגיה בטבע
פרמטרים בתחשיבי אנרגיה של צרכנים
אינו
מוטמע מוטמע ()A
C=P+R+U+F
הוצאת צואה
(חומרים שאינם
מעוכלים)
Fecal wasted
נשימה
הפרשת
חומצות
Respiration
אמיניות בלתי
נצילות
Undigestad
)(Urin
ייצור
מזון נצרך
Consumed Production
R
P
F+U
C
Beinke, A. 2010. Nature Education Knowledge 1, 5.
פוטנציאל נעכלות )A:C (food digestibility
מבוטא באמצעות ,A:Cשיעור החומר המוטמע ( )Aמהחומר הנצרך (.)C
פוטנציאל הנעכלות משתנה בין אורגניזמים שונים ובין מזונות שונים.
פוטנציאל הנעכלות של רקמות צמחיות נמוך בהשוואה לרקמות בעלי חיים.
פוטנציאל הנעכלות בקבוצת הדטריוווריים והמיקרוביווריים נמוך בהשוואה
להרביווריים וקרניבוריים
80%
10%
דטריטיווריים < מיקרוביווריים < הרביווריים < קרניוורים
צואה
פירוק מהיר
פוטנציאל יצרנות )P:A (production efficiency
מבוטא באמצעות ,P:Aשיעור החומר המוטמע מהחומר הנצרך
שוסטר ,א ,.רידג' ,א ,.בל ,מ .ריטה ,ע .2009 .אקולוגיה ,יחידה .1
זרימת אנרגיה וביומסה בטבע
אנרגיית אור
צמח
טורף
אוכל נבלות
מפרק
אוכל צמחים
זרימת האנגיה בטבע
מקור אי אורגני+ אור
אורגניזמים
Environmental science: the way the world works
By Bernard J. Nebel, Richard T. Wright 1993
חום
מיון האורגניזמים לפי האופן שבו הם משיגים אנרגיה
אוטוטרופיים ) (autothrophsמייצרים את מזונם מאנרגיה
ומקורות אי-אורגניים.
בטבע,
אנרגיהאורגניות
מתרכובות
הטרוטרופיים ) (heterothropsניזונים
זרימת
שמקורן אוטוטרופי
הטרוטרופים )(heterothrophs
אוטוטרופים (autothrophs
אוטוטרופים ( = autoעצמי thropon ,מזון)
האור הוא מקור האנרגיה הנפוץ ביותר לשימוש של אוטוטרופים בביוספרה
פוטואוטוטרופים/פוטוסינתטיים – מנצלים את האור כמקור אנרגיה .בעיקר
צמחים ירוקים אך גם כמה קבוצות חיידקים.
צמחים (איקריוטיים) ,וחיידקים כחוליים (פרוקריוטיים) מהווים את המקור
העיקרי לחמצן האטמוספרי.
חיידקים פוטוסינתטיים מתקיימים בסביבות דלות חמצן ,בעוצמת אור נמוכה
(שאינה מספקת לגידול צמחים) ,ואינם משחררים חמצן לאטמוספירה.
כימואוטוטרופים/כימוסינתטיים – מיקרואורגניזמים נפוצים בסביבות אירוביות
(אווירניות) אשר מנצלים תרכובות כימיות כמקור אנרגיה (מתקיימים אף
בעלטה מוחלטת) .הללו מחמצנים תרכובות כימיות ומנצלים את האנרגיה
המשתחררת.
חיידקים כימוסינתטיים משחקים תפקיד חשוב במיחזור החומרים בטבע
(חנקן ,גפרית ,מימן ,מתאן וברזל) ,ואחראים על קיומם של מערכות
אקולוגיות באזורי נביעה הידרוטרמיים במעמקי האוקייאנוסים.
Science
Science
Science
Science
חשיבות הצמח להזנה ולאנרגיה
שתי הבעיות העיקריות שהאנושות ניצבת בפניהן כיום:
א .בעיית המזון
ב .בעיית האנרגיה
הצמחים הם מקור ההזנה לאדם ולשאר ההטרוטרופים
בבעלי חיים קיימים אינזמים שהופכים חומצות אמינו האחת לשניה ,אך לא
קיימים אינזימים שיכולים לקלוט חנקן ולקבע אותו בפחמימה לשם יצירת
חומצה אמינית ,הללו קיימים רק בצמחים .לכן ,הצמחים הם גם המקור
היחידי לא רק לאנרגיה ופחמימות אלא גם לחלבונים.
תהליך הפוטוסינתזה בצמח מלווה ביצירת מולקולות עתירות אנרגיה.
במשך שנות קיומו של העולם נצברו תרכובות אורגניות לאנרגיה פוסילית
בתצורה של פחם ,שמקורו בחומר צמחי ושמן אדמה (נפט ותוצריו) שמקורו
בבעלי חיים .האנרגיה הפוסילית בינתיים ,מהווה את מקור האנרגיה
העיקרי להנעת גלגלי התעשיה והתחבורה.
תפקיד האור בצמח
האור משמש לשני תפקידים חיוניים בצמח:
א .סמן ) (signalחיצוני לתהליכי התפתחות בצמח ,בעיקר כתלות
בהתקצרות והארכת יום )(photoperiod signal
ב .האור מהווה מקור אנרגיה לתהליך הפוטוסינתזה )(photosinthesis
מדוע האור מהווה סמן עיקרי לתהליכי התפתחות כמו נביטה ,פריחה
ושלכת ולא סמנים אחרים כמו רטיבות וטמפרטורה?
פוטוסינתזה )(photosynthesis
אנרגיית אור
6H20+6CO2
C6H1206+6O2
תהליך התמרת אנרגיית אור לאנרגיה כימית ,המנוצלת לקיבוע פד"ח
לשם יצירת פחמימות מתבצעת על ידי פגמנט ירוק – מולקולת
כלורופיל בכלורופלאסט.
בקליטת האור משתתפים פיגמנטים נוספים (צהובים עד כתומים) ,אך
התמרת אנרגיית האור לאנרגיה כימית מתבצעת על ידי כלורופיל.
.) מהווה מקור לאטומי הפחמן בפוטוסינתזה388ppm( הפד"ח האטמוספרי
(stomata) חילוף הגזים בצמח מתבצע באברונים הנקראים פיוניות
Jérome Giraudat, Jeffrey Leung, Sylvain Merlot, Christiane Valon
www.isv.cnrs-gif.fr/jg/themegb.html
מדוע קשה לחקור את השלבים בתהליך הפוטוסיתזה?
מהרגע שמולקולת הכלורופיל קולטת את האור ,ועד שהאנרגיה עוברת למולקולה אחרת,
עוברות 10-15שניות.
http://www.nature.com/scitable/topicpage/photosynthetic-
2010 Nature Education
cells-14025371
מקור המים לצמח הוא בלחות הקרקע – גורם מווסת לפתיחה וסגירה של
פיוניות.
השפעת הגידול בריכוז הפד"ח על שטפונות
ריכוז פד"ח שכיח
ריכוז פד"ח גבוה
זמינות המים לצמח בקרקע
הולכת פיוניות
מים בלתי
מנוצלים
ניצול האנרגיה שנקלטה בפוטוסינתזה
= Aאנרגיה מוטמעת
A=P+R
= Rהשקעת אנרגיה בנשימה )(respiration
= Pהשקעת אנרגיה בייצור רקמה )(production
זרימת אנרגיה בטבע
R
R
R
R
R
הטרוטרופיים ( = heteroשונה)
כל בעלי-החיים ,הפטריות ומרבית החיידקים הם הטרוטרופיים ,כלומר
נזקקים לאספקת חומרים אורגנים מסביבבתם ,כיוון שאינם מסוגלים לנצל
את אנרגיית האור.
אנרגיית אור
אוטוטרופיים – יצרנים )(producers
הטרוטרופיים – צרכנים )(consumers
צרכן
רביעי
במעמד
מיוחד -
מפרק
צרכן שני
צרכן שלישי
יצרן
צרכן ראשון
הטרוטרופיים
)food web( מארג מזון
Chairas, D..D. 2010. Environmental science
שרשרת מזון ()food chain
שרשרת המזון מהווה סט של רצף הזנה בתוך מארג מזון ()food web
Chairas, D..D. 2010. Environmental science
מארג מזון מובנה מרמות הזנה
יצרנים primary producers
צרכנים ראשוניים primary consumers
צרכנים שניוניים secondary consumers
צרכנים שלישוניים tertiary consumers
מפרקים decomposers
מארג מזון מובנה מרמות יצרנות שונות
יצרנים primary producers
יצרנים שניוניים secondary consumers
יצרנים שלישוניים tertiary consumers
שיטות הזנה שונות מאפיינות צרכנים שונים ברמות הזנה שונות
הרביוורים ) – (herbivoresאוכלי צמחים
קרניוורים ( – )carnivoresאוכלי בשר
דטריטיוורים ) – (detritivoresאוכלי שיירים (פגרים)
אומניוורים ) – (omnivoresאוכלי כל
מפרקים ( – )decomposersמפרקים את החומר האורגני
למרכיביו האי-אורגניים.
Environmental science: the way the world works
By Bernard J. Nebel, Richard T. Wright 1993
זרימת האנרגיה בטבע
פרמטרים בתחשיבי אנרגיה של צרכנים
אינו
מוטמע מוטמע ()A
C=P+R+U+F
הוצאת צואה
(חומרים שאינם
מעוכלים)
Fecal wasted
נשימה
הפרשת
חומצות
Respiration
אמיניות בלתי
נצילות
Undigestad
)(Urin
ייצור
מזון נצרך
Consumed Production
R
P
F+U
C
Beinke, A. 2010. Nature Education Knowledge 1, 5.
פוטנציאל נעכלות )A:C (food digestibility
מבוטא באמצעות ,A:Cשיעור החומר המוטמע ( )Aמהחומר הנצרך (.)C
פוטנציאל הנעכלות משתנה בין אורגניזמים שונים ובין מזונות שונים.
פוטנציאל הנעכלות של רקמות צמחיות נמוך בהשוואה לרקמות בעלי חיים.
פוטנציאל הנעכלות בקבוצת הדטריוווריים והמיקרוביווריים נמוך בהשוואה
להרביווריים וקרניבוריים
80%
10%
דטריטיווריים < מיקרוביווריים < הרביווריים < קרניוורים
צואה
פירוק מהיר
פוטנציאל יצרנות )P:A (production efficiency
מבוטא באמצעות ,P:Aשיעור החומר המוטמע מהחומר הנצרך
שוסטר ,א ,.רידג' ,א ,.בל ,מ .ריטה ,ע .2009 .אקולוגיה ,יחידה .1
Slide 2
זרימת אנרגיה וביומסה בטבע
אנרגיית אור
צמח
טורף
אוכל נבלות
מפרק
אוכל צמחים
זרימת האנגיה בטבע
מקור אי אורגני+ אור
אורגניזמים
Environmental science: the way the world works
By Bernard J. Nebel, Richard T. Wright 1993
חום
מיון האורגניזמים לפי האופן שבו הם משיגים אנרגיה
אוטוטרופיים ) (autothrophsמייצרים את מזונם מאנרגיה
ומקורות אי-אורגניים.
בטבע,
אנרגיהאורגניות
מתרכובות
הטרוטרופיים ) (heterothropsניזונים
זרימת
שמקורן אוטוטרופי
הטרוטרופים )(heterothrophs
אוטוטרופים (autothrophs
אוטוטרופים ( = autoעצמי thropon ,מזון)
האור הוא מקור האנרגיה הנפוץ ביותר לשימוש של אוטוטרופים בביוספרה
פוטואוטוטרופים/פוטוסינתטיים – מנצלים את האור כמקור אנרגיה .בעיקר
צמחים ירוקים אך גם כמה קבוצות חיידקים.
צמחים (איקריוטיים) ,וחיידקים כחוליים (פרוקריוטיים) מהווים את המקור
העיקרי לחמצן האטמוספרי.
חיידקים פוטוסינתטיים מתקיימים בסביבות דלות חמצן ,בעוצמת אור נמוכה
(שאינה מספקת לגידול צמחים) ,ואינם משחררים חמצן לאטמוספירה.
כימואוטוטרופים/כימוסינתטיים – מיקרואורגניזמים נפוצים בסביבות אירוביות
(אווירניות) אשר מנצלים תרכובות כימיות כמקור אנרגיה (מתקיימים אף
בעלטה מוחלטת) .הללו מחמצנים תרכובות כימיות ומנצלים את האנרגיה
המשתחררת.
חיידקים כימוסינתטיים משחקים תפקיד חשוב במיחזור החומרים בטבע
(חנקן ,גפרית ,מימן ,מתאן וברזל) ,ואחראים על קיומם של מערכות
אקולוגיות באזורי נביעה הידרוטרמיים במעמקי האוקייאנוסים.
Science
Science
Science
Science
חשיבות הצמח להזנה ולאנרגיה
שתי הבעיות העיקריות שהאנושות ניצבת בפניהן כיום:
א .בעיית המזון
ב .בעיית האנרגיה
הצמחים הם מקור ההזנה לאדם ולשאר ההטרוטרופים
בבעלי חיים קיימים אינזמים שהופכים חומצות אמינו האחת לשניה ,אך לא
קיימים אינזימים שיכולים לקלוט חנקן ולקבע אותו בפחמימה לשם יצירת
חומצה אמינית ,הללו קיימים רק בצמחים .לכן ,הצמחים הם גם המקור
היחידי לא רק לאנרגיה ופחמימות אלא גם לחלבונים.
תהליך הפוטוסינתזה בצמח מלווה ביצירת מולקולות עתירות אנרגיה.
במשך שנות קיומו של העולם נצברו תרכובות אורגניות לאנרגיה פוסילית
בתצורה של פחם ,שמקורו בחומר צמחי ושמן אדמה (נפט ותוצריו) שמקורו
בבעלי חיים .האנרגיה הפוסילית בינתיים ,מהווה את מקור האנרגיה
העיקרי להנעת גלגלי התעשיה והתחבורה.
תפקיד האור בצמח
האור משמש לשני תפקידים חיוניים בצמח:
א .סמן ) (signalחיצוני לתהליכי התפתחות בצמח ,בעיקר כתלות
בהתקצרות והארכת יום )(photoperiod signal
ב .האור מהווה מקור אנרגיה לתהליך הפוטוסינתזה )(photosinthesis
מדוע האור מהווה סמן עיקרי לתהליכי התפתחות כמו נביטה ,פריחה
ושלכת ולא סמנים אחרים כמו רטיבות וטמפרטורה?
פוטוסינתזה )(photosynthesis
אנרגיית אור
6H20+6CO2
C6H1206+6O2
תהליך התמרת אנרגיית אור לאנרגיה כימית ,המנוצלת לקיבוע פד"ח
לשם יצירת פחמימות מתבצעת על ידי פגמנט ירוק – מולקולת
כלורופיל בכלורופלאסט.
בקליטת האור משתתפים פיגמנטים נוספים (צהובים עד כתומים) ,אך
התמרת אנרגיית האור לאנרגיה כימית מתבצעת על ידי כלורופיל.
.) מהווה מקור לאטומי הפחמן בפוטוסינתזה388ppm( הפד"ח האטמוספרי
(stomata) חילוף הגזים בצמח מתבצע באברונים הנקראים פיוניות
Jérome Giraudat, Jeffrey Leung, Sylvain Merlot, Christiane Valon
www.isv.cnrs-gif.fr/jg/themegb.html
מדוע קשה לחקור את השלבים בתהליך הפוטוסיתזה?
מהרגע שמולקולת הכלורופיל קולטת את האור ,ועד שהאנרגיה עוברת למולקולה אחרת,
עוברות 10-15שניות.
http://www.nature.com/scitable/topicpage/photosynthetic-
2010 Nature Education
cells-14025371
מקור המים לצמח הוא בלחות הקרקע – גורם מווסת לפתיחה וסגירה של
פיוניות.
השפעת הגידול בריכוז הפד"ח על שטפונות
ריכוז פד"ח שכיח
ריכוז פד"ח גבוה
זמינות המים לצמח בקרקע
הולכת פיוניות
מים בלתי
מנוצלים
ניצול האנרגיה שנקלטה בפוטוסינתזה
= Aאנרגיה מוטמעת
A=P+R
= Rהשקעת אנרגיה בנשימה )(respiration
= Pהשקעת אנרגיה בייצור רקמה )(production
זרימת אנרגיה בטבע
R
R
R
R
R
הטרוטרופיים ( = heteroשונה)
כל בעלי-החיים ,הפטריות ומרבית החיידקים הם הטרוטרופיים ,כלומר
נזקקים לאספקת חומרים אורגנים מסביבבתם ,כיוון שאינם מסוגלים לנצל
את אנרגיית האור.
אנרגיית אור
אוטוטרופיים – יצרנים )(producers
הטרוטרופיים – צרכנים )(consumers
צרכן
רביעי
במעמד
מיוחד -
מפרק
צרכן שני
צרכן שלישי
יצרן
צרכן ראשון
הטרוטרופיים
)food web( מארג מזון
Chairas, D..D. 2010. Environmental science
שרשרת מזון ()food chain
שרשרת המזון מהווה סט של רצף הזנה בתוך מארג מזון ()food web
Chairas, D..D. 2010. Environmental science
מארג מזון מובנה מרמות הזנה
יצרנים primary producers
צרכנים ראשוניים primary consumers
צרכנים שניוניים secondary consumers
צרכנים שלישוניים tertiary consumers
מפרקים decomposers
מארג מזון מובנה מרמות יצרנות שונות
יצרנים primary producers
יצרנים שניוניים secondary consumers
יצרנים שלישוניים tertiary consumers
שיטות הזנה שונות מאפיינות צרכנים שונים ברמות הזנה שונות
הרביוורים ) – (herbivoresאוכלי צמחים
קרניוורים ( – )carnivoresאוכלי בשר
דטריטיוורים ) – (detritivoresאוכלי שיירים (פגרים)
אומניוורים ) – (omnivoresאוכלי כל
מפרקים ( – )decomposersמפרקים את החומר האורגני
למרכיביו האי-אורגניים.
Environmental science: the way the world works
By Bernard J. Nebel, Richard T. Wright 1993
זרימת האנרגיה בטבע
פרמטרים בתחשיבי אנרגיה של צרכנים
אינו
מוטמע מוטמע ()A
C=P+R+U+F
הוצאת צואה
(חומרים שאינם
מעוכלים)
Fecal wasted
נשימה
הפרשת
חומצות
Respiration
אמיניות בלתי
נצילות
Undigestad
)(Urin
ייצור
מזון נצרך
Consumed Production
R
P
F+U
C
Beinke, A. 2010. Nature Education Knowledge 1, 5.
פוטנציאל נעכלות )A:C (food digestibility
מבוטא באמצעות ,A:Cשיעור החומר המוטמע ( )Aמהחומר הנצרך (.)C
פוטנציאל הנעכלות משתנה בין אורגניזמים שונים ובין מזונות שונים.
פוטנציאל הנעכלות של רקמות צמחיות נמוך בהשוואה לרקמות בעלי חיים.
פוטנציאל הנעכלות בקבוצת הדטריוווריים והמיקרוביווריים נמוך בהשוואה
להרביווריים וקרניבוריים
80%
10%
דטריטיווריים < מיקרוביווריים < הרביווריים < קרניוורים
צואה
פירוק מהיר
פוטנציאל יצרנות )P:A (production efficiency
מבוטא באמצעות ,P:Aשיעור החומר המוטמע מהחומר הנצרך
שוסטר ,א ,.רידג' ,א ,.בל ,מ .ריטה ,ע .2009 .אקולוגיה ,יחידה .1
Slide 3
זרימת אנרגיה וביומסה בטבע
אנרגיית אור
צמח
טורף
אוכל נבלות
מפרק
אוכל צמחים
זרימת האנגיה בטבע
מקור אי אורגני+ אור
אורגניזמים
Environmental science: the way the world works
By Bernard J. Nebel, Richard T. Wright 1993
חום
מיון האורגניזמים לפי האופן שבו הם משיגים אנרגיה
אוטוטרופיים ) (autothrophsמייצרים את מזונם מאנרגיה
ומקורות אי-אורגניים.
בטבע,
אנרגיהאורגניות
מתרכובות
הטרוטרופיים ) (heterothropsניזונים
זרימת
שמקורן אוטוטרופי
הטרוטרופים )(heterothrophs
אוטוטרופים (autothrophs
אוטוטרופים ( = autoעצמי thropon ,מזון)
האור הוא מקור האנרגיה הנפוץ ביותר לשימוש של אוטוטרופים בביוספרה
פוטואוטוטרופים/פוטוסינתטיים – מנצלים את האור כמקור אנרגיה .בעיקר
צמחים ירוקים אך גם כמה קבוצות חיידקים.
צמחים (איקריוטיים) ,וחיידקים כחוליים (פרוקריוטיים) מהווים את המקור
העיקרי לחמצן האטמוספרי.
חיידקים פוטוסינתטיים מתקיימים בסביבות דלות חמצן ,בעוצמת אור נמוכה
(שאינה מספקת לגידול צמחים) ,ואינם משחררים חמצן לאטמוספירה.
כימואוטוטרופים/כימוסינתטיים – מיקרואורגניזמים נפוצים בסביבות אירוביות
(אווירניות) אשר מנצלים תרכובות כימיות כמקור אנרגיה (מתקיימים אף
בעלטה מוחלטת) .הללו מחמצנים תרכובות כימיות ומנצלים את האנרגיה
המשתחררת.
חיידקים כימוסינתטיים משחקים תפקיד חשוב במיחזור החומרים בטבע
(חנקן ,גפרית ,מימן ,מתאן וברזל) ,ואחראים על קיומם של מערכות
אקולוגיות באזורי נביעה הידרוטרמיים במעמקי האוקייאנוסים.
Science
Science
Science
Science
חשיבות הצמח להזנה ולאנרגיה
שתי הבעיות העיקריות שהאנושות ניצבת בפניהן כיום:
א .בעיית המזון
ב .בעיית האנרגיה
הצמחים הם מקור ההזנה לאדם ולשאר ההטרוטרופים
בבעלי חיים קיימים אינזמים שהופכים חומצות אמינו האחת לשניה ,אך לא
קיימים אינזימים שיכולים לקלוט חנקן ולקבע אותו בפחמימה לשם יצירת
חומצה אמינית ,הללו קיימים רק בצמחים .לכן ,הצמחים הם גם המקור
היחידי לא רק לאנרגיה ופחמימות אלא גם לחלבונים.
תהליך הפוטוסינתזה בצמח מלווה ביצירת מולקולות עתירות אנרגיה.
במשך שנות קיומו של העולם נצברו תרכובות אורגניות לאנרגיה פוסילית
בתצורה של פחם ,שמקורו בחומר צמחי ושמן אדמה (נפט ותוצריו) שמקורו
בבעלי חיים .האנרגיה הפוסילית בינתיים ,מהווה את מקור האנרגיה
העיקרי להנעת גלגלי התעשיה והתחבורה.
תפקיד האור בצמח
האור משמש לשני תפקידים חיוניים בצמח:
א .סמן ) (signalחיצוני לתהליכי התפתחות בצמח ,בעיקר כתלות
בהתקצרות והארכת יום )(photoperiod signal
ב .האור מהווה מקור אנרגיה לתהליך הפוטוסינתזה )(photosinthesis
מדוע האור מהווה סמן עיקרי לתהליכי התפתחות כמו נביטה ,פריחה
ושלכת ולא סמנים אחרים כמו רטיבות וטמפרטורה?
פוטוסינתזה )(photosynthesis
אנרגיית אור
6H20+6CO2
C6H1206+6O2
תהליך התמרת אנרגיית אור לאנרגיה כימית ,המנוצלת לקיבוע פד"ח
לשם יצירת פחמימות מתבצעת על ידי פגמנט ירוק – מולקולת
כלורופיל בכלורופלאסט.
בקליטת האור משתתפים פיגמנטים נוספים (צהובים עד כתומים) ,אך
התמרת אנרגיית האור לאנרגיה כימית מתבצעת על ידי כלורופיל.
.) מהווה מקור לאטומי הפחמן בפוטוסינתזה388ppm( הפד"ח האטמוספרי
(stomata) חילוף הגזים בצמח מתבצע באברונים הנקראים פיוניות
Jérome Giraudat, Jeffrey Leung, Sylvain Merlot, Christiane Valon
www.isv.cnrs-gif.fr/jg/themegb.html
מדוע קשה לחקור את השלבים בתהליך הפוטוסיתזה?
מהרגע שמולקולת הכלורופיל קולטת את האור ,ועד שהאנרגיה עוברת למולקולה אחרת,
עוברות 10-15שניות.
http://www.nature.com/scitable/topicpage/photosynthetic-
2010 Nature Education
cells-14025371
מקור המים לצמח הוא בלחות הקרקע – גורם מווסת לפתיחה וסגירה של
פיוניות.
השפעת הגידול בריכוז הפד"ח על שטפונות
ריכוז פד"ח שכיח
ריכוז פד"ח גבוה
זמינות המים לצמח בקרקע
הולכת פיוניות
מים בלתי
מנוצלים
ניצול האנרגיה שנקלטה בפוטוסינתזה
= Aאנרגיה מוטמעת
A=P+R
= Rהשקעת אנרגיה בנשימה )(respiration
= Pהשקעת אנרגיה בייצור רקמה )(production
זרימת אנרגיה בטבע
R
R
R
R
R
הטרוטרופיים ( = heteroשונה)
כל בעלי-החיים ,הפטריות ומרבית החיידקים הם הטרוטרופיים ,כלומר
נזקקים לאספקת חומרים אורגנים מסביבבתם ,כיוון שאינם מסוגלים לנצל
את אנרגיית האור.
אנרגיית אור
אוטוטרופיים – יצרנים )(producers
הטרוטרופיים – צרכנים )(consumers
צרכן
רביעי
במעמד
מיוחד -
מפרק
צרכן שני
צרכן שלישי
יצרן
צרכן ראשון
הטרוטרופיים
)food web( מארג מזון
Chairas, D..D. 2010. Environmental science
שרשרת מזון ()food chain
שרשרת המזון מהווה סט של רצף הזנה בתוך מארג מזון ()food web
Chairas, D..D. 2010. Environmental science
מארג מזון מובנה מרמות הזנה
יצרנים primary producers
צרכנים ראשוניים primary consumers
צרכנים שניוניים secondary consumers
צרכנים שלישוניים tertiary consumers
מפרקים decomposers
מארג מזון מובנה מרמות יצרנות שונות
יצרנים primary producers
יצרנים שניוניים secondary consumers
יצרנים שלישוניים tertiary consumers
שיטות הזנה שונות מאפיינות צרכנים שונים ברמות הזנה שונות
הרביוורים ) – (herbivoresאוכלי צמחים
קרניוורים ( – )carnivoresאוכלי בשר
דטריטיוורים ) – (detritivoresאוכלי שיירים (פגרים)
אומניוורים ) – (omnivoresאוכלי כל
מפרקים ( – )decomposersמפרקים את החומר האורגני
למרכיביו האי-אורגניים.
Environmental science: the way the world works
By Bernard J. Nebel, Richard T. Wright 1993
זרימת האנרגיה בטבע
פרמטרים בתחשיבי אנרגיה של צרכנים
אינו
מוטמע מוטמע ()A
C=P+R+U+F
הוצאת צואה
(חומרים שאינם
מעוכלים)
Fecal wasted
נשימה
הפרשת
חומצות
Respiration
אמיניות בלתי
נצילות
Undigestad
)(Urin
ייצור
מזון נצרך
Consumed Production
R
P
F+U
C
Beinke, A. 2010. Nature Education Knowledge 1, 5.
פוטנציאל נעכלות )A:C (food digestibility
מבוטא באמצעות ,A:Cשיעור החומר המוטמע ( )Aמהחומר הנצרך (.)C
פוטנציאל הנעכלות משתנה בין אורגניזמים שונים ובין מזונות שונים.
פוטנציאל הנעכלות של רקמות צמחיות נמוך בהשוואה לרקמות בעלי חיים.
פוטנציאל הנעכלות בקבוצת הדטריוווריים והמיקרוביווריים נמוך בהשוואה
להרביווריים וקרניבוריים
80%
10%
דטריטיווריים < מיקרוביווריים < הרביווריים < קרניוורים
צואה
פירוק מהיר
פוטנציאל יצרנות )P:A (production efficiency
מבוטא באמצעות ,P:Aשיעור החומר המוטמע מהחומר הנצרך
שוסטר ,א ,.רידג' ,א ,.בל ,מ .ריטה ,ע .2009 .אקולוגיה ,יחידה .1
Slide 4
זרימת אנרגיה וביומסה בטבע
אנרגיית אור
צמח
טורף
אוכל נבלות
מפרק
אוכל צמחים
זרימת האנגיה בטבע
מקור אי אורגני+ אור
אורגניזמים
Environmental science: the way the world works
By Bernard J. Nebel, Richard T. Wright 1993
חום
מיון האורגניזמים לפי האופן שבו הם משיגים אנרגיה
אוטוטרופיים ) (autothrophsמייצרים את מזונם מאנרגיה
ומקורות אי-אורגניים.
בטבע,
אנרגיהאורגניות
מתרכובות
הטרוטרופיים ) (heterothropsניזונים
זרימת
שמקורן אוטוטרופי
הטרוטרופים )(heterothrophs
אוטוטרופים (autothrophs
אוטוטרופים ( = autoעצמי thropon ,מזון)
האור הוא מקור האנרגיה הנפוץ ביותר לשימוש של אוטוטרופים בביוספרה
פוטואוטוטרופים/פוטוסינתטיים – מנצלים את האור כמקור אנרגיה .בעיקר
צמחים ירוקים אך גם כמה קבוצות חיידקים.
צמחים (איקריוטיים) ,וחיידקים כחוליים (פרוקריוטיים) מהווים את המקור
העיקרי לחמצן האטמוספרי.
חיידקים פוטוסינתטיים מתקיימים בסביבות דלות חמצן ,בעוצמת אור נמוכה
(שאינה מספקת לגידול צמחים) ,ואינם משחררים חמצן לאטמוספירה.
כימואוטוטרופים/כימוסינתטיים – מיקרואורגניזמים נפוצים בסביבות אירוביות
(אווירניות) אשר מנצלים תרכובות כימיות כמקור אנרגיה (מתקיימים אף
בעלטה מוחלטת) .הללו מחמצנים תרכובות כימיות ומנצלים את האנרגיה
המשתחררת.
חיידקים כימוסינתטיים משחקים תפקיד חשוב במיחזור החומרים בטבע
(חנקן ,גפרית ,מימן ,מתאן וברזל) ,ואחראים על קיומם של מערכות
אקולוגיות באזורי נביעה הידרוטרמיים במעמקי האוקייאנוסים.
Science
Science
Science
Science
חשיבות הצמח להזנה ולאנרגיה
שתי הבעיות העיקריות שהאנושות ניצבת בפניהן כיום:
א .בעיית המזון
ב .בעיית האנרגיה
הצמחים הם מקור ההזנה לאדם ולשאר ההטרוטרופים
בבעלי חיים קיימים אינזמים שהופכים חומצות אמינו האחת לשניה ,אך לא
קיימים אינזימים שיכולים לקלוט חנקן ולקבע אותו בפחמימה לשם יצירת
חומצה אמינית ,הללו קיימים רק בצמחים .לכן ,הצמחים הם גם המקור
היחידי לא רק לאנרגיה ופחמימות אלא גם לחלבונים.
תהליך הפוטוסינתזה בצמח מלווה ביצירת מולקולות עתירות אנרגיה.
במשך שנות קיומו של העולם נצברו תרכובות אורגניות לאנרגיה פוסילית
בתצורה של פחם ,שמקורו בחומר צמחי ושמן אדמה (נפט ותוצריו) שמקורו
בבעלי חיים .האנרגיה הפוסילית בינתיים ,מהווה את מקור האנרגיה
העיקרי להנעת גלגלי התעשיה והתחבורה.
תפקיד האור בצמח
האור משמש לשני תפקידים חיוניים בצמח:
א .סמן ) (signalחיצוני לתהליכי התפתחות בצמח ,בעיקר כתלות
בהתקצרות והארכת יום )(photoperiod signal
ב .האור מהווה מקור אנרגיה לתהליך הפוטוסינתזה )(photosinthesis
מדוע האור מהווה סמן עיקרי לתהליכי התפתחות כמו נביטה ,פריחה
ושלכת ולא סמנים אחרים כמו רטיבות וטמפרטורה?
פוטוסינתזה )(photosynthesis
אנרגיית אור
6H20+6CO2
C6H1206+6O2
תהליך התמרת אנרגיית אור לאנרגיה כימית ,המנוצלת לקיבוע פד"ח
לשם יצירת פחמימות מתבצעת על ידי פגמנט ירוק – מולקולת
כלורופיל בכלורופלאסט.
בקליטת האור משתתפים פיגמנטים נוספים (צהובים עד כתומים) ,אך
התמרת אנרגיית האור לאנרגיה כימית מתבצעת על ידי כלורופיל.
.) מהווה מקור לאטומי הפחמן בפוטוסינתזה388ppm( הפד"ח האטמוספרי
(stomata) חילוף הגזים בצמח מתבצע באברונים הנקראים פיוניות
Jérome Giraudat, Jeffrey Leung, Sylvain Merlot, Christiane Valon
www.isv.cnrs-gif.fr/jg/themegb.html
מדוע קשה לחקור את השלבים בתהליך הפוטוסיתזה?
מהרגע שמולקולת הכלורופיל קולטת את האור ,ועד שהאנרגיה עוברת למולקולה אחרת,
עוברות 10-15שניות.
http://www.nature.com/scitable/topicpage/photosynthetic-
2010 Nature Education
cells-14025371
מקור המים לצמח הוא בלחות הקרקע – גורם מווסת לפתיחה וסגירה של
פיוניות.
השפעת הגידול בריכוז הפד"ח על שטפונות
ריכוז פד"ח שכיח
ריכוז פד"ח גבוה
זמינות המים לצמח בקרקע
הולכת פיוניות
מים בלתי
מנוצלים
ניצול האנרגיה שנקלטה בפוטוסינתזה
= Aאנרגיה מוטמעת
A=P+R
= Rהשקעת אנרגיה בנשימה )(respiration
= Pהשקעת אנרגיה בייצור רקמה )(production
זרימת אנרגיה בטבע
R
R
R
R
R
הטרוטרופיים ( = heteroשונה)
כל בעלי-החיים ,הפטריות ומרבית החיידקים הם הטרוטרופיים ,כלומר
נזקקים לאספקת חומרים אורגנים מסביבבתם ,כיוון שאינם מסוגלים לנצל
את אנרגיית האור.
אנרגיית אור
אוטוטרופיים – יצרנים )(producers
הטרוטרופיים – צרכנים )(consumers
צרכן
רביעי
במעמד
מיוחד -
מפרק
צרכן שני
צרכן שלישי
יצרן
צרכן ראשון
הטרוטרופיים
)food web( מארג מזון
Chairas, D..D. 2010. Environmental science
שרשרת מזון ()food chain
שרשרת המזון מהווה סט של רצף הזנה בתוך מארג מזון ()food web
Chairas, D..D. 2010. Environmental science
מארג מזון מובנה מרמות הזנה
יצרנים primary producers
צרכנים ראשוניים primary consumers
צרכנים שניוניים secondary consumers
צרכנים שלישוניים tertiary consumers
מפרקים decomposers
מארג מזון מובנה מרמות יצרנות שונות
יצרנים primary producers
יצרנים שניוניים secondary consumers
יצרנים שלישוניים tertiary consumers
שיטות הזנה שונות מאפיינות צרכנים שונים ברמות הזנה שונות
הרביוורים ) – (herbivoresאוכלי צמחים
קרניוורים ( – )carnivoresאוכלי בשר
דטריטיוורים ) – (detritivoresאוכלי שיירים (פגרים)
אומניוורים ) – (omnivoresאוכלי כל
מפרקים ( – )decomposersמפרקים את החומר האורגני
למרכיביו האי-אורגניים.
Environmental science: the way the world works
By Bernard J. Nebel, Richard T. Wright 1993
זרימת האנרגיה בטבע
פרמטרים בתחשיבי אנרגיה של צרכנים
אינו
מוטמע מוטמע ()A
C=P+R+U+F
הוצאת צואה
(חומרים שאינם
מעוכלים)
Fecal wasted
נשימה
הפרשת
חומצות
Respiration
אמיניות בלתי
נצילות
Undigestad
)(Urin
ייצור
מזון נצרך
Consumed Production
R
P
F+U
C
Beinke, A. 2010. Nature Education Knowledge 1, 5.
פוטנציאל נעכלות )A:C (food digestibility
מבוטא באמצעות ,A:Cשיעור החומר המוטמע ( )Aמהחומר הנצרך (.)C
פוטנציאל הנעכלות משתנה בין אורגניזמים שונים ובין מזונות שונים.
פוטנציאל הנעכלות של רקמות צמחיות נמוך בהשוואה לרקמות בעלי חיים.
פוטנציאל הנעכלות בקבוצת הדטריוווריים והמיקרוביווריים נמוך בהשוואה
להרביווריים וקרניבוריים
80%
10%
דטריטיווריים < מיקרוביווריים < הרביווריים < קרניוורים
צואה
פירוק מהיר
פוטנציאל יצרנות )P:A (production efficiency
מבוטא באמצעות ,P:Aשיעור החומר המוטמע מהחומר הנצרך
שוסטר ,א ,.רידג' ,א ,.בל ,מ .ריטה ,ע .2009 .אקולוגיה ,יחידה .1
Slide 5
זרימת אנרגיה וביומסה בטבע
אנרגיית אור
צמח
טורף
אוכל נבלות
מפרק
אוכל צמחים
זרימת האנגיה בטבע
מקור אי אורגני+ אור
אורגניזמים
Environmental science: the way the world works
By Bernard J. Nebel, Richard T. Wright 1993
חום
מיון האורגניזמים לפי האופן שבו הם משיגים אנרגיה
אוטוטרופיים ) (autothrophsמייצרים את מזונם מאנרגיה
ומקורות אי-אורגניים.
בטבע,
אנרגיהאורגניות
מתרכובות
הטרוטרופיים ) (heterothropsניזונים
זרימת
שמקורן אוטוטרופי
הטרוטרופים )(heterothrophs
אוטוטרופים (autothrophs
אוטוטרופים ( = autoעצמי thropon ,מזון)
האור הוא מקור האנרגיה הנפוץ ביותר לשימוש של אוטוטרופים בביוספרה
פוטואוטוטרופים/פוטוסינתטיים – מנצלים את האור כמקור אנרגיה .בעיקר
צמחים ירוקים אך גם כמה קבוצות חיידקים.
צמחים (איקריוטיים) ,וחיידקים כחוליים (פרוקריוטיים) מהווים את המקור
העיקרי לחמצן האטמוספרי.
חיידקים פוטוסינתטיים מתקיימים בסביבות דלות חמצן ,בעוצמת אור נמוכה
(שאינה מספקת לגידול צמחים) ,ואינם משחררים חמצן לאטמוספירה.
כימואוטוטרופים/כימוסינתטיים – מיקרואורגניזמים נפוצים בסביבות אירוביות
(אווירניות) אשר מנצלים תרכובות כימיות כמקור אנרגיה (מתקיימים אף
בעלטה מוחלטת) .הללו מחמצנים תרכובות כימיות ומנצלים את האנרגיה
המשתחררת.
חיידקים כימוסינתטיים משחקים תפקיד חשוב במיחזור החומרים בטבע
(חנקן ,גפרית ,מימן ,מתאן וברזל) ,ואחראים על קיומם של מערכות
אקולוגיות באזורי נביעה הידרוטרמיים במעמקי האוקייאנוסים.
Science
Science
Science
Science
חשיבות הצמח להזנה ולאנרגיה
שתי הבעיות העיקריות שהאנושות ניצבת בפניהן כיום:
א .בעיית המזון
ב .בעיית האנרגיה
הצמחים הם מקור ההזנה לאדם ולשאר ההטרוטרופים
בבעלי חיים קיימים אינזמים שהופכים חומצות אמינו האחת לשניה ,אך לא
קיימים אינזימים שיכולים לקלוט חנקן ולקבע אותו בפחמימה לשם יצירת
חומצה אמינית ,הללו קיימים רק בצמחים .לכן ,הצמחים הם גם המקור
היחידי לא רק לאנרגיה ופחמימות אלא גם לחלבונים.
תהליך הפוטוסינתזה בצמח מלווה ביצירת מולקולות עתירות אנרגיה.
במשך שנות קיומו של העולם נצברו תרכובות אורגניות לאנרגיה פוסילית
בתצורה של פחם ,שמקורו בחומר צמחי ושמן אדמה (נפט ותוצריו) שמקורו
בבעלי חיים .האנרגיה הפוסילית בינתיים ,מהווה את מקור האנרגיה
העיקרי להנעת גלגלי התעשיה והתחבורה.
תפקיד האור בצמח
האור משמש לשני תפקידים חיוניים בצמח:
א .סמן ) (signalחיצוני לתהליכי התפתחות בצמח ,בעיקר כתלות
בהתקצרות והארכת יום )(photoperiod signal
ב .האור מהווה מקור אנרגיה לתהליך הפוטוסינתזה )(photosinthesis
מדוע האור מהווה סמן עיקרי לתהליכי התפתחות כמו נביטה ,פריחה
ושלכת ולא סמנים אחרים כמו רטיבות וטמפרטורה?
פוטוסינתזה )(photosynthesis
אנרגיית אור
6H20+6CO2
C6H1206+6O2
תהליך התמרת אנרגיית אור לאנרגיה כימית ,המנוצלת לקיבוע פד"ח
לשם יצירת פחמימות מתבצעת על ידי פגמנט ירוק – מולקולת
כלורופיל בכלורופלאסט.
בקליטת האור משתתפים פיגמנטים נוספים (צהובים עד כתומים) ,אך
התמרת אנרגיית האור לאנרגיה כימית מתבצעת על ידי כלורופיל.
.) מהווה מקור לאטומי הפחמן בפוטוסינתזה388ppm( הפד"ח האטמוספרי
(stomata) חילוף הגזים בצמח מתבצע באברונים הנקראים פיוניות
Jérome Giraudat, Jeffrey Leung, Sylvain Merlot, Christiane Valon
www.isv.cnrs-gif.fr/jg/themegb.html
מדוע קשה לחקור את השלבים בתהליך הפוטוסיתזה?
מהרגע שמולקולת הכלורופיל קולטת את האור ,ועד שהאנרגיה עוברת למולקולה אחרת,
עוברות 10-15שניות.
http://www.nature.com/scitable/topicpage/photosynthetic-
2010 Nature Education
cells-14025371
מקור המים לצמח הוא בלחות הקרקע – גורם מווסת לפתיחה וסגירה של
פיוניות.
השפעת הגידול בריכוז הפד"ח על שטפונות
ריכוז פד"ח שכיח
ריכוז פד"ח גבוה
זמינות המים לצמח בקרקע
הולכת פיוניות
מים בלתי
מנוצלים
ניצול האנרגיה שנקלטה בפוטוסינתזה
= Aאנרגיה מוטמעת
A=P+R
= Rהשקעת אנרגיה בנשימה )(respiration
= Pהשקעת אנרגיה בייצור רקמה )(production
זרימת אנרגיה בטבע
R
R
R
R
R
הטרוטרופיים ( = heteroשונה)
כל בעלי-החיים ,הפטריות ומרבית החיידקים הם הטרוטרופיים ,כלומר
נזקקים לאספקת חומרים אורגנים מסביבבתם ,כיוון שאינם מסוגלים לנצל
את אנרגיית האור.
אנרגיית אור
אוטוטרופיים – יצרנים )(producers
הטרוטרופיים – צרכנים )(consumers
צרכן
רביעי
במעמד
מיוחד -
מפרק
צרכן שני
צרכן שלישי
יצרן
צרכן ראשון
הטרוטרופיים
)food web( מארג מזון
Chairas, D..D. 2010. Environmental science
שרשרת מזון ()food chain
שרשרת המזון מהווה סט של רצף הזנה בתוך מארג מזון ()food web
Chairas, D..D. 2010. Environmental science
מארג מזון מובנה מרמות הזנה
יצרנים primary producers
צרכנים ראשוניים primary consumers
צרכנים שניוניים secondary consumers
צרכנים שלישוניים tertiary consumers
מפרקים decomposers
מארג מזון מובנה מרמות יצרנות שונות
יצרנים primary producers
יצרנים שניוניים secondary consumers
יצרנים שלישוניים tertiary consumers
שיטות הזנה שונות מאפיינות צרכנים שונים ברמות הזנה שונות
הרביוורים ) – (herbivoresאוכלי צמחים
קרניוורים ( – )carnivoresאוכלי בשר
דטריטיוורים ) – (detritivoresאוכלי שיירים (פגרים)
אומניוורים ) – (omnivoresאוכלי כל
מפרקים ( – )decomposersמפרקים את החומר האורגני
למרכיביו האי-אורגניים.
Environmental science: the way the world works
By Bernard J. Nebel, Richard T. Wright 1993
זרימת האנרגיה בטבע
פרמטרים בתחשיבי אנרגיה של צרכנים
אינו
מוטמע מוטמע ()A
C=P+R+U+F
הוצאת צואה
(חומרים שאינם
מעוכלים)
Fecal wasted
נשימה
הפרשת
חומצות
Respiration
אמיניות בלתי
נצילות
Undigestad
)(Urin
ייצור
מזון נצרך
Consumed Production
R
P
F+U
C
Beinke, A. 2010. Nature Education Knowledge 1, 5.
פוטנציאל נעכלות )A:C (food digestibility
מבוטא באמצעות ,A:Cשיעור החומר המוטמע ( )Aמהחומר הנצרך (.)C
פוטנציאל הנעכלות משתנה בין אורגניזמים שונים ובין מזונות שונים.
פוטנציאל הנעכלות של רקמות צמחיות נמוך בהשוואה לרקמות בעלי חיים.
פוטנציאל הנעכלות בקבוצת הדטריוווריים והמיקרוביווריים נמוך בהשוואה
להרביווריים וקרניבוריים
80%
10%
דטריטיווריים < מיקרוביווריים < הרביווריים < קרניוורים
צואה
פירוק מהיר
פוטנציאל יצרנות )P:A (production efficiency
מבוטא באמצעות ,P:Aשיעור החומר המוטמע מהחומר הנצרך
שוסטר ,א ,.רידג' ,א ,.בל ,מ .ריטה ,ע .2009 .אקולוגיה ,יחידה .1
Slide 6
זרימת אנרגיה וביומסה בטבע
אנרגיית אור
צמח
טורף
אוכל נבלות
מפרק
אוכל צמחים
זרימת האנגיה בטבע
מקור אי אורגני+ אור
אורגניזמים
Environmental science: the way the world works
By Bernard J. Nebel, Richard T. Wright 1993
חום
מיון האורגניזמים לפי האופן שבו הם משיגים אנרגיה
אוטוטרופיים ) (autothrophsמייצרים את מזונם מאנרגיה
ומקורות אי-אורגניים.
בטבע,
אנרגיהאורגניות
מתרכובות
הטרוטרופיים ) (heterothropsניזונים
זרימת
שמקורן אוטוטרופי
הטרוטרופים )(heterothrophs
אוטוטרופים (autothrophs
אוטוטרופים ( = autoעצמי thropon ,מזון)
האור הוא מקור האנרגיה הנפוץ ביותר לשימוש של אוטוטרופים בביוספרה
פוטואוטוטרופים/פוטוסינתטיים – מנצלים את האור כמקור אנרגיה .בעיקר
צמחים ירוקים אך גם כמה קבוצות חיידקים.
צמחים (איקריוטיים) ,וחיידקים כחוליים (פרוקריוטיים) מהווים את המקור
העיקרי לחמצן האטמוספרי.
חיידקים פוטוסינתטיים מתקיימים בסביבות דלות חמצן ,בעוצמת אור נמוכה
(שאינה מספקת לגידול צמחים) ,ואינם משחררים חמצן לאטמוספירה.
כימואוטוטרופים/כימוסינתטיים – מיקרואורגניזמים נפוצים בסביבות אירוביות
(אווירניות) אשר מנצלים תרכובות כימיות כמקור אנרגיה (מתקיימים אף
בעלטה מוחלטת) .הללו מחמצנים תרכובות כימיות ומנצלים את האנרגיה
המשתחררת.
חיידקים כימוסינתטיים משחקים תפקיד חשוב במיחזור החומרים בטבע
(חנקן ,גפרית ,מימן ,מתאן וברזל) ,ואחראים על קיומם של מערכות
אקולוגיות באזורי נביעה הידרוטרמיים במעמקי האוקייאנוסים.
Science
Science
Science
Science
חשיבות הצמח להזנה ולאנרגיה
שתי הבעיות העיקריות שהאנושות ניצבת בפניהן כיום:
א .בעיית המזון
ב .בעיית האנרגיה
הצמחים הם מקור ההזנה לאדם ולשאר ההטרוטרופים
בבעלי חיים קיימים אינזמים שהופכים חומצות אמינו האחת לשניה ,אך לא
קיימים אינזימים שיכולים לקלוט חנקן ולקבע אותו בפחמימה לשם יצירת
חומצה אמינית ,הללו קיימים רק בצמחים .לכן ,הצמחים הם גם המקור
היחידי לא רק לאנרגיה ופחמימות אלא גם לחלבונים.
תהליך הפוטוסינתזה בצמח מלווה ביצירת מולקולות עתירות אנרגיה.
במשך שנות קיומו של העולם נצברו תרכובות אורגניות לאנרגיה פוסילית
בתצורה של פחם ,שמקורו בחומר צמחי ושמן אדמה (נפט ותוצריו) שמקורו
בבעלי חיים .האנרגיה הפוסילית בינתיים ,מהווה את מקור האנרגיה
העיקרי להנעת גלגלי התעשיה והתחבורה.
תפקיד האור בצמח
האור משמש לשני תפקידים חיוניים בצמח:
א .סמן ) (signalחיצוני לתהליכי התפתחות בצמח ,בעיקר כתלות
בהתקצרות והארכת יום )(photoperiod signal
ב .האור מהווה מקור אנרגיה לתהליך הפוטוסינתזה )(photosinthesis
מדוע האור מהווה סמן עיקרי לתהליכי התפתחות כמו נביטה ,פריחה
ושלכת ולא סמנים אחרים כמו רטיבות וטמפרטורה?
פוטוסינתזה )(photosynthesis
אנרגיית אור
6H20+6CO2
C6H1206+6O2
תהליך התמרת אנרגיית אור לאנרגיה כימית ,המנוצלת לקיבוע פד"ח
לשם יצירת פחמימות מתבצעת על ידי פגמנט ירוק – מולקולת
כלורופיל בכלורופלאסט.
בקליטת האור משתתפים פיגמנטים נוספים (צהובים עד כתומים) ,אך
התמרת אנרגיית האור לאנרגיה כימית מתבצעת על ידי כלורופיל.
.) מהווה מקור לאטומי הפחמן בפוטוסינתזה388ppm( הפד"ח האטמוספרי
(stomata) חילוף הגזים בצמח מתבצע באברונים הנקראים פיוניות
Jérome Giraudat, Jeffrey Leung, Sylvain Merlot, Christiane Valon
www.isv.cnrs-gif.fr/jg/themegb.html
מדוע קשה לחקור את השלבים בתהליך הפוטוסיתזה?
מהרגע שמולקולת הכלורופיל קולטת את האור ,ועד שהאנרגיה עוברת למולקולה אחרת,
עוברות 10-15שניות.
http://www.nature.com/scitable/topicpage/photosynthetic-
2010 Nature Education
cells-14025371
מקור המים לצמח הוא בלחות הקרקע – גורם מווסת לפתיחה וסגירה של
פיוניות.
השפעת הגידול בריכוז הפד"ח על שטפונות
ריכוז פד"ח שכיח
ריכוז פד"ח גבוה
זמינות המים לצמח בקרקע
הולכת פיוניות
מים בלתי
מנוצלים
ניצול האנרגיה שנקלטה בפוטוסינתזה
= Aאנרגיה מוטמעת
A=P+R
= Rהשקעת אנרגיה בנשימה )(respiration
= Pהשקעת אנרגיה בייצור רקמה )(production
זרימת אנרגיה בטבע
R
R
R
R
R
הטרוטרופיים ( = heteroשונה)
כל בעלי-החיים ,הפטריות ומרבית החיידקים הם הטרוטרופיים ,כלומר
נזקקים לאספקת חומרים אורגנים מסביבבתם ,כיוון שאינם מסוגלים לנצל
את אנרגיית האור.
אנרגיית אור
אוטוטרופיים – יצרנים )(producers
הטרוטרופיים – צרכנים )(consumers
צרכן
רביעי
במעמד
מיוחד -
מפרק
צרכן שני
צרכן שלישי
יצרן
צרכן ראשון
הטרוטרופיים
)food web( מארג מזון
Chairas, D..D. 2010. Environmental science
שרשרת מזון ()food chain
שרשרת המזון מהווה סט של רצף הזנה בתוך מארג מזון ()food web
Chairas, D..D. 2010. Environmental science
מארג מזון מובנה מרמות הזנה
יצרנים primary producers
צרכנים ראשוניים primary consumers
צרכנים שניוניים secondary consumers
צרכנים שלישוניים tertiary consumers
מפרקים decomposers
מארג מזון מובנה מרמות יצרנות שונות
יצרנים primary producers
יצרנים שניוניים secondary consumers
יצרנים שלישוניים tertiary consumers
שיטות הזנה שונות מאפיינות צרכנים שונים ברמות הזנה שונות
הרביוורים ) – (herbivoresאוכלי צמחים
קרניוורים ( – )carnivoresאוכלי בשר
דטריטיוורים ) – (detritivoresאוכלי שיירים (פגרים)
אומניוורים ) – (omnivoresאוכלי כל
מפרקים ( – )decomposersמפרקים את החומר האורגני
למרכיביו האי-אורגניים.
Environmental science: the way the world works
By Bernard J. Nebel, Richard T. Wright 1993
זרימת האנרגיה בטבע
פרמטרים בתחשיבי אנרגיה של צרכנים
אינו
מוטמע מוטמע ()A
C=P+R+U+F
הוצאת צואה
(חומרים שאינם
מעוכלים)
Fecal wasted
נשימה
הפרשת
חומצות
Respiration
אמיניות בלתי
נצילות
Undigestad
)(Urin
ייצור
מזון נצרך
Consumed Production
R
P
F+U
C
Beinke, A. 2010. Nature Education Knowledge 1, 5.
פוטנציאל נעכלות )A:C (food digestibility
מבוטא באמצעות ,A:Cשיעור החומר המוטמע ( )Aמהחומר הנצרך (.)C
פוטנציאל הנעכלות משתנה בין אורגניזמים שונים ובין מזונות שונים.
פוטנציאל הנעכלות של רקמות צמחיות נמוך בהשוואה לרקמות בעלי חיים.
פוטנציאל הנעכלות בקבוצת הדטריוווריים והמיקרוביווריים נמוך בהשוואה
להרביווריים וקרניבוריים
80%
10%
דטריטיווריים < מיקרוביווריים < הרביווריים < קרניוורים
צואה
פירוק מהיר
פוטנציאל יצרנות )P:A (production efficiency
מבוטא באמצעות ,P:Aשיעור החומר המוטמע מהחומר הנצרך
שוסטר ,א ,.רידג' ,א ,.בל ,מ .ריטה ,ע .2009 .אקולוגיה ,יחידה .1
Slide 7
זרימת אנרגיה וביומסה בטבע
אנרגיית אור
צמח
טורף
אוכל נבלות
מפרק
אוכל צמחים
זרימת האנגיה בטבע
מקור אי אורגני+ אור
אורגניזמים
Environmental science: the way the world works
By Bernard J. Nebel, Richard T. Wright 1993
חום
מיון האורגניזמים לפי האופן שבו הם משיגים אנרגיה
אוטוטרופיים ) (autothrophsמייצרים את מזונם מאנרגיה
ומקורות אי-אורגניים.
בטבע,
אנרגיהאורגניות
מתרכובות
הטרוטרופיים ) (heterothropsניזונים
זרימת
שמקורן אוטוטרופי
הטרוטרופים )(heterothrophs
אוטוטרופים (autothrophs
אוטוטרופים ( = autoעצמי thropon ,מזון)
האור הוא מקור האנרגיה הנפוץ ביותר לשימוש של אוטוטרופים בביוספרה
פוטואוטוטרופים/פוטוסינתטיים – מנצלים את האור כמקור אנרגיה .בעיקר
צמחים ירוקים אך גם כמה קבוצות חיידקים.
צמחים (איקריוטיים) ,וחיידקים כחוליים (פרוקריוטיים) מהווים את המקור
העיקרי לחמצן האטמוספרי.
חיידקים פוטוסינתטיים מתקיימים בסביבות דלות חמצן ,בעוצמת אור נמוכה
(שאינה מספקת לגידול צמחים) ,ואינם משחררים חמצן לאטמוספירה.
כימואוטוטרופים/כימוסינתטיים – מיקרואורגניזמים נפוצים בסביבות אירוביות
(אווירניות) אשר מנצלים תרכובות כימיות כמקור אנרגיה (מתקיימים אף
בעלטה מוחלטת) .הללו מחמצנים תרכובות כימיות ומנצלים את האנרגיה
המשתחררת.
חיידקים כימוסינתטיים משחקים תפקיד חשוב במיחזור החומרים בטבע
(חנקן ,גפרית ,מימן ,מתאן וברזל) ,ואחראים על קיומם של מערכות
אקולוגיות באזורי נביעה הידרוטרמיים במעמקי האוקייאנוסים.
Science
Science
Science
Science
חשיבות הצמח להזנה ולאנרגיה
שתי הבעיות העיקריות שהאנושות ניצבת בפניהן כיום:
א .בעיית המזון
ב .בעיית האנרגיה
הצמחים הם מקור ההזנה לאדם ולשאר ההטרוטרופים
בבעלי חיים קיימים אינזמים שהופכים חומצות אמינו האחת לשניה ,אך לא
קיימים אינזימים שיכולים לקלוט חנקן ולקבע אותו בפחמימה לשם יצירת
חומצה אמינית ,הללו קיימים רק בצמחים .לכן ,הצמחים הם גם המקור
היחידי לא רק לאנרגיה ופחמימות אלא גם לחלבונים.
תהליך הפוטוסינתזה בצמח מלווה ביצירת מולקולות עתירות אנרגיה.
במשך שנות קיומו של העולם נצברו תרכובות אורגניות לאנרגיה פוסילית
בתצורה של פחם ,שמקורו בחומר צמחי ושמן אדמה (נפט ותוצריו) שמקורו
בבעלי חיים .האנרגיה הפוסילית בינתיים ,מהווה את מקור האנרגיה
העיקרי להנעת גלגלי התעשיה והתחבורה.
תפקיד האור בצמח
האור משמש לשני תפקידים חיוניים בצמח:
א .סמן ) (signalחיצוני לתהליכי התפתחות בצמח ,בעיקר כתלות
בהתקצרות והארכת יום )(photoperiod signal
ב .האור מהווה מקור אנרגיה לתהליך הפוטוסינתזה )(photosinthesis
מדוע האור מהווה סמן עיקרי לתהליכי התפתחות כמו נביטה ,פריחה
ושלכת ולא סמנים אחרים כמו רטיבות וטמפרטורה?
פוטוסינתזה )(photosynthesis
אנרגיית אור
6H20+6CO2
C6H1206+6O2
תהליך התמרת אנרגיית אור לאנרגיה כימית ,המנוצלת לקיבוע פד"ח
לשם יצירת פחמימות מתבצעת על ידי פגמנט ירוק – מולקולת
כלורופיל בכלורופלאסט.
בקליטת האור משתתפים פיגמנטים נוספים (צהובים עד כתומים) ,אך
התמרת אנרגיית האור לאנרגיה כימית מתבצעת על ידי כלורופיל.
.) מהווה מקור לאטומי הפחמן בפוטוסינתזה388ppm( הפד"ח האטמוספרי
(stomata) חילוף הגזים בצמח מתבצע באברונים הנקראים פיוניות
Jérome Giraudat, Jeffrey Leung, Sylvain Merlot, Christiane Valon
www.isv.cnrs-gif.fr/jg/themegb.html
מדוע קשה לחקור את השלבים בתהליך הפוטוסיתזה?
מהרגע שמולקולת הכלורופיל קולטת את האור ,ועד שהאנרגיה עוברת למולקולה אחרת,
עוברות 10-15שניות.
http://www.nature.com/scitable/topicpage/photosynthetic-
2010 Nature Education
cells-14025371
מקור המים לצמח הוא בלחות הקרקע – גורם מווסת לפתיחה וסגירה של
פיוניות.
השפעת הגידול בריכוז הפד"ח על שטפונות
ריכוז פד"ח שכיח
ריכוז פד"ח גבוה
זמינות המים לצמח בקרקע
הולכת פיוניות
מים בלתי
מנוצלים
ניצול האנרגיה שנקלטה בפוטוסינתזה
= Aאנרגיה מוטמעת
A=P+R
= Rהשקעת אנרגיה בנשימה )(respiration
= Pהשקעת אנרגיה בייצור רקמה )(production
זרימת אנרגיה בטבע
R
R
R
R
R
הטרוטרופיים ( = heteroשונה)
כל בעלי-החיים ,הפטריות ומרבית החיידקים הם הטרוטרופיים ,כלומר
נזקקים לאספקת חומרים אורגנים מסביבבתם ,כיוון שאינם מסוגלים לנצל
את אנרגיית האור.
אנרגיית אור
אוטוטרופיים – יצרנים )(producers
הטרוטרופיים – צרכנים )(consumers
צרכן
רביעי
במעמד
מיוחד -
מפרק
צרכן שני
צרכן שלישי
יצרן
צרכן ראשון
הטרוטרופיים
)food web( מארג מזון
Chairas, D..D. 2010. Environmental science
שרשרת מזון ()food chain
שרשרת המזון מהווה סט של רצף הזנה בתוך מארג מזון ()food web
Chairas, D..D. 2010. Environmental science
מארג מזון מובנה מרמות הזנה
יצרנים primary producers
צרכנים ראשוניים primary consumers
צרכנים שניוניים secondary consumers
צרכנים שלישוניים tertiary consumers
מפרקים decomposers
מארג מזון מובנה מרמות יצרנות שונות
יצרנים primary producers
יצרנים שניוניים secondary consumers
יצרנים שלישוניים tertiary consumers
שיטות הזנה שונות מאפיינות צרכנים שונים ברמות הזנה שונות
הרביוורים ) – (herbivoresאוכלי צמחים
קרניוורים ( – )carnivoresאוכלי בשר
דטריטיוורים ) – (detritivoresאוכלי שיירים (פגרים)
אומניוורים ) – (omnivoresאוכלי כל
מפרקים ( – )decomposersמפרקים את החומר האורגני
למרכיביו האי-אורגניים.
Environmental science: the way the world works
By Bernard J. Nebel, Richard T. Wright 1993
זרימת האנרגיה בטבע
פרמטרים בתחשיבי אנרגיה של צרכנים
אינו
מוטמע מוטמע ()A
C=P+R+U+F
הוצאת צואה
(חומרים שאינם
מעוכלים)
Fecal wasted
נשימה
הפרשת
חומצות
Respiration
אמיניות בלתי
נצילות
Undigestad
)(Urin
ייצור
מזון נצרך
Consumed Production
R
P
F+U
C
Beinke, A. 2010. Nature Education Knowledge 1, 5.
פוטנציאל נעכלות )A:C (food digestibility
מבוטא באמצעות ,A:Cשיעור החומר המוטמע ( )Aמהחומר הנצרך (.)C
פוטנציאל הנעכלות משתנה בין אורגניזמים שונים ובין מזונות שונים.
פוטנציאל הנעכלות של רקמות צמחיות נמוך בהשוואה לרקמות בעלי חיים.
פוטנציאל הנעכלות בקבוצת הדטריוווריים והמיקרוביווריים נמוך בהשוואה
להרביווריים וקרניבוריים
80%
10%
דטריטיווריים < מיקרוביווריים < הרביווריים < קרניוורים
צואה
פירוק מהיר
פוטנציאל יצרנות )P:A (production efficiency
מבוטא באמצעות ,P:Aשיעור החומר המוטמע מהחומר הנצרך
שוסטר ,א ,.רידג' ,א ,.בל ,מ .ריטה ,ע .2009 .אקולוגיה ,יחידה .1
Slide 8
זרימת אנרגיה וביומסה בטבע
אנרגיית אור
צמח
טורף
אוכל נבלות
מפרק
אוכל צמחים
זרימת האנגיה בטבע
מקור אי אורגני+ אור
אורגניזמים
Environmental science: the way the world works
By Bernard J. Nebel, Richard T. Wright 1993
חום
מיון האורגניזמים לפי האופן שבו הם משיגים אנרגיה
אוטוטרופיים ) (autothrophsמייצרים את מזונם מאנרגיה
ומקורות אי-אורגניים.
בטבע,
אנרגיהאורגניות
מתרכובות
הטרוטרופיים ) (heterothropsניזונים
זרימת
שמקורן אוטוטרופי
הטרוטרופים )(heterothrophs
אוטוטרופים (autothrophs
אוטוטרופים ( = autoעצמי thropon ,מזון)
האור הוא מקור האנרגיה הנפוץ ביותר לשימוש של אוטוטרופים בביוספרה
פוטואוטוטרופים/פוטוסינתטיים – מנצלים את האור כמקור אנרגיה .בעיקר
צמחים ירוקים אך גם כמה קבוצות חיידקים.
צמחים (איקריוטיים) ,וחיידקים כחוליים (פרוקריוטיים) מהווים את המקור
העיקרי לחמצן האטמוספרי.
חיידקים פוטוסינתטיים מתקיימים בסביבות דלות חמצן ,בעוצמת אור נמוכה
(שאינה מספקת לגידול צמחים) ,ואינם משחררים חמצן לאטמוספירה.
כימואוטוטרופים/כימוסינתטיים – מיקרואורגניזמים נפוצים בסביבות אירוביות
(אווירניות) אשר מנצלים תרכובות כימיות כמקור אנרגיה (מתקיימים אף
בעלטה מוחלטת) .הללו מחמצנים תרכובות כימיות ומנצלים את האנרגיה
המשתחררת.
חיידקים כימוסינתטיים משחקים תפקיד חשוב במיחזור החומרים בטבע
(חנקן ,גפרית ,מימן ,מתאן וברזל) ,ואחראים על קיומם של מערכות
אקולוגיות באזורי נביעה הידרוטרמיים במעמקי האוקייאנוסים.
Science
Science
Science
Science
חשיבות הצמח להזנה ולאנרגיה
שתי הבעיות העיקריות שהאנושות ניצבת בפניהן כיום:
א .בעיית המזון
ב .בעיית האנרגיה
הצמחים הם מקור ההזנה לאדם ולשאר ההטרוטרופים
בבעלי חיים קיימים אינזמים שהופכים חומצות אמינו האחת לשניה ,אך לא
קיימים אינזימים שיכולים לקלוט חנקן ולקבע אותו בפחמימה לשם יצירת
חומצה אמינית ,הללו קיימים רק בצמחים .לכן ,הצמחים הם גם המקור
היחידי לא רק לאנרגיה ופחמימות אלא גם לחלבונים.
תהליך הפוטוסינתזה בצמח מלווה ביצירת מולקולות עתירות אנרגיה.
במשך שנות קיומו של העולם נצברו תרכובות אורגניות לאנרגיה פוסילית
בתצורה של פחם ,שמקורו בחומר צמחי ושמן אדמה (נפט ותוצריו) שמקורו
בבעלי חיים .האנרגיה הפוסילית בינתיים ,מהווה את מקור האנרגיה
העיקרי להנעת גלגלי התעשיה והתחבורה.
תפקיד האור בצמח
האור משמש לשני תפקידים חיוניים בצמח:
א .סמן ) (signalחיצוני לתהליכי התפתחות בצמח ,בעיקר כתלות
בהתקצרות והארכת יום )(photoperiod signal
ב .האור מהווה מקור אנרגיה לתהליך הפוטוסינתזה )(photosinthesis
מדוע האור מהווה סמן עיקרי לתהליכי התפתחות כמו נביטה ,פריחה
ושלכת ולא סמנים אחרים כמו רטיבות וטמפרטורה?
פוטוסינתזה )(photosynthesis
אנרגיית אור
6H20+6CO2
C6H1206+6O2
תהליך התמרת אנרגיית אור לאנרגיה כימית ,המנוצלת לקיבוע פד"ח
לשם יצירת פחמימות מתבצעת על ידי פגמנט ירוק – מולקולת
כלורופיל בכלורופלאסט.
בקליטת האור משתתפים פיגמנטים נוספים (צהובים עד כתומים) ,אך
התמרת אנרגיית האור לאנרגיה כימית מתבצעת על ידי כלורופיל.
.) מהווה מקור לאטומי הפחמן בפוטוסינתזה388ppm( הפד"ח האטמוספרי
(stomata) חילוף הגזים בצמח מתבצע באברונים הנקראים פיוניות
Jérome Giraudat, Jeffrey Leung, Sylvain Merlot, Christiane Valon
www.isv.cnrs-gif.fr/jg/themegb.html
מדוע קשה לחקור את השלבים בתהליך הפוטוסיתזה?
מהרגע שמולקולת הכלורופיל קולטת את האור ,ועד שהאנרגיה עוברת למולקולה אחרת,
עוברות 10-15שניות.
http://www.nature.com/scitable/topicpage/photosynthetic-
2010 Nature Education
cells-14025371
מקור המים לצמח הוא בלחות הקרקע – גורם מווסת לפתיחה וסגירה של
פיוניות.
השפעת הגידול בריכוז הפד"ח על שטפונות
ריכוז פד"ח שכיח
ריכוז פד"ח גבוה
זמינות המים לצמח בקרקע
הולכת פיוניות
מים בלתי
מנוצלים
ניצול האנרגיה שנקלטה בפוטוסינתזה
= Aאנרגיה מוטמעת
A=P+R
= Rהשקעת אנרגיה בנשימה )(respiration
= Pהשקעת אנרגיה בייצור רקמה )(production
זרימת אנרגיה בטבע
R
R
R
R
R
הטרוטרופיים ( = heteroשונה)
כל בעלי-החיים ,הפטריות ומרבית החיידקים הם הטרוטרופיים ,כלומר
נזקקים לאספקת חומרים אורגנים מסביבבתם ,כיוון שאינם מסוגלים לנצל
את אנרגיית האור.
אנרגיית אור
אוטוטרופיים – יצרנים )(producers
הטרוטרופיים – צרכנים )(consumers
צרכן
רביעי
במעמד
מיוחד -
מפרק
צרכן שני
צרכן שלישי
יצרן
צרכן ראשון
הטרוטרופיים
)food web( מארג מזון
Chairas, D..D. 2010. Environmental science
שרשרת מזון ()food chain
שרשרת המזון מהווה סט של רצף הזנה בתוך מארג מזון ()food web
Chairas, D..D. 2010. Environmental science
מארג מזון מובנה מרמות הזנה
יצרנים primary producers
צרכנים ראשוניים primary consumers
צרכנים שניוניים secondary consumers
צרכנים שלישוניים tertiary consumers
מפרקים decomposers
מארג מזון מובנה מרמות יצרנות שונות
יצרנים primary producers
יצרנים שניוניים secondary consumers
יצרנים שלישוניים tertiary consumers
שיטות הזנה שונות מאפיינות צרכנים שונים ברמות הזנה שונות
הרביוורים ) – (herbivoresאוכלי צמחים
קרניוורים ( – )carnivoresאוכלי בשר
דטריטיוורים ) – (detritivoresאוכלי שיירים (פגרים)
אומניוורים ) – (omnivoresאוכלי כל
מפרקים ( – )decomposersמפרקים את החומר האורגני
למרכיביו האי-אורגניים.
Environmental science: the way the world works
By Bernard J. Nebel, Richard T. Wright 1993
זרימת האנרגיה בטבע
פרמטרים בתחשיבי אנרגיה של צרכנים
אינו
מוטמע מוטמע ()A
C=P+R+U+F
הוצאת צואה
(חומרים שאינם
מעוכלים)
Fecal wasted
נשימה
הפרשת
חומצות
Respiration
אמיניות בלתי
נצילות
Undigestad
)(Urin
ייצור
מזון נצרך
Consumed Production
R
P
F+U
C
Beinke, A. 2010. Nature Education Knowledge 1, 5.
פוטנציאל נעכלות )A:C (food digestibility
מבוטא באמצעות ,A:Cשיעור החומר המוטמע ( )Aמהחומר הנצרך (.)C
פוטנציאל הנעכלות משתנה בין אורגניזמים שונים ובין מזונות שונים.
פוטנציאל הנעכלות של רקמות צמחיות נמוך בהשוואה לרקמות בעלי חיים.
פוטנציאל הנעכלות בקבוצת הדטריוווריים והמיקרוביווריים נמוך בהשוואה
להרביווריים וקרניבוריים
80%
10%
דטריטיווריים < מיקרוביווריים < הרביווריים < קרניוורים
צואה
פירוק מהיר
פוטנציאל יצרנות )P:A (production efficiency
מבוטא באמצעות ,P:Aשיעור החומר המוטמע מהחומר הנצרך
שוסטר ,א ,.רידג' ,א ,.בל ,מ .ריטה ,ע .2009 .אקולוגיה ,יחידה .1
Slide 9
זרימת אנרגיה וביומסה בטבע
אנרגיית אור
צמח
טורף
אוכל נבלות
מפרק
אוכל צמחים
זרימת האנגיה בטבע
מקור אי אורגני+ אור
אורגניזמים
Environmental science: the way the world works
By Bernard J. Nebel, Richard T. Wright 1993
חום
מיון האורגניזמים לפי האופן שבו הם משיגים אנרגיה
אוטוטרופיים ) (autothrophsמייצרים את מזונם מאנרגיה
ומקורות אי-אורגניים.
בטבע,
אנרגיהאורגניות
מתרכובות
הטרוטרופיים ) (heterothropsניזונים
זרימת
שמקורן אוטוטרופי
הטרוטרופים )(heterothrophs
אוטוטרופים (autothrophs
אוטוטרופים ( = autoעצמי thropon ,מזון)
האור הוא מקור האנרגיה הנפוץ ביותר לשימוש של אוטוטרופים בביוספרה
פוטואוטוטרופים/פוטוסינתטיים – מנצלים את האור כמקור אנרגיה .בעיקר
צמחים ירוקים אך גם כמה קבוצות חיידקים.
צמחים (איקריוטיים) ,וחיידקים כחוליים (פרוקריוטיים) מהווים את המקור
העיקרי לחמצן האטמוספרי.
חיידקים פוטוסינתטיים מתקיימים בסביבות דלות חמצן ,בעוצמת אור נמוכה
(שאינה מספקת לגידול צמחים) ,ואינם משחררים חמצן לאטמוספירה.
כימואוטוטרופים/כימוסינתטיים – מיקרואורגניזמים נפוצים בסביבות אירוביות
(אווירניות) אשר מנצלים תרכובות כימיות כמקור אנרגיה (מתקיימים אף
בעלטה מוחלטת) .הללו מחמצנים תרכובות כימיות ומנצלים את האנרגיה
המשתחררת.
חיידקים כימוסינתטיים משחקים תפקיד חשוב במיחזור החומרים בטבע
(חנקן ,גפרית ,מימן ,מתאן וברזל) ,ואחראים על קיומם של מערכות
אקולוגיות באזורי נביעה הידרוטרמיים במעמקי האוקייאנוסים.
Science
Science
Science
Science
חשיבות הצמח להזנה ולאנרגיה
שתי הבעיות העיקריות שהאנושות ניצבת בפניהן כיום:
א .בעיית המזון
ב .בעיית האנרגיה
הצמחים הם מקור ההזנה לאדם ולשאר ההטרוטרופים
בבעלי חיים קיימים אינזמים שהופכים חומצות אמינו האחת לשניה ,אך לא
קיימים אינזימים שיכולים לקלוט חנקן ולקבע אותו בפחמימה לשם יצירת
חומצה אמינית ,הללו קיימים רק בצמחים .לכן ,הצמחים הם גם המקור
היחידי לא רק לאנרגיה ופחמימות אלא גם לחלבונים.
תהליך הפוטוסינתזה בצמח מלווה ביצירת מולקולות עתירות אנרגיה.
במשך שנות קיומו של העולם נצברו תרכובות אורגניות לאנרגיה פוסילית
בתצורה של פחם ,שמקורו בחומר צמחי ושמן אדמה (נפט ותוצריו) שמקורו
בבעלי חיים .האנרגיה הפוסילית בינתיים ,מהווה את מקור האנרגיה
העיקרי להנעת גלגלי התעשיה והתחבורה.
תפקיד האור בצמח
האור משמש לשני תפקידים חיוניים בצמח:
א .סמן ) (signalחיצוני לתהליכי התפתחות בצמח ,בעיקר כתלות
בהתקצרות והארכת יום )(photoperiod signal
ב .האור מהווה מקור אנרגיה לתהליך הפוטוסינתזה )(photosinthesis
מדוע האור מהווה סמן עיקרי לתהליכי התפתחות כמו נביטה ,פריחה
ושלכת ולא סמנים אחרים כמו רטיבות וטמפרטורה?
פוטוסינתזה )(photosynthesis
אנרגיית אור
6H20+6CO2
C6H1206+6O2
תהליך התמרת אנרגיית אור לאנרגיה כימית ,המנוצלת לקיבוע פד"ח
לשם יצירת פחמימות מתבצעת על ידי פגמנט ירוק – מולקולת
כלורופיל בכלורופלאסט.
בקליטת האור משתתפים פיגמנטים נוספים (צהובים עד כתומים) ,אך
התמרת אנרגיית האור לאנרגיה כימית מתבצעת על ידי כלורופיל.
.) מהווה מקור לאטומי הפחמן בפוטוסינתזה388ppm( הפד"ח האטמוספרי
(stomata) חילוף הגזים בצמח מתבצע באברונים הנקראים פיוניות
Jérome Giraudat, Jeffrey Leung, Sylvain Merlot, Christiane Valon
www.isv.cnrs-gif.fr/jg/themegb.html
מדוע קשה לחקור את השלבים בתהליך הפוטוסיתזה?
מהרגע שמולקולת הכלורופיל קולטת את האור ,ועד שהאנרגיה עוברת למולקולה אחרת,
עוברות 10-15שניות.
http://www.nature.com/scitable/topicpage/photosynthetic-
2010 Nature Education
cells-14025371
מקור המים לצמח הוא בלחות הקרקע – גורם מווסת לפתיחה וסגירה של
פיוניות.
השפעת הגידול בריכוז הפד"ח על שטפונות
ריכוז פד"ח שכיח
ריכוז פד"ח גבוה
זמינות המים לצמח בקרקע
הולכת פיוניות
מים בלתי
מנוצלים
ניצול האנרגיה שנקלטה בפוטוסינתזה
= Aאנרגיה מוטמעת
A=P+R
= Rהשקעת אנרגיה בנשימה )(respiration
= Pהשקעת אנרגיה בייצור רקמה )(production
זרימת אנרגיה בטבע
R
R
R
R
R
הטרוטרופיים ( = heteroשונה)
כל בעלי-החיים ,הפטריות ומרבית החיידקים הם הטרוטרופיים ,כלומר
נזקקים לאספקת חומרים אורגנים מסביבבתם ,כיוון שאינם מסוגלים לנצל
את אנרגיית האור.
אנרגיית אור
אוטוטרופיים – יצרנים )(producers
הטרוטרופיים – צרכנים )(consumers
צרכן
רביעי
במעמד
מיוחד -
מפרק
צרכן שני
צרכן שלישי
יצרן
צרכן ראשון
הטרוטרופיים
)food web( מארג מזון
Chairas, D..D. 2010. Environmental science
שרשרת מזון ()food chain
שרשרת המזון מהווה סט של רצף הזנה בתוך מארג מזון ()food web
Chairas, D..D. 2010. Environmental science
מארג מזון מובנה מרמות הזנה
יצרנים primary producers
צרכנים ראשוניים primary consumers
צרכנים שניוניים secondary consumers
צרכנים שלישוניים tertiary consumers
מפרקים decomposers
מארג מזון מובנה מרמות יצרנות שונות
יצרנים primary producers
יצרנים שניוניים secondary consumers
יצרנים שלישוניים tertiary consumers
שיטות הזנה שונות מאפיינות צרכנים שונים ברמות הזנה שונות
הרביוורים ) – (herbivoresאוכלי צמחים
קרניוורים ( – )carnivoresאוכלי בשר
דטריטיוורים ) – (detritivoresאוכלי שיירים (פגרים)
אומניוורים ) – (omnivoresאוכלי כל
מפרקים ( – )decomposersמפרקים את החומר האורגני
למרכיביו האי-אורגניים.
Environmental science: the way the world works
By Bernard J. Nebel, Richard T. Wright 1993
זרימת האנרגיה בטבע
פרמטרים בתחשיבי אנרגיה של צרכנים
אינו
מוטמע מוטמע ()A
C=P+R+U+F
הוצאת צואה
(חומרים שאינם
מעוכלים)
Fecal wasted
נשימה
הפרשת
חומצות
Respiration
אמיניות בלתי
נצילות
Undigestad
)(Urin
ייצור
מזון נצרך
Consumed Production
R
P
F+U
C
Beinke, A. 2010. Nature Education Knowledge 1, 5.
פוטנציאל נעכלות )A:C (food digestibility
מבוטא באמצעות ,A:Cשיעור החומר המוטמע ( )Aמהחומר הנצרך (.)C
פוטנציאל הנעכלות משתנה בין אורגניזמים שונים ובין מזונות שונים.
פוטנציאל הנעכלות של רקמות צמחיות נמוך בהשוואה לרקמות בעלי חיים.
פוטנציאל הנעכלות בקבוצת הדטריוווריים והמיקרוביווריים נמוך בהשוואה
להרביווריים וקרניבוריים
80%
10%
דטריטיווריים < מיקרוביווריים < הרביווריים < קרניוורים
צואה
פירוק מהיר
פוטנציאל יצרנות )P:A (production efficiency
מבוטא באמצעות ,P:Aשיעור החומר המוטמע מהחומר הנצרך
שוסטר ,א ,.רידג' ,א ,.בל ,מ .ריטה ,ע .2009 .אקולוגיה ,יחידה .1
Slide 10
זרימת אנרגיה וביומסה בטבע
אנרגיית אור
צמח
טורף
אוכל נבלות
מפרק
אוכל צמחים
זרימת האנגיה בטבע
מקור אי אורגני+ אור
אורגניזמים
Environmental science: the way the world works
By Bernard J. Nebel, Richard T. Wright 1993
חום
מיון האורגניזמים לפי האופן שבו הם משיגים אנרגיה
אוטוטרופיים ) (autothrophsמייצרים את מזונם מאנרגיה
ומקורות אי-אורגניים.
בטבע,
אנרגיהאורגניות
מתרכובות
הטרוטרופיים ) (heterothropsניזונים
זרימת
שמקורן אוטוטרופי
הטרוטרופים )(heterothrophs
אוטוטרופים (autothrophs
אוטוטרופים ( = autoעצמי thropon ,מזון)
האור הוא מקור האנרגיה הנפוץ ביותר לשימוש של אוטוטרופים בביוספרה
פוטואוטוטרופים/פוטוסינתטיים – מנצלים את האור כמקור אנרגיה .בעיקר
צמחים ירוקים אך גם כמה קבוצות חיידקים.
צמחים (איקריוטיים) ,וחיידקים כחוליים (פרוקריוטיים) מהווים את המקור
העיקרי לחמצן האטמוספרי.
חיידקים פוטוסינתטיים מתקיימים בסביבות דלות חמצן ,בעוצמת אור נמוכה
(שאינה מספקת לגידול צמחים) ,ואינם משחררים חמצן לאטמוספירה.
כימואוטוטרופים/כימוסינתטיים – מיקרואורגניזמים נפוצים בסביבות אירוביות
(אווירניות) אשר מנצלים תרכובות כימיות כמקור אנרגיה (מתקיימים אף
בעלטה מוחלטת) .הללו מחמצנים תרכובות כימיות ומנצלים את האנרגיה
המשתחררת.
חיידקים כימוסינתטיים משחקים תפקיד חשוב במיחזור החומרים בטבע
(חנקן ,גפרית ,מימן ,מתאן וברזל) ,ואחראים על קיומם של מערכות
אקולוגיות באזורי נביעה הידרוטרמיים במעמקי האוקייאנוסים.
Science
Science
Science
Science
חשיבות הצמח להזנה ולאנרגיה
שתי הבעיות העיקריות שהאנושות ניצבת בפניהן כיום:
א .בעיית המזון
ב .בעיית האנרגיה
הצמחים הם מקור ההזנה לאדם ולשאר ההטרוטרופים
בבעלי חיים קיימים אינזמים שהופכים חומצות אמינו האחת לשניה ,אך לא
קיימים אינזימים שיכולים לקלוט חנקן ולקבע אותו בפחמימה לשם יצירת
חומצה אמינית ,הללו קיימים רק בצמחים .לכן ,הצמחים הם גם המקור
היחידי לא רק לאנרגיה ופחמימות אלא גם לחלבונים.
תהליך הפוטוסינתזה בצמח מלווה ביצירת מולקולות עתירות אנרגיה.
במשך שנות קיומו של העולם נצברו תרכובות אורגניות לאנרגיה פוסילית
בתצורה של פחם ,שמקורו בחומר צמחי ושמן אדמה (נפט ותוצריו) שמקורו
בבעלי חיים .האנרגיה הפוסילית בינתיים ,מהווה את מקור האנרגיה
העיקרי להנעת גלגלי התעשיה והתחבורה.
תפקיד האור בצמח
האור משמש לשני תפקידים חיוניים בצמח:
א .סמן ) (signalחיצוני לתהליכי התפתחות בצמח ,בעיקר כתלות
בהתקצרות והארכת יום )(photoperiod signal
ב .האור מהווה מקור אנרגיה לתהליך הפוטוסינתזה )(photosinthesis
מדוע האור מהווה סמן עיקרי לתהליכי התפתחות כמו נביטה ,פריחה
ושלכת ולא סמנים אחרים כמו רטיבות וטמפרטורה?
פוטוסינתזה )(photosynthesis
אנרגיית אור
6H20+6CO2
C6H1206+6O2
תהליך התמרת אנרגיית אור לאנרגיה כימית ,המנוצלת לקיבוע פד"ח
לשם יצירת פחמימות מתבצעת על ידי פגמנט ירוק – מולקולת
כלורופיל בכלורופלאסט.
בקליטת האור משתתפים פיגמנטים נוספים (צהובים עד כתומים) ,אך
התמרת אנרגיית האור לאנרגיה כימית מתבצעת על ידי כלורופיל.
.) מהווה מקור לאטומי הפחמן בפוטוסינתזה388ppm( הפד"ח האטמוספרי
(stomata) חילוף הגזים בצמח מתבצע באברונים הנקראים פיוניות
Jérome Giraudat, Jeffrey Leung, Sylvain Merlot, Christiane Valon
www.isv.cnrs-gif.fr/jg/themegb.html
מדוע קשה לחקור את השלבים בתהליך הפוטוסיתזה?
מהרגע שמולקולת הכלורופיל קולטת את האור ,ועד שהאנרגיה עוברת למולקולה אחרת,
עוברות 10-15שניות.
http://www.nature.com/scitable/topicpage/photosynthetic-
2010 Nature Education
cells-14025371
מקור המים לצמח הוא בלחות הקרקע – גורם מווסת לפתיחה וסגירה של
פיוניות.
השפעת הגידול בריכוז הפד"ח על שטפונות
ריכוז פד"ח שכיח
ריכוז פד"ח גבוה
זמינות המים לצמח בקרקע
הולכת פיוניות
מים בלתי
מנוצלים
ניצול האנרגיה שנקלטה בפוטוסינתזה
= Aאנרגיה מוטמעת
A=P+R
= Rהשקעת אנרגיה בנשימה )(respiration
= Pהשקעת אנרגיה בייצור רקמה )(production
זרימת אנרגיה בטבע
R
R
R
R
R
הטרוטרופיים ( = heteroשונה)
כל בעלי-החיים ,הפטריות ומרבית החיידקים הם הטרוטרופיים ,כלומר
נזקקים לאספקת חומרים אורגנים מסביבבתם ,כיוון שאינם מסוגלים לנצל
את אנרגיית האור.
אנרגיית אור
אוטוטרופיים – יצרנים )(producers
הטרוטרופיים – צרכנים )(consumers
צרכן
רביעי
במעמד
מיוחד -
מפרק
צרכן שני
צרכן שלישי
יצרן
צרכן ראשון
הטרוטרופיים
)food web( מארג מזון
Chairas, D..D. 2010. Environmental science
שרשרת מזון ()food chain
שרשרת המזון מהווה סט של רצף הזנה בתוך מארג מזון ()food web
Chairas, D..D. 2010. Environmental science
מארג מזון מובנה מרמות הזנה
יצרנים primary producers
צרכנים ראשוניים primary consumers
צרכנים שניוניים secondary consumers
צרכנים שלישוניים tertiary consumers
מפרקים decomposers
מארג מזון מובנה מרמות יצרנות שונות
יצרנים primary producers
יצרנים שניוניים secondary consumers
יצרנים שלישוניים tertiary consumers
שיטות הזנה שונות מאפיינות צרכנים שונים ברמות הזנה שונות
הרביוורים ) – (herbivoresאוכלי צמחים
קרניוורים ( – )carnivoresאוכלי בשר
דטריטיוורים ) – (detritivoresאוכלי שיירים (פגרים)
אומניוורים ) – (omnivoresאוכלי כל
מפרקים ( – )decomposersמפרקים את החומר האורגני
למרכיביו האי-אורגניים.
Environmental science: the way the world works
By Bernard J. Nebel, Richard T. Wright 1993
זרימת האנרגיה בטבע
פרמטרים בתחשיבי אנרגיה של צרכנים
אינו
מוטמע מוטמע ()A
C=P+R+U+F
הוצאת צואה
(חומרים שאינם
מעוכלים)
Fecal wasted
נשימה
הפרשת
חומצות
Respiration
אמיניות בלתי
נצילות
Undigestad
)(Urin
ייצור
מזון נצרך
Consumed Production
R
P
F+U
C
Beinke, A. 2010. Nature Education Knowledge 1, 5.
פוטנציאל נעכלות )A:C (food digestibility
מבוטא באמצעות ,A:Cשיעור החומר המוטמע ( )Aמהחומר הנצרך (.)C
פוטנציאל הנעכלות משתנה בין אורגניזמים שונים ובין מזונות שונים.
פוטנציאל הנעכלות של רקמות צמחיות נמוך בהשוואה לרקמות בעלי חיים.
פוטנציאל הנעכלות בקבוצת הדטריוווריים והמיקרוביווריים נמוך בהשוואה
להרביווריים וקרניבוריים
80%
10%
דטריטיווריים < מיקרוביווריים < הרביווריים < קרניוורים
צואה
פירוק מהיר
פוטנציאל יצרנות )P:A (production efficiency
מבוטא באמצעות ,P:Aשיעור החומר המוטמע מהחומר הנצרך
שוסטר ,א ,.רידג' ,א ,.בל ,מ .ריטה ,ע .2009 .אקולוגיה ,יחידה .1
Slide 11
זרימת אנרגיה וביומסה בטבע
אנרגיית אור
צמח
טורף
אוכל נבלות
מפרק
אוכל צמחים
זרימת האנגיה בטבע
מקור אי אורגני+ אור
אורגניזמים
Environmental science: the way the world works
By Bernard J. Nebel, Richard T. Wright 1993
חום
מיון האורגניזמים לפי האופן שבו הם משיגים אנרגיה
אוטוטרופיים ) (autothrophsמייצרים את מזונם מאנרגיה
ומקורות אי-אורגניים.
בטבע,
אנרגיהאורגניות
מתרכובות
הטרוטרופיים ) (heterothropsניזונים
זרימת
שמקורן אוטוטרופי
הטרוטרופים )(heterothrophs
אוטוטרופים (autothrophs
אוטוטרופים ( = autoעצמי thropon ,מזון)
האור הוא מקור האנרגיה הנפוץ ביותר לשימוש של אוטוטרופים בביוספרה
פוטואוטוטרופים/פוטוסינתטיים – מנצלים את האור כמקור אנרגיה .בעיקר
צמחים ירוקים אך גם כמה קבוצות חיידקים.
צמחים (איקריוטיים) ,וחיידקים כחוליים (פרוקריוטיים) מהווים את המקור
העיקרי לחמצן האטמוספרי.
חיידקים פוטוסינתטיים מתקיימים בסביבות דלות חמצן ,בעוצמת אור נמוכה
(שאינה מספקת לגידול צמחים) ,ואינם משחררים חמצן לאטמוספירה.
כימואוטוטרופים/כימוסינתטיים – מיקרואורגניזמים נפוצים בסביבות אירוביות
(אווירניות) אשר מנצלים תרכובות כימיות כמקור אנרגיה (מתקיימים אף
בעלטה מוחלטת) .הללו מחמצנים תרכובות כימיות ומנצלים את האנרגיה
המשתחררת.
חיידקים כימוסינתטיים משחקים תפקיד חשוב במיחזור החומרים בטבע
(חנקן ,גפרית ,מימן ,מתאן וברזל) ,ואחראים על קיומם של מערכות
אקולוגיות באזורי נביעה הידרוטרמיים במעמקי האוקייאנוסים.
Science
Science
Science
Science
חשיבות הצמח להזנה ולאנרגיה
שתי הבעיות העיקריות שהאנושות ניצבת בפניהן כיום:
א .בעיית המזון
ב .בעיית האנרגיה
הצמחים הם מקור ההזנה לאדם ולשאר ההטרוטרופים
בבעלי חיים קיימים אינזמים שהופכים חומצות אמינו האחת לשניה ,אך לא
קיימים אינזימים שיכולים לקלוט חנקן ולקבע אותו בפחמימה לשם יצירת
חומצה אמינית ,הללו קיימים רק בצמחים .לכן ,הצמחים הם גם המקור
היחידי לא רק לאנרגיה ופחמימות אלא גם לחלבונים.
תהליך הפוטוסינתזה בצמח מלווה ביצירת מולקולות עתירות אנרגיה.
במשך שנות קיומו של העולם נצברו תרכובות אורגניות לאנרגיה פוסילית
בתצורה של פחם ,שמקורו בחומר צמחי ושמן אדמה (נפט ותוצריו) שמקורו
בבעלי חיים .האנרגיה הפוסילית בינתיים ,מהווה את מקור האנרגיה
העיקרי להנעת גלגלי התעשיה והתחבורה.
תפקיד האור בצמח
האור משמש לשני תפקידים חיוניים בצמח:
א .סמן ) (signalחיצוני לתהליכי התפתחות בצמח ,בעיקר כתלות
בהתקצרות והארכת יום )(photoperiod signal
ב .האור מהווה מקור אנרגיה לתהליך הפוטוסינתזה )(photosinthesis
מדוע האור מהווה סמן עיקרי לתהליכי התפתחות כמו נביטה ,פריחה
ושלכת ולא סמנים אחרים כמו רטיבות וטמפרטורה?
פוטוסינתזה )(photosynthesis
אנרגיית אור
6H20+6CO2
C6H1206+6O2
תהליך התמרת אנרגיית אור לאנרגיה כימית ,המנוצלת לקיבוע פד"ח
לשם יצירת פחמימות מתבצעת על ידי פגמנט ירוק – מולקולת
כלורופיל בכלורופלאסט.
בקליטת האור משתתפים פיגמנטים נוספים (צהובים עד כתומים) ,אך
התמרת אנרגיית האור לאנרגיה כימית מתבצעת על ידי כלורופיל.
.) מהווה מקור לאטומי הפחמן בפוטוסינתזה388ppm( הפד"ח האטמוספרי
(stomata) חילוף הגזים בצמח מתבצע באברונים הנקראים פיוניות
Jérome Giraudat, Jeffrey Leung, Sylvain Merlot, Christiane Valon
www.isv.cnrs-gif.fr/jg/themegb.html
מדוע קשה לחקור את השלבים בתהליך הפוטוסיתזה?
מהרגע שמולקולת הכלורופיל קולטת את האור ,ועד שהאנרגיה עוברת למולקולה אחרת,
עוברות 10-15שניות.
http://www.nature.com/scitable/topicpage/photosynthetic-
2010 Nature Education
cells-14025371
מקור המים לצמח הוא בלחות הקרקע – גורם מווסת לפתיחה וסגירה של
פיוניות.
השפעת הגידול בריכוז הפד"ח על שטפונות
ריכוז פד"ח שכיח
ריכוז פד"ח גבוה
זמינות המים לצמח בקרקע
הולכת פיוניות
מים בלתי
מנוצלים
ניצול האנרגיה שנקלטה בפוטוסינתזה
= Aאנרגיה מוטמעת
A=P+R
= Rהשקעת אנרגיה בנשימה )(respiration
= Pהשקעת אנרגיה בייצור רקמה )(production
זרימת אנרגיה בטבע
R
R
R
R
R
הטרוטרופיים ( = heteroשונה)
כל בעלי-החיים ,הפטריות ומרבית החיידקים הם הטרוטרופיים ,כלומר
נזקקים לאספקת חומרים אורגנים מסביבבתם ,כיוון שאינם מסוגלים לנצל
את אנרגיית האור.
אנרגיית אור
אוטוטרופיים – יצרנים )(producers
הטרוטרופיים – צרכנים )(consumers
צרכן
רביעי
במעמד
מיוחד -
מפרק
צרכן שני
צרכן שלישי
יצרן
צרכן ראשון
הטרוטרופיים
)food web( מארג מזון
Chairas, D..D. 2010. Environmental science
שרשרת מזון ()food chain
שרשרת המזון מהווה סט של רצף הזנה בתוך מארג מזון ()food web
Chairas, D..D. 2010. Environmental science
מארג מזון מובנה מרמות הזנה
יצרנים primary producers
צרכנים ראשוניים primary consumers
צרכנים שניוניים secondary consumers
צרכנים שלישוניים tertiary consumers
מפרקים decomposers
מארג מזון מובנה מרמות יצרנות שונות
יצרנים primary producers
יצרנים שניוניים secondary consumers
יצרנים שלישוניים tertiary consumers
שיטות הזנה שונות מאפיינות צרכנים שונים ברמות הזנה שונות
הרביוורים ) – (herbivoresאוכלי צמחים
קרניוורים ( – )carnivoresאוכלי בשר
דטריטיוורים ) – (detritivoresאוכלי שיירים (פגרים)
אומניוורים ) – (omnivoresאוכלי כל
מפרקים ( – )decomposersמפרקים את החומר האורגני
למרכיביו האי-אורגניים.
Environmental science: the way the world works
By Bernard J. Nebel, Richard T. Wright 1993
זרימת האנרגיה בטבע
פרמטרים בתחשיבי אנרגיה של צרכנים
אינו
מוטמע מוטמע ()A
C=P+R+U+F
הוצאת צואה
(חומרים שאינם
מעוכלים)
Fecal wasted
נשימה
הפרשת
חומצות
Respiration
אמיניות בלתי
נצילות
Undigestad
)(Urin
ייצור
מזון נצרך
Consumed Production
R
P
F+U
C
Beinke, A. 2010. Nature Education Knowledge 1, 5.
פוטנציאל נעכלות )A:C (food digestibility
מבוטא באמצעות ,A:Cשיעור החומר המוטמע ( )Aמהחומר הנצרך (.)C
פוטנציאל הנעכלות משתנה בין אורגניזמים שונים ובין מזונות שונים.
פוטנציאל הנעכלות של רקמות צמחיות נמוך בהשוואה לרקמות בעלי חיים.
פוטנציאל הנעכלות בקבוצת הדטריוווריים והמיקרוביווריים נמוך בהשוואה
להרביווריים וקרניבוריים
80%
10%
דטריטיווריים < מיקרוביווריים < הרביווריים < קרניוורים
צואה
פירוק מהיר
פוטנציאל יצרנות )P:A (production efficiency
מבוטא באמצעות ,P:Aשיעור החומר המוטמע מהחומר הנצרך
שוסטר ,א ,.רידג' ,א ,.בל ,מ .ריטה ,ע .2009 .אקולוגיה ,יחידה .1
Slide 12
זרימת אנרגיה וביומסה בטבע
אנרגיית אור
צמח
טורף
אוכל נבלות
מפרק
אוכל צמחים
זרימת האנגיה בטבע
מקור אי אורגני+ אור
אורגניזמים
Environmental science: the way the world works
By Bernard J. Nebel, Richard T. Wright 1993
חום
מיון האורגניזמים לפי האופן שבו הם משיגים אנרגיה
אוטוטרופיים ) (autothrophsמייצרים את מזונם מאנרגיה
ומקורות אי-אורגניים.
בטבע,
אנרגיהאורגניות
מתרכובות
הטרוטרופיים ) (heterothropsניזונים
זרימת
שמקורן אוטוטרופי
הטרוטרופים )(heterothrophs
אוטוטרופים (autothrophs
אוטוטרופים ( = autoעצמי thropon ,מזון)
האור הוא מקור האנרגיה הנפוץ ביותר לשימוש של אוטוטרופים בביוספרה
פוטואוטוטרופים/פוטוסינתטיים – מנצלים את האור כמקור אנרגיה .בעיקר
צמחים ירוקים אך גם כמה קבוצות חיידקים.
צמחים (איקריוטיים) ,וחיידקים כחוליים (פרוקריוטיים) מהווים את המקור
העיקרי לחמצן האטמוספרי.
חיידקים פוטוסינתטיים מתקיימים בסביבות דלות חמצן ,בעוצמת אור נמוכה
(שאינה מספקת לגידול צמחים) ,ואינם משחררים חמצן לאטמוספירה.
כימואוטוטרופים/כימוסינתטיים – מיקרואורגניזמים נפוצים בסביבות אירוביות
(אווירניות) אשר מנצלים תרכובות כימיות כמקור אנרגיה (מתקיימים אף
בעלטה מוחלטת) .הללו מחמצנים תרכובות כימיות ומנצלים את האנרגיה
המשתחררת.
חיידקים כימוסינתטיים משחקים תפקיד חשוב במיחזור החומרים בטבע
(חנקן ,גפרית ,מימן ,מתאן וברזל) ,ואחראים על קיומם של מערכות
אקולוגיות באזורי נביעה הידרוטרמיים במעמקי האוקייאנוסים.
Science
Science
Science
Science
חשיבות הצמח להזנה ולאנרגיה
שתי הבעיות העיקריות שהאנושות ניצבת בפניהן כיום:
א .בעיית המזון
ב .בעיית האנרגיה
הצמחים הם מקור ההזנה לאדם ולשאר ההטרוטרופים
בבעלי חיים קיימים אינזמים שהופכים חומצות אמינו האחת לשניה ,אך לא
קיימים אינזימים שיכולים לקלוט חנקן ולקבע אותו בפחמימה לשם יצירת
חומצה אמינית ,הללו קיימים רק בצמחים .לכן ,הצמחים הם גם המקור
היחידי לא רק לאנרגיה ופחמימות אלא גם לחלבונים.
תהליך הפוטוסינתזה בצמח מלווה ביצירת מולקולות עתירות אנרגיה.
במשך שנות קיומו של העולם נצברו תרכובות אורגניות לאנרגיה פוסילית
בתצורה של פחם ,שמקורו בחומר צמחי ושמן אדמה (נפט ותוצריו) שמקורו
בבעלי חיים .האנרגיה הפוסילית בינתיים ,מהווה את מקור האנרגיה
העיקרי להנעת גלגלי התעשיה והתחבורה.
תפקיד האור בצמח
האור משמש לשני תפקידים חיוניים בצמח:
א .סמן ) (signalחיצוני לתהליכי התפתחות בצמח ,בעיקר כתלות
בהתקצרות והארכת יום )(photoperiod signal
ב .האור מהווה מקור אנרגיה לתהליך הפוטוסינתזה )(photosinthesis
מדוע האור מהווה סמן עיקרי לתהליכי התפתחות כמו נביטה ,פריחה
ושלכת ולא סמנים אחרים כמו רטיבות וטמפרטורה?
פוטוסינתזה )(photosynthesis
אנרגיית אור
6H20+6CO2
C6H1206+6O2
תהליך התמרת אנרגיית אור לאנרגיה כימית ,המנוצלת לקיבוע פד"ח
לשם יצירת פחמימות מתבצעת על ידי פגמנט ירוק – מולקולת
כלורופיל בכלורופלאסט.
בקליטת האור משתתפים פיגמנטים נוספים (צהובים עד כתומים) ,אך
התמרת אנרגיית האור לאנרגיה כימית מתבצעת על ידי כלורופיל.
.) מהווה מקור לאטומי הפחמן בפוטוסינתזה388ppm( הפד"ח האטמוספרי
(stomata) חילוף הגזים בצמח מתבצע באברונים הנקראים פיוניות
Jérome Giraudat, Jeffrey Leung, Sylvain Merlot, Christiane Valon
www.isv.cnrs-gif.fr/jg/themegb.html
מדוע קשה לחקור את השלבים בתהליך הפוטוסיתזה?
מהרגע שמולקולת הכלורופיל קולטת את האור ,ועד שהאנרגיה עוברת למולקולה אחרת,
עוברות 10-15שניות.
http://www.nature.com/scitable/topicpage/photosynthetic-
2010 Nature Education
cells-14025371
מקור המים לצמח הוא בלחות הקרקע – גורם מווסת לפתיחה וסגירה של
פיוניות.
השפעת הגידול בריכוז הפד"ח על שטפונות
ריכוז פד"ח שכיח
ריכוז פד"ח גבוה
זמינות המים לצמח בקרקע
הולכת פיוניות
מים בלתי
מנוצלים
ניצול האנרגיה שנקלטה בפוטוסינתזה
= Aאנרגיה מוטמעת
A=P+R
= Rהשקעת אנרגיה בנשימה )(respiration
= Pהשקעת אנרגיה בייצור רקמה )(production
זרימת אנרגיה בטבע
R
R
R
R
R
הטרוטרופיים ( = heteroשונה)
כל בעלי-החיים ,הפטריות ומרבית החיידקים הם הטרוטרופיים ,כלומר
נזקקים לאספקת חומרים אורגנים מסביבבתם ,כיוון שאינם מסוגלים לנצל
את אנרגיית האור.
אנרגיית אור
אוטוטרופיים – יצרנים )(producers
הטרוטרופיים – צרכנים )(consumers
צרכן
רביעי
במעמד
מיוחד -
מפרק
צרכן שני
צרכן שלישי
יצרן
צרכן ראשון
הטרוטרופיים
)food web( מארג מזון
Chairas, D..D. 2010. Environmental science
שרשרת מזון ()food chain
שרשרת המזון מהווה סט של רצף הזנה בתוך מארג מזון ()food web
Chairas, D..D. 2010. Environmental science
מארג מזון מובנה מרמות הזנה
יצרנים primary producers
צרכנים ראשוניים primary consumers
צרכנים שניוניים secondary consumers
צרכנים שלישוניים tertiary consumers
מפרקים decomposers
מארג מזון מובנה מרמות יצרנות שונות
יצרנים primary producers
יצרנים שניוניים secondary consumers
יצרנים שלישוניים tertiary consumers
שיטות הזנה שונות מאפיינות צרכנים שונים ברמות הזנה שונות
הרביוורים ) – (herbivoresאוכלי צמחים
קרניוורים ( – )carnivoresאוכלי בשר
דטריטיוורים ) – (detritivoresאוכלי שיירים (פגרים)
אומניוורים ) – (omnivoresאוכלי כל
מפרקים ( – )decomposersמפרקים את החומר האורגני
למרכיביו האי-אורגניים.
Environmental science: the way the world works
By Bernard J. Nebel, Richard T. Wright 1993
זרימת האנרגיה בטבע
פרמטרים בתחשיבי אנרגיה של צרכנים
אינו
מוטמע מוטמע ()A
C=P+R+U+F
הוצאת צואה
(חומרים שאינם
מעוכלים)
Fecal wasted
נשימה
הפרשת
חומצות
Respiration
אמיניות בלתי
נצילות
Undigestad
)(Urin
ייצור
מזון נצרך
Consumed Production
R
P
F+U
C
Beinke, A. 2010. Nature Education Knowledge 1, 5.
פוטנציאל נעכלות )A:C (food digestibility
מבוטא באמצעות ,A:Cשיעור החומר המוטמע ( )Aמהחומר הנצרך (.)C
פוטנציאל הנעכלות משתנה בין אורגניזמים שונים ובין מזונות שונים.
פוטנציאל הנעכלות של רקמות צמחיות נמוך בהשוואה לרקמות בעלי חיים.
פוטנציאל הנעכלות בקבוצת הדטריוווריים והמיקרוביווריים נמוך בהשוואה
להרביווריים וקרניבוריים
80%
10%
דטריטיווריים < מיקרוביווריים < הרביווריים < קרניוורים
צואה
פירוק מהיר
פוטנציאל יצרנות )P:A (production efficiency
מבוטא באמצעות ,P:Aשיעור החומר המוטמע מהחומר הנצרך
שוסטר ,א ,.רידג' ,א ,.בל ,מ .ריטה ,ע .2009 .אקולוגיה ,יחידה .1
Slide 13
זרימת אנרגיה וביומסה בטבע
אנרגיית אור
צמח
טורף
אוכל נבלות
מפרק
אוכל צמחים
זרימת האנגיה בטבע
מקור אי אורגני+ אור
אורגניזמים
Environmental science: the way the world works
By Bernard J. Nebel, Richard T. Wright 1993
חום
מיון האורגניזמים לפי האופן שבו הם משיגים אנרגיה
אוטוטרופיים ) (autothrophsמייצרים את מזונם מאנרגיה
ומקורות אי-אורגניים.
בטבע,
אנרגיהאורגניות
מתרכובות
הטרוטרופיים ) (heterothropsניזונים
זרימת
שמקורן אוטוטרופי
הטרוטרופים )(heterothrophs
אוטוטרופים (autothrophs
אוטוטרופים ( = autoעצמי thropon ,מזון)
האור הוא מקור האנרגיה הנפוץ ביותר לשימוש של אוטוטרופים בביוספרה
פוטואוטוטרופים/פוטוסינתטיים – מנצלים את האור כמקור אנרגיה .בעיקר
צמחים ירוקים אך גם כמה קבוצות חיידקים.
צמחים (איקריוטיים) ,וחיידקים כחוליים (פרוקריוטיים) מהווים את המקור
העיקרי לחמצן האטמוספרי.
חיידקים פוטוסינתטיים מתקיימים בסביבות דלות חמצן ,בעוצמת אור נמוכה
(שאינה מספקת לגידול צמחים) ,ואינם משחררים חמצן לאטמוספירה.
כימואוטוטרופים/כימוסינתטיים – מיקרואורגניזמים נפוצים בסביבות אירוביות
(אווירניות) אשר מנצלים תרכובות כימיות כמקור אנרגיה (מתקיימים אף
בעלטה מוחלטת) .הללו מחמצנים תרכובות כימיות ומנצלים את האנרגיה
המשתחררת.
חיידקים כימוסינתטיים משחקים תפקיד חשוב במיחזור החומרים בטבע
(חנקן ,גפרית ,מימן ,מתאן וברזל) ,ואחראים על קיומם של מערכות
אקולוגיות באזורי נביעה הידרוטרמיים במעמקי האוקייאנוסים.
Science
Science
Science
Science
חשיבות הצמח להזנה ולאנרגיה
שתי הבעיות העיקריות שהאנושות ניצבת בפניהן כיום:
א .בעיית המזון
ב .בעיית האנרגיה
הצמחים הם מקור ההזנה לאדם ולשאר ההטרוטרופים
בבעלי חיים קיימים אינזמים שהופכים חומצות אמינו האחת לשניה ,אך לא
קיימים אינזימים שיכולים לקלוט חנקן ולקבע אותו בפחמימה לשם יצירת
חומצה אמינית ,הללו קיימים רק בצמחים .לכן ,הצמחים הם גם המקור
היחידי לא רק לאנרגיה ופחמימות אלא גם לחלבונים.
תהליך הפוטוסינתזה בצמח מלווה ביצירת מולקולות עתירות אנרגיה.
במשך שנות קיומו של העולם נצברו תרכובות אורגניות לאנרגיה פוסילית
בתצורה של פחם ,שמקורו בחומר צמחי ושמן אדמה (נפט ותוצריו) שמקורו
בבעלי חיים .האנרגיה הפוסילית בינתיים ,מהווה את מקור האנרגיה
העיקרי להנעת גלגלי התעשיה והתחבורה.
תפקיד האור בצמח
האור משמש לשני תפקידים חיוניים בצמח:
א .סמן ) (signalחיצוני לתהליכי התפתחות בצמח ,בעיקר כתלות
בהתקצרות והארכת יום )(photoperiod signal
ב .האור מהווה מקור אנרגיה לתהליך הפוטוסינתזה )(photosinthesis
מדוע האור מהווה סמן עיקרי לתהליכי התפתחות כמו נביטה ,פריחה
ושלכת ולא סמנים אחרים כמו רטיבות וטמפרטורה?
פוטוסינתזה )(photosynthesis
אנרגיית אור
6H20+6CO2
C6H1206+6O2
תהליך התמרת אנרגיית אור לאנרגיה כימית ,המנוצלת לקיבוע פד"ח
לשם יצירת פחמימות מתבצעת על ידי פגמנט ירוק – מולקולת
כלורופיל בכלורופלאסט.
בקליטת האור משתתפים פיגמנטים נוספים (צהובים עד כתומים) ,אך
התמרת אנרגיית האור לאנרגיה כימית מתבצעת על ידי כלורופיל.
.) מהווה מקור לאטומי הפחמן בפוטוסינתזה388ppm( הפד"ח האטמוספרי
(stomata) חילוף הגזים בצמח מתבצע באברונים הנקראים פיוניות
Jérome Giraudat, Jeffrey Leung, Sylvain Merlot, Christiane Valon
www.isv.cnrs-gif.fr/jg/themegb.html
מדוע קשה לחקור את השלבים בתהליך הפוטוסיתזה?
מהרגע שמולקולת הכלורופיל קולטת את האור ,ועד שהאנרגיה עוברת למולקולה אחרת,
עוברות 10-15שניות.
http://www.nature.com/scitable/topicpage/photosynthetic-
2010 Nature Education
cells-14025371
מקור המים לצמח הוא בלחות הקרקע – גורם מווסת לפתיחה וסגירה של
פיוניות.
השפעת הגידול בריכוז הפד"ח על שטפונות
ריכוז פד"ח שכיח
ריכוז פד"ח גבוה
זמינות המים לצמח בקרקע
הולכת פיוניות
מים בלתי
מנוצלים
ניצול האנרגיה שנקלטה בפוטוסינתזה
= Aאנרגיה מוטמעת
A=P+R
= Rהשקעת אנרגיה בנשימה )(respiration
= Pהשקעת אנרגיה בייצור רקמה )(production
זרימת אנרגיה בטבע
R
R
R
R
R
הטרוטרופיים ( = heteroשונה)
כל בעלי-החיים ,הפטריות ומרבית החיידקים הם הטרוטרופיים ,כלומר
נזקקים לאספקת חומרים אורגנים מסביבבתם ,כיוון שאינם מסוגלים לנצל
את אנרגיית האור.
אנרגיית אור
אוטוטרופיים – יצרנים )(producers
הטרוטרופיים – צרכנים )(consumers
צרכן
רביעי
במעמד
מיוחד -
מפרק
צרכן שני
צרכן שלישי
יצרן
צרכן ראשון
הטרוטרופיים
)food web( מארג מזון
Chairas, D..D. 2010. Environmental science
שרשרת מזון ()food chain
שרשרת המזון מהווה סט של רצף הזנה בתוך מארג מזון ()food web
Chairas, D..D. 2010. Environmental science
מארג מזון מובנה מרמות הזנה
יצרנים primary producers
צרכנים ראשוניים primary consumers
צרכנים שניוניים secondary consumers
צרכנים שלישוניים tertiary consumers
מפרקים decomposers
מארג מזון מובנה מרמות יצרנות שונות
יצרנים primary producers
יצרנים שניוניים secondary consumers
יצרנים שלישוניים tertiary consumers
שיטות הזנה שונות מאפיינות צרכנים שונים ברמות הזנה שונות
הרביוורים ) – (herbivoresאוכלי צמחים
קרניוורים ( – )carnivoresאוכלי בשר
דטריטיוורים ) – (detritivoresאוכלי שיירים (פגרים)
אומניוורים ) – (omnivoresאוכלי כל
מפרקים ( – )decomposersמפרקים את החומר האורגני
למרכיביו האי-אורגניים.
Environmental science: the way the world works
By Bernard J. Nebel, Richard T. Wright 1993
זרימת האנרגיה בטבע
פרמטרים בתחשיבי אנרגיה של צרכנים
אינו
מוטמע מוטמע ()A
C=P+R+U+F
הוצאת צואה
(חומרים שאינם
מעוכלים)
Fecal wasted
נשימה
הפרשת
חומצות
Respiration
אמיניות בלתי
נצילות
Undigestad
)(Urin
ייצור
מזון נצרך
Consumed Production
R
P
F+U
C
Beinke, A. 2010. Nature Education Knowledge 1, 5.
פוטנציאל נעכלות )A:C (food digestibility
מבוטא באמצעות ,A:Cשיעור החומר המוטמע ( )Aמהחומר הנצרך (.)C
פוטנציאל הנעכלות משתנה בין אורגניזמים שונים ובין מזונות שונים.
פוטנציאל הנעכלות של רקמות צמחיות נמוך בהשוואה לרקמות בעלי חיים.
פוטנציאל הנעכלות בקבוצת הדטריוווריים והמיקרוביווריים נמוך בהשוואה
להרביווריים וקרניבוריים
80%
10%
דטריטיווריים < מיקרוביווריים < הרביווריים < קרניוורים
צואה
פירוק מהיר
פוטנציאל יצרנות )P:A (production efficiency
מבוטא באמצעות ,P:Aשיעור החומר המוטמע מהחומר הנצרך
שוסטר ,א ,.רידג' ,א ,.בל ,מ .ריטה ,ע .2009 .אקולוגיה ,יחידה .1
Slide 14
זרימת אנרגיה וביומסה בטבע
אנרגיית אור
צמח
טורף
אוכל נבלות
מפרק
אוכל צמחים
זרימת האנגיה בטבע
מקור אי אורגני+ אור
אורגניזמים
Environmental science: the way the world works
By Bernard J. Nebel, Richard T. Wright 1993
חום
מיון האורגניזמים לפי האופן שבו הם משיגים אנרגיה
אוטוטרופיים ) (autothrophsמייצרים את מזונם מאנרגיה
ומקורות אי-אורגניים.
בטבע,
אנרגיהאורגניות
מתרכובות
הטרוטרופיים ) (heterothropsניזונים
זרימת
שמקורן אוטוטרופי
הטרוטרופים )(heterothrophs
אוטוטרופים (autothrophs
אוטוטרופים ( = autoעצמי thropon ,מזון)
האור הוא מקור האנרגיה הנפוץ ביותר לשימוש של אוטוטרופים בביוספרה
פוטואוטוטרופים/פוטוסינתטיים – מנצלים את האור כמקור אנרגיה .בעיקר
צמחים ירוקים אך גם כמה קבוצות חיידקים.
צמחים (איקריוטיים) ,וחיידקים כחוליים (פרוקריוטיים) מהווים את המקור
העיקרי לחמצן האטמוספרי.
חיידקים פוטוסינתטיים מתקיימים בסביבות דלות חמצן ,בעוצמת אור נמוכה
(שאינה מספקת לגידול צמחים) ,ואינם משחררים חמצן לאטמוספירה.
כימואוטוטרופים/כימוסינתטיים – מיקרואורגניזמים נפוצים בסביבות אירוביות
(אווירניות) אשר מנצלים תרכובות כימיות כמקור אנרגיה (מתקיימים אף
בעלטה מוחלטת) .הללו מחמצנים תרכובות כימיות ומנצלים את האנרגיה
המשתחררת.
חיידקים כימוסינתטיים משחקים תפקיד חשוב במיחזור החומרים בטבע
(חנקן ,גפרית ,מימן ,מתאן וברזל) ,ואחראים על קיומם של מערכות
אקולוגיות באזורי נביעה הידרוטרמיים במעמקי האוקייאנוסים.
Science
Science
Science
Science
חשיבות הצמח להזנה ולאנרגיה
שתי הבעיות העיקריות שהאנושות ניצבת בפניהן כיום:
א .בעיית המזון
ב .בעיית האנרגיה
הצמחים הם מקור ההזנה לאדם ולשאר ההטרוטרופים
בבעלי חיים קיימים אינזמים שהופכים חומצות אמינו האחת לשניה ,אך לא
קיימים אינזימים שיכולים לקלוט חנקן ולקבע אותו בפחמימה לשם יצירת
חומצה אמינית ,הללו קיימים רק בצמחים .לכן ,הצמחים הם גם המקור
היחידי לא רק לאנרגיה ופחמימות אלא גם לחלבונים.
תהליך הפוטוסינתזה בצמח מלווה ביצירת מולקולות עתירות אנרגיה.
במשך שנות קיומו של העולם נצברו תרכובות אורגניות לאנרגיה פוסילית
בתצורה של פחם ,שמקורו בחומר צמחי ושמן אדמה (נפט ותוצריו) שמקורו
בבעלי חיים .האנרגיה הפוסילית בינתיים ,מהווה את מקור האנרגיה
העיקרי להנעת גלגלי התעשיה והתחבורה.
תפקיד האור בצמח
האור משמש לשני תפקידים חיוניים בצמח:
א .סמן ) (signalחיצוני לתהליכי התפתחות בצמח ,בעיקר כתלות
בהתקצרות והארכת יום )(photoperiod signal
ב .האור מהווה מקור אנרגיה לתהליך הפוטוסינתזה )(photosinthesis
מדוע האור מהווה סמן עיקרי לתהליכי התפתחות כמו נביטה ,פריחה
ושלכת ולא סמנים אחרים כמו רטיבות וטמפרטורה?
פוטוסינתזה )(photosynthesis
אנרגיית אור
6H20+6CO2
C6H1206+6O2
תהליך התמרת אנרגיית אור לאנרגיה כימית ,המנוצלת לקיבוע פד"ח
לשם יצירת פחמימות מתבצעת על ידי פגמנט ירוק – מולקולת
כלורופיל בכלורופלאסט.
בקליטת האור משתתפים פיגמנטים נוספים (צהובים עד כתומים) ,אך
התמרת אנרגיית האור לאנרגיה כימית מתבצעת על ידי כלורופיל.
.) מהווה מקור לאטומי הפחמן בפוטוסינתזה388ppm( הפד"ח האטמוספרי
(stomata) חילוף הגזים בצמח מתבצע באברונים הנקראים פיוניות
Jérome Giraudat, Jeffrey Leung, Sylvain Merlot, Christiane Valon
www.isv.cnrs-gif.fr/jg/themegb.html
מדוע קשה לחקור את השלבים בתהליך הפוטוסיתזה?
מהרגע שמולקולת הכלורופיל קולטת את האור ,ועד שהאנרגיה עוברת למולקולה אחרת,
עוברות 10-15שניות.
http://www.nature.com/scitable/topicpage/photosynthetic-
2010 Nature Education
cells-14025371
מקור המים לצמח הוא בלחות הקרקע – גורם מווסת לפתיחה וסגירה של
פיוניות.
השפעת הגידול בריכוז הפד"ח על שטפונות
ריכוז פד"ח שכיח
ריכוז פד"ח גבוה
זמינות המים לצמח בקרקע
הולכת פיוניות
מים בלתי
מנוצלים
ניצול האנרגיה שנקלטה בפוטוסינתזה
= Aאנרגיה מוטמעת
A=P+R
= Rהשקעת אנרגיה בנשימה )(respiration
= Pהשקעת אנרגיה בייצור רקמה )(production
זרימת אנרגיה בטבע
R
R
R
R
R
הטרוטרופיים ( = heteroשונה)
כל בעלי-החיים ,הפטריות ומרבית החיידקים הם הטרוטרופיים ,כלומר
נזקקים לאספקת חומרים אורגנים מסביבבתם ,כיוון שאינם מסוגלים לנצל
את אנרגיית האור.
אנרגיית אור
אוטוטרופיים – יצרנים )(producers
הטרוטרופיים – צרכנים )(consumers
צרכן
רביעי
במעמד
מיוחד -
מפרק
צרכן שני
צרכן שלישי
יצרן
צרכן ראשון
הטרוטרופיים
)food web( מארג מזון
Chairas, D..D. 2010. Environmental science
שרשרת מזון ()food chain
שרשרת המזון מהווה סט של רצף הזנה בתוך מארג מזון ()food web
Chairas, D..D. 2010. Environmental science
מארג מזון מובנה מרמות הזנה
יצרנים primary producers
צרכנים ראשוניים primary consumers
צרכנים שניוניים secondary consumers
צרכנים שלישוניים tertiary consumers
מפרקים decomposers
מארג מזון מובנה מרמות יצרנות שונות
יצרנים primary producers
יצרנים שניוניים secondary consumers
יצרנים שלישוניים tertiary consumers
שיטות הזנה שונות מאפיינות צרכנים שונים ברמות הזנה שונות
הרביוורים ) – (herbivoresאוכלי צמחים
קרניוורים ( – )carnivoresאוכלי בשר
דטריטיוורים ) – (detritivoresאוכלי שיירים (פגרים)
אומניוורים ) – (omnivoresאוכלי כל
מפרקים ( – )decomposersמפרקים את החומר האורגני
למרכיביו האי-אורגניים.
Environmental science: the way the world works
By Bernard J. Nebel, Richard T. Wright 1993
זרימת האנרגיה בטבע
פרמטרים בתחשיבי אנרגיה של צרכנים
אינו
מוטמע מוטמע ()A
C=P+R+U+F
הוצאת צואה
(חומרים שאינם
מעוכלים)
Fecal wasted
נשימה
הפרשת
חומצות
Respiration
אמיניות בלתי
נצילות
Undigestad
)(Urin
ייצור
מזון נצרך
Consumed Production
R
P
F+U
C
Beinke, A. 2010. Nature Education Knowledge 1, 5.
פוטנציאל נעכלות )A:C (food digestibility
מבוטא באמצעות ,A:Cשיעור החומר המוטמע ( )Aמהחומר הנצרך (.)C
פוטנציאל הנעכלות משתנה בין אורגניזמים שונים ובין מזונות שונים.
פוטנציאל הנעכלות של רקמות צמחיות נמוך בהשוואה לרקמות בעלי חיים.
פוטנציאל הנעכלות בקבוצת הדטריוווריים והמיקרוביווריים נמוך בהשוואה
להרביווריים וקרניבוריים
80%
10%
דטריטיווריים < מיקרוביווריים < הרביווריים < קרניוורים
צואה
פירוק מהיר
פוטנציאל יצרנות )P:A (production efficiency
מבוטא באמצעות ,P:Aשיעור החומר המוטמע מהחומר הנצרך
שוסטר ,א ,.רידג' ,א ,.בל ,מ .ריטה ,ע .2009 .אקולוגיה ,יחידה .1
Slide 15
זרימת אנרגיה וביומסה בטבע
אנרגיית אור
צמח
טורף
אוכל נבלות
מפרק
אוכל צמחים
זרימת האנגיה בטבע
מקור אי אורגני+ אור
אורגניזמים
Environmental science: the way the world works
By Bernard J. Nebel, Richard T. Wright 1993
חום
מיון האורגניזמים לפי האופן שבו הם משיגים אנרגיה
אוטוטרופיים ) (autothrophsמייצרים את מזונם מאנרגיה
ומקורות אי-אורגניים.
בטבע,
אנרגיהאורגניות
מתרכובות
הטרוטרופיים ) (heterothropsניזונים
זרימת
שמקורן אוטוטרופי
הטרוטרופים )(heterothrophs
אוטוטרופים (autothrophs
אוטוטרופים ( = autoעצמי thropon ,מזון)
האור הוא מקור האנרגיה הנפוץ ביותר לשימוש של אוטוטרופים בביוספרה
פוטואוטוטרופים/פוטוסינתטיים – מנצלים את האור כמקור אנרגיה .בעיקר
צמחים ירוקים אך גם כמה קבוצות חיידקים.
צמחים (איקריוטיים) ,וחיידקים כחוליים (פרוקריוטיים) מהווים את המקור
העיקרי לחמצן האטמוספרי.
חיידקים פוטוסינתטיים מתקיימים בסביבות דלות חמצן ,בעוצמת אור נמוכה
(שאינה מספקת לגידול צמחים) ,ואינם משחררים חמצן לאטמוספירה.
כימואוטוטרופים/כימוסינתטיים – מיקרואורגניזמים נפוצים בסביבות אירוביות
(אווירניות) אשר מנצלים תרכובות כימיות כמקור אנרגיה (מתקיימים אף
בעלטה מוחלטת) .הללו מחמצנים תרכובות כימיות ומנצלים את האנרגיה
המשתחררת.
חיידקים כימוסינתטיים משחקים תפקיד חשוב במיחזור החומרים בטבע
(חנקן ,גפרית ,מימן ,מתאן וברזל) ,ואחראים על קיומם של מערכות
אקולוגיות באזורי נביעה הידרוטרמיים במעמקי האוקייאנוסים.
Science
Science
Science
Science
חשיבות הצמח להזנה ולאנרגיה
שתי הבעיות העיקריות שהאנושות ניצבת בפניהן כיום:
א .בעיית המזון
ב .בעיית האנרגיה
הצמחים הם מקור ההזנה לאדם ולשאר ההטרוטרופים
בבעלי חיים קיימים אינזמים שהופכים חומצות אמינו האחת לשניה ,אך לא
קיימים אינזימים שיכולים לקלוט חנקן ולקבע אותו בפחמימה לשם יצירת
חומצה אמינית ,הללו קיימים רק בצמחים .לכן ,הצמחים הם גם המקור
היחידי לא רק לאנרגיה ופחמימות אלא גם לחלבונים.
תהליך הפוטוסינתזה בצמח מלווה ביצירת מולקולות עתירות אנרגיה.
במשך שנות קיומו של העולם נצברו תרכובות אורגניות לאנרגיה פוסילית
בתצורה של פחם ,שמקורו בחומר צמחי ושמן אדמה (נפט ותוצריו) שמקורו
בבעלי חיים .האנרגיה הפוסילית בינתיים ,מהווה את מקור האנרגיה
העיקרי להנעת גלגלי התעשיה והתחבורה.
תפקיד האור בצמח
האור משמש לשני תפקידים חיוניים בצמח:
א .סמן ) (signalחיצוני לתהליכי התפתחות בצמח ,בעיקר כתלות
בהתקצרות והארכת יום )(photoperiod signal
ב .האור מהווה מקור אנרגיה לתהליך הפוטוסינתזה )(photosinthesis
מדוע האור מהווה סמן עיקרי לתהליכי התפתחות כמו נביטה ,פריחה
ושלכת ולא סמנים אחרים כמו רטיבות וטמפרטורה?
פוטוסינתזה )(photosynthesis
אנרגיית אור
6H20+6CO2
C6H1206+6O2
תהליך התמרת אנרגיית אור לאנרגיה כימית ,המנוצלת לקיבוע פד"ח
לשם יצירת פחמימות מתבצעת על ידי פגמנט ירוק – מולקולת
כלורופיל בכלורופלאסט.
בקליטת האור משתתפים פיגמנטים נוספים (צהובים עד כתומים) ,אך
התמרת אנרגיית האור לאנרגיה כימית מתבצעת על ידי כלורופיל.
.) מהווה מקור לאטומי הפחמן בפוטוסינתזה388ppm( הפד"ח האטמוספרי
(stomata) חילוף הגזים בצמח מתבצע באברונים הנקראים פיוניות
Jérome Giraudat, Jeffrey Leung, Sylvain Merlot, Christiane Valon
www.isv.cnrs-gif.fr/jg/themegb.html
מדוע קשה לחקור את השלבים בתהליך הפוטוסיתזה?
מהרגע שמולקולת הכלורופיל קולטת את האור ,ועד שהאנרגיה עוברת למולקולה אחרת,
עוברות 10-15שניות.
http://www.nature.com/scitable/topicpage/photosynthetic-
2010 Nature Education
cells-14025371
מקור המים לצמח הוא בלחות הקרקע – גורם מווסת לפתיחה וסגירה של
פיוניות.
השפעת הגידול בריכוז הפד"ח על שטפונות
ריכוז פד"ח שכיח
ריכוז פד"ח גבוה
זמינות המים לצמח בקרקע
הולכת פיוניות
מים בלתי
מנוצלים
ניצול האנרגיה שנקלטה בפוטוסינתזה
= Aאנרגיה מוטמעת
A=P+R
= Rהשקעת אנרגיה בנשימה )(respiration
= Pהשקעת אנרגיה בייצור רקמה )(production
זרימת אנרגיה בטבע
R
R
R
R
R
הטרוטרופיים ( = heteroשונה)
כל בעלי-החיים ,הפטריות ומרבית החיידקים הם הטרוטרופיים ,כלומר
נזקקים לאספקת חומרים אורגנים מסביבבתם ,כיוון שאינם מסוגלים לנצל
את אנרגיית האור.
אנרגיית אור
אוטוטרופיים – יצרנים )(producers
הטרוטרופיים – צרכנים )(consumers
צרכן
רביעי
במעמד
מיוחד -
מפרק
צרכן שני
צרכן שלישי
יצרן
צרכן ראשון
הטרוטרופיים
)food web( מארג מזון
Chairas, D..D. 2010. Environmental science
שרשרת מזון ()food chain
שרשרת המזון מהווה סט של רצף הזנה בתוך מארג מזון ()food web
Chairas, D..D. 2010. Environmental science
מארג מזון מובנה מרמות הזנה
יצרנים primary producers
צרכנים ראשוניים primary consumers
צרכנים שניוניים secondary consumers
צרכנים שלישוניים tertiary consumers
מפרקים decomposers
מארג מזון מובנה מרמות יצרנות שונות
יצרנים primary producers
יצרנים שניוניים secondary consumers
יצרנים שלישוניים tertiary consumers
שיטות הזנה שונות מאפיינות צרכנים שונים ברמות הזנה שונות
הרביוורים ) – (herbivoresאוכלי צמחים
קרניוורים ( – )carnivoresאוכלי בשר
דטריטיוורים ) – (detritivoresאוכלי שיירים (פגרים)
אומניוורים ) – (omnivoresאוכלי כל
מפרקים ( – )decomposersמפרקים את החומר האורגני
למרכיביו האי-אורגניים.
Environmental science: the way the world works
By Bernard J. Nebel, Richard T. Wright 1993
זרימת האנרגיה בטבע
פרמטרים בתחשיבי אנרגיה של צרכנים
אינו
מוטמע מוטמע ()A
C=P+R+U+F
הוצאת צואה
(חומרים שאינם
מעוכלים)
Fecal wasted
נשימה
הפרשת
חומצות
Respiration
אמיניות בלתי
נצילות
Undigestad
)(Urin
ייצור
מזון נצרך
Consumed Production
R
P
F+U
C
Beinke, A. 2010. Nature Education Knowledge 1, 5.
פוטנציאל נעכלות )A:C (food digestibility
מבוטא באמצעות ,A:Cשיעור החומר המוטמע ( )Aמהחומר הנצרך (.)C
פוטנציאל הנעכלות משתנה בין אורגניזמים שונים ובין מזונות שונים.
פוטנציאל הנעכלות של רקמות צמחיות נמוך בהשוואה לרקמות בעלי חיים.
פוטנציאל הנעכלות בקבוצת הדטריוווריים והמיקרוביווריים נמוך בהשוואה
להרביווריים וקרניבוריים
80%
10%
דטריטיווריים < מיקרוביווריים < הרביווריים < קרניוורים
צואה
פירוק מהיר
פוטנציאל יצרנות )P:A (production efficiency
מבוטא באמצעות ,P:Aשיעור החומר המוטמע מהחומר הנצרך
שוסטר ,א ,.רידג' ,א ,.בל ,מ .ריטה ,ע .2009 .אקולוגיה ,יחידה .1
Slide 16
זרימת אנרגיה וביומסה בטבע
אנרגיית אור
צמח
טורף
אוכל נבלות
מפרק
אוכל צמחים
זרימת האנגיה בטבע
מקור אי אורגני+ אור
אורגניזמים
Environmental science: the way the world works
By Bernard J. Nebel, Richard T. Wright 1993
חום
מיון האורגניזמים לפי האופן שבו הם משיגים אנרגיה
אוטוטרופיים ) (autothrophsמייצרים את מזונם מאנרגיה
ומקורות אי-אורגניים.
בטבע,
אנרגיהאורגניות
מתרכובות
הטרוטרופיים ) (heterothropsניזונים
זרימת
שמקורן אוטוטרופי
הטרוטרופים )(heterothrophs
אוטוטרופים (autothrophs
אוטוטרופים ( = autoעצמי thropon ,מזון)
האור הוא מקור האנרגיה הנפוץ ביותר לשימוש של אוטוטרופים בביוספרה
פוטואוטוטרופים/פוטוסינתטיים – מנצלים את האור כמקור אנרגיה .בעיקר
צמחים ירוקים אך גם כמה קבוצות חיידקים.
צמחים (איקריוטיים) ,וחיידקים כחוליים (פרוקריוטיים) מהווים את המקור
העיקרי לחמצן האטמוספרי.
חיידקים פוטוסינתטיים מתקיימים בסביבות דלות חמצן ,בעוצמת אור נמוכה
(שאינה מספקת לגידול צמחים) ,ואינם משחררים חמצן לאטמוספירה.
כימואוטוטרופים/כימוסינתטיים – מיקרואורגניזמים נפוצים בסביבות אירוביות
(אווירניות) אשר מנצלים תרכובות כימיות כמקור אנרגיה (מתקיימים אף
בעלטה מוחלטת) .הללו מחמצנים תרכובות כימיות ומנצלים את האנרגיה
המשתחררת.
חיידקים כימוסינתטיים משחקים תפקיד חשוב במיחזור החומרים בטבע
(חנקן ,גפרית ,מימן ,מתאן וברזל) ,ואחראים על קיומם של מערכות
אקולוגיות באזורי נביעה הידרוטרמיים במעמקי האוקייאנוסים.
Science
Science
Science
Science
חשיבות הצמח להזנה ולאנרגיה
שתי הבעיות העיקריות שהאנושות ניצבת בפניהן כיום:
א .בעיית המזון
ב .בעיית האנרגיה
הצמחים הם מקור ההזנה לאדם ולשאר ההטרוטרופים
בבעלי חיים קיימים אינזמים שהופכים חומצות אמינו האחת לשניה ,אך לא
קיימים אינזימים שיכולים לקלוט חנקן ולקבע אותו בפחמימה לשם יצירת
חומצה אמינית ,הללו קיימים רק בצמחים .לכן ,הצמחים הם גם המקור
היחידי לא רק לאנרגיה ופחמימות אלא גם לחלבונים.
תהליך הפוטוסינתזה בצמח מלווה ביצירת מולקולות עתירות אנרגיה.
במשך שנות קיומו של העולם נצברו תרכובות אורגניות לאנרגיה פוסילית
בתצורה של פחם ,שמקורו בחומר צמחי ושמן אדמה (נפט ותוצריו) שמקורו
בבעלי חיים .האנרגיה הפוסילית בינתיים ,מהווה את מקור האנרגיה
העיקרי להנעת גלגלי התעשיה והתחבורה.
תפקיד האור בצמח
האור משמש לשני תפקידים חיוניים בצמח:
א .סמן ) (signalחיצוני לתהליכי התפתחות בצמח ,בעיקר כתלות
בהתקצרות והארכת יום )(photoperiod signal
ב .האור מהווה מקור אנרגיה לתהליך הפוטוסינתזה )(photosinthesis
מדוע האור מהווה סמן עיקרי לתהליכי התפתחות כמו נביטה ,פריחה
ושלכת ולא סמנים אחרים כמו רטיבות וטמפרטורה?
פוטוסינתזה )(photosynthesis
אנרגיית אור
6H20+6CO2
C6H1206+6O2
תהליך התמרת אנרגיית אור לאנרגיה כימית ,המנוצלת לקיבוע פד"ח
לשם יצירת פחמימות מתבצעת על ידי פגמנט ירוק – מולקולת
כלורופיל בכלורופלאסט.
בקליטת האור משתתפים פיגמנטים נוספים (צהובים עד כתומים) ,אך
התמרת אנרגיית האור לאנרגיה כימית מתבצעת על ידי כלורופיל.
.) מהווה מקור לאטומי הפחמן בפוטוסינתזה388ppm( הפד"ח האטמוספרי
(stomata) חילוף הגזים בצמח מתבצע באברונים הנקראים פיוניות
Jérome Giraudat, Jeffrey Leung, Sylvain Merlot, Christiane Valon
www.isv.cnrs-gif.fr/jg/themegb.html
מדוע קשה לחקור את השלבים בתהליך הפוטוסיתזה?
מהרגע שמולקולת הכלורופיל קולטת את האור ,ועד שהאנרגיה עוברת למולקולה אחרת,
עוברות 10-15שניות.
http://www.nature.com/scitable/topicpage/photosynthetic-
2010 Nature Education
cells-14025371
מקור המים לצמח הוא בלחות הקרקע – גורם מווסת לפתיחה וסגירה של
פיוניות.
השפעת הגידול בריכוז הפד"ח על שטפונות
ריכוז פד"ח שכיח
ריכוז פד"ח גבוה
זמינות המים לצמח בקרקע
הולכת פיוניות
מים בלתי
מנוצלים
ניצול האנרגיה שנקלטה בפוטוסינתזה
= Aאנרגיה מוטמעת
A=P+R
= Rהשקעת אנרגיה בנשימה )(respiration
= Pהשקעת אנרגיה בייצור רקמה )(production
זרימת אנרגיה בטבע
R
R
R
R
R
הטרוטרופיים ( = heteroשונה)
כל בעלי-החיים ,הפטריות ומרבית החיידקים הם הטרוטרופיים ,כלומר
נזקקים לאספקת חומרים אורגנים מסביבבתם ,כיוון שאינם מסוגלים לנצל
את אנרגיית האור.
אנרגיית אור
אוטוטרופיים – יצרנים )(producers
הטרוטרופיים – צרכנים )(consumers
צרכן
רביעי
במעמד
מיוחד -
מפרק
צרכן שני
צרכן שלישי
יצרן
צרכן ראשון
הטרוטרופיים
)food web( מארג מזון
Chairas, D..D. 2010. Environmental science
שרשרת מזון ()food chain
שרשרת המזון מהווה סט של רצף הזנה בתוך מארג מזון ()food web
Chairas, D..D. 2010. Environmental science
מארג מזון מובנה מרמות הזנה
יצרנים primary producers
צרכנים ראשוניים primary consumers
צרכנים שניוניים secondary consumers
צרכנים שלישוניים tertiary consumers
מפרקים decomposers
מארג מזון מובנה מרמות יצרנות שונות
יצרנים primary producers
יצרנים שניוניים secondary consumers
יצרנים שלישוניים tertiary consumers
שיטות הזנה שונות מאפיינות צרכנים שונים ברמות הזנה שונות
הרביוורים ) – (herbivoresאוכלי צמחים
קרניוורים ( – )carnivoresאוכלי בשר
דטריטיוורים ) – (detritivoresאוכלי שיירים (פגרים)
אומניוורים ) – (omnivoresאוכלי כל
מפרקים ( – )decomposersמפרקים את החומר האורגני
למרכיביו האי-אורגניים.
Environmental science: the way the world works
By Bernard J. Nebel, Richard T. Wright 1993
זרימת האנרגיה בטבע
פרמטרים בתחשיבי אנרגיה של צרכנים
אינו
מוטמע מוטמע ()A
C=P+R+U+F
הוצאת צואה
(חומרים שאינם
מעוכלים)
Fecal wasted
נשימה
הפרשת
חומצות
Respiration
אמיניות בלתי
נצילות
Undigestad
)(Urin
ייצור
מזון נצרך
Consumed Production
R
P
F+U
C
Beinke, A. 2010. Nature Education Knowledge 1, 5.
פוטנציאל נעכלות )A:C (food digestibility
מבוטא באמצעות ,A:Cשיעור החומר המוטמע ( )Aמהחומר הנצרך (.)C
פוטנציאל הנעכלות משתנה בין אורגניזמים שונים ובין מזונות שונים.
פוטנציאל הנעכלות של רקמות צמחיות נמוך בהשוואה לרקמות בעלי חיים.
פוטנציאל הנעכלות בקבוצת הדטריוווריים והמיקרוביווריים נמוך בהשוואה
להרביווריים וקרניבוריים
80%
10%
דטריטיווריים < מיקרוביווריים < הרביווריים < קרניוורים
צואה
פירוק מהיר
פוטנציאל יצרנות )P:A (production efficiency
מבוטא באמצעות ,P:Aשיעור החומר המוטמע מהחומר הנצרך
שוסטר ,א ,.רידג' ,א ,.בל ,מ .ריטה ,ע .2009 .אקולוגיה ,יחידה .1
Slide 17
זרימת אנרגיה וביומסה בטבע
אנרגיית אור
צמח
טורף
אוכל נבלות
מפרק
אוכל צמחים
זרימת האנגיה בטבע
מקור אי אורגני+ אור
אורגניזמים
Environmental science: the way the world works
By Bernard J. Nebel, Richard T. Wright 1993
חום
מיון האורגניזמים לפי האופן שבו הם משיגים אנרגיה
אוטוטרופיים ) (autothrophsמייצרים את מזונם מאנרגיה
ומקורות אי-אורגניים.
בטבע,
אנרגיהאורגניות
מתרכובות
הטרוטרופיים ) (heterothropsניזונים
זרימת
שמקורן אוטוטרופי
הטרוטרופים )(heterothrophs
אוטוטרופים (autothrophs
אוטוטרופים ( = autoעצמי thropon ,מזון)
האור הוא מקור האנרגיה הנפוץ ביותר לשימוש של אוטוטרופים בביוספרה
פוטואוטוטרופים/פוטוסינתטיים – מנצלים את האור כמקור אנרגיה .בעיקר
צמחים ירוקים אך גם כמה קבוצות חיידקים.
צמחים (איקריוטיים) ,וחיידקים כחוליים (פרוקריוטיים) מהווים את המקור
העיקרי לחמצן האטמוספרי.
חיידקים פוטוסינתטיים מתקיימים בסביבות דלות חמצן ,בעוצמת אור נמוכה
(שאינה מספקת לגידול צמחים) ,ואינם משחררים חמצן לאטמוספירה.
כימואוטוטרופים/כימוסינתטיים – מיקרואורגניזמים נפוצים בסביבות אירוביות
(אווירניות) אשר מנצלים תרכובות כימיות כמקור אנרגיה (מתקיימים אף
בעלטה מוחלטת) .הללו מחמצנים תרכובות כימיות ומנצלים את האנרגיה
המשתחררת.
חיידקים כימוסינתטיים משחקים תפקיד חשוב במיחזור החומרים בטבע
(חנקן ,גפרית ,מימן ,מתאן וברזל) ,ואחראים על קיומם של מערכות
אקולוגיות באזורי נביעה הידרוטרמיים במעמקי האוקייאנוסים.
Science
Science
Science
Science
חשיבות הצמח להזנה ולאנרגיה
שתי הבעיות העיקריות שהאנושות ניצבת בפניהן כיום:
א .בעיית המזון
ב .בעיית האנרגיה
הצמחים הם מקור ההזנה לאדם ולשאר ההטרוטרופים
בבעלי חיים קיימים אינזמים שהופכים חומצות אמינו האחת לשניה ,אך לא
קיימים אינזימים שיכולים לקלוט חנקן ולקבע אותו בפחמימה לשם יצירת
חומצה אמינית ,הללו קיימים רק בצמחים .לכן ,הצמחים הם גם המקור
היחידי לא רק לאנרגיה ופחמימות אלא גם לחלבונים.
תהליך הפוטוסינתזה בצמח מלווה ביצירת מולקולות עתירות אנרגיה.
במשך שנות קיומו של העולם נצברו תרכובות אורגניות לאנרגיה פוסילית
בתצורה של פחם ,שמקורו בחומר צמחי ושמן אדמה (נפט ותוצריו) שמקורו
בבעלי חיים .האנרגיה הפוסילית בינתיים ,מהווה את מקור האנרגיה
העיקרי להנעת גלגלי התעשיה והתחבורה.
תפקיד האור בצמח
האור משמש לשני תפקידים חיוניים בצמח:
א .סמן ) (signalחיצוני לתהליכי התפתחות בצמח ,בעיקר כתלות
בהתקצרות והארכת יום )(photoperiod signal
ב .האור מהווה מקור אנרגיה לתהליך הפוטוסינתזה )(photosinthesis
מדוע האור מהווה סמן עיקרי לתהליכי התפתחות כמו נביטה ,פריחה
ושלכת ולא סמנים אחרים כמו רטיבות וטמפרטורה?
פוטוסינתזה )(photosynthesis
אנרגיית אור
6H20+6CO2
C6H1206+6O2
תהליך התמרת אנרגיית אור לאנרגיה כימית ,המנוצלת לקיבוע פד"ח
לשם יצירת פחמימות מתבצעת על ידי פגמנט ירוק – מולקולת
כלורופיל בכלורופלאסט.
בקליטת האור משתתפים פיגמנטים נוספים (צהובים עד כתומים) ,אך
התמרת אנרגיית האור לאנרגיה כימית מתבצעת על ידי כלורופיל.
.) מהווה מקור לאטומי הפחמן בפוטוסינתזה388ppm( הפד"ח האטמוספרי
(stomata) חילוף הגזים בצמח מתבצע באברונים הנקראים פיוניות
Jérome Giraudat, Jeffrey Leung, Sylvain Merlot, Christiane Valon
www.isv.cnrs-gif.fr/jg/themegb.html
מדוע קשה לחקור את השלבים בתהליך הפוטוסיתזה?
מהרגע שמולקולת הכלורופיל קולטת את האור ,ועד שהאנרגיה עוברת למולקולה אחרת,
עוברות 10-15שניות.
http://www.nature.com/scitable/topicpage/photosynthetic-
2010 Nature Education
cells-14025371
מקור המים לצמח הוא בלחות הקרקע – גורם מווסת לפתיחה וסגירה של
פיוניות.
השפעת הגידול בריכוז הפד"ח על שטפונות
ריכוז פד"ח שכיח
ריכוז פד"ח גבוה
זמינות המים לצמח בקרקע
הולכת פיוניות
מים בלתי
מנוצלים
ניצול האנרגיה שנקלטה בפוטוסינתזה
= Aאנרגיה מוטמעת
A=P+R
= Rהשקעת אנרגיה בנשימה )(respiration
= Pהשקעת אנרגיה בייצור רקמה )(production
זרימת אנרגיה בטבע
R
R
R
R
R
הטרוטרופיים ( = heteroשונה)
כל בעלי-החיים ,הפטריות ומרבית החיידקים הם הטרוטרופיים ,כלומר
נזקקים לאספקת חומרים אורגנים מסביבבתם ,כיוון שאינם מסוגלים לנצל
את אנרגיית האור.
אנרגיית אור
אוטוטרופיים – יצרנים )(producers
הטרוטרופיים – צרכנים )(consumers
צרכן
רביעי
במעמד
מיוחד -
מפרק
צרכן שני
צרכן שלישי
יצרן
צרכן ראשון
הטרוטרופיים
)food web( מארג מזון
Chairas, D..D. 2010. Environmental science
שרשרת מזון ()food chain
שרשרת המזון מהווה סט של רצף הזנה בתוך מארג מזון ()food web
Chairas, D..D. 2010. Environmental science
מארג מזון מובנה מרמות הזנה
יצרנים primary producers
צרכנים ראשוניים primary consumers
צרכנים שניוניים secondary consumers
צרכנים שלישוניים tertiary consumers
מפרקים decomposers
מארג מזון מובנה מרמות יצרנות שונות
יצרנים primary producers
יצרנים שניוניים secondary consumers
יצרנים שלישוניים tertiary consumers
שיטות הזנה שונות מאפיינות צרכנים שונים ברמות הזנה שונות
הרביוורים ) – (herbivoresאוכלי צמחים
קרניוורים ( – )carnivoresאוכלי בשר
דטריטיוורים ) – (detritivoresאוכלי שיירים (פגרים)
אומניוורים ) – (omnivoresאוכלי כל
מפרקים ( – )decomposersמפרקים את החומר האורגני
למרכיביו האי-אורגניים.
Environmental science: the way the world works
By Bernard J. Nebel, Richard T. Wright 1993
זרימת האנרגיה בטבע
פרמטרים בתחשיבי אנרגיה של צרכנים
אינו
מוטמע מוטמע ()A
C=P+R+U+F
הוצאת צואה
(חומרים שאינם
מעוכלים)
Fecal wasted
נשימה
הפרשת
חומצות
Respiration
אמיניות בלתי
נצילות
Undigestad
)(Urin
ייצור
מזון נצרך
Consumed Production
R
P
F+U
C
Beinke, A. 2010. Nature Education Knowledge 1, 5.
פוטנציאל נעכלות )A:C (food digestibility
מבוטא באמצעות ,A:Cשיעור החומר המוטמע ( )Aמהחומר הנצרך (.)C
פוטנציאל הנעכלות משתנה בין אורגניזמים שונים ובין מזונות שונים.
פוטנציאל הנעכלות של רקמות צמחיות נמוך בהשוואה לרקמות בעלי חיים.
פוטנציאל הנעכלות בקבוצת הדטריוווריים והמיקרוביווריים נמוך בהשוואה
להרביווריים וקרניבוריים
80%
10%
דטריטיווריים < מיקרוביווריים < הרביווריים < קרניוורים
צואה
פירוק מהיר
פוטנציאל יצרנות )P:A (production efficiency
מבוטא באמצעות ,P:Aשיעור החומר המוטמע מהחומר הנצרך
שוסטר ,א ,.רידג' ,א ,.בל ,מ .ריטה ,ע .2009 .אקולוגיה ,יחידה .1
Slide 18
זרימת אנרגיה וביומסה בטבע
אנרגיית אור
צמח
טורף
אוכל נבלות
מפרק
אוכל צמחים
זרימת האנגיה בטבע
מקור אי אורגני+ אור
אורגניזמים
Environmental science: the way the world works
By Bernard J. Nebel, Richard T. Wright 1993
חום
מיון האורגניזמים לפי האופן שבו הם משיגים אנרגיה
אוטוטרופיים ) (autothrophsמייצרים את מזונם מאנרגיה
ומקורות אי-אורגניים.
בטבע,
אנרגיהאורגניות
מתרכובות
הטרוטרופיים ) (heterothropsניזונים
זרימת
שמקורן אוטוטרופי
הטרוטרופים )(heterothrophs
אוטוטרופים (autothrophs
אוטוטרופים ( = autoעצמי thropon ,מזון)
האור הוא מקור האנרגיה הנפוץ ביותר לשימוש של אוטוטרופים בביוספרה
פוטואוטוטרופים/פוטוסינתטיים – מנצלים את האור כמקור אנרגיה .בעיקר
צמחים ירוקים אך גם כמה קבוצות חיידקים.
צמחים (איקריוטיים) ,וחיידקים כחוליים (פרוקריוטיים) מהווים את המקור
העיקרי לחמצן האטמוספרי.
חיידקים פוטוסינתטיים מתקיימים בסביבות דלות חמצן ,בעוצמת אור נמוכה
(שאינה מספקת לגידול צמחים) ,ואינם משחררים חמצן לאטמוספירה.
כימואוטוטרופים/כימוסינתטיים – מיקרואורגניזמים נפוצים בסביבות אירוביות
(אווירניות) אשר מנצלים תרכובות כימיות כמקור אנרגיה (מתקיימים אף
בעלטה מוחלטת) .הללו מחמצנים תרכובות כימיות ומנצלים את האנרגיה
המשתחררת.
חיידקים כימוסינתטיים משחקים תפקיד חשוב במיחזור החומרים בטבע
(חנקן ,גפרית ,מימן ,מתאן וברזל) ,ואחראים על קיומם של מערכות
אקולוגיות באזורי נביעה הידרוטרמיים במעמקי האוקייאנוסים.
Science
Science
Science
Science
חשיבות הצמח להזנה ולאנרגיה
שתי הבעיות העיקריות שהאנושות ניצבת בפניהן כיום:
א .בעיית המזון
ב .בעיית האנרגיה
הצמחים הם מקור ההזנה לאדם ולשאר ההטרוטרופים
בבעלי חיים קיימים אינזמים שהופכים חומצות אמינו האחת לשניה ,אך לא
קיימים אינזימים שיכולים לקלוט חנקן ולקבע אותו בפחמימה לשם יצירת
חומצה אמינית ,הללו קיימים רק בצמחים .לכן ,הצמחים הם גם המקור
היחידי לא רק לאנרגיה ופחמימות אלא גם לחלבונים.
תהליך הפוטוסינתזה בצמח מלווה ביצירת מולקולות עתירות אנרגיה.
במשך שנות קיומו של העולם נצברו תרכובות אורגניות לאנרגיה פוסילית
בתצורה של פחם ,שמקורו בחומר צמחי ושמן אדמה (נפט ותוצריו) שמקורו
בבעלי חיים .האנרגיה הפוסילית בינתיים ,מהווה את מקור האנרגיה
העיקרי להנעת גלגלי התעשיה והתחבורה.
תפקיד האור בצמח
האור משמש לשני תפקידים חיוניים בצמח:
א .סמן ) (signalחיצוני לתהליכי התפתחות בצמח ,בעיקר כתלות
בהתקצרות והארכת יום )(photoperiod signal
ב .האור מהווה מקור אנרגיה לתהליך הפוטוסינתזה )(photosinthesis
מדוע האור מהווה סמן עיקרי לתהליכי התפתחות כמו נביטה ,פריחה
ושלכת ולא סמנים אחרים כמו רטיבות וטמפרטורה?
פוטוסינתזה )(photosynthesis
אנרגיית אור
6H20+6CO2
C6H1206+6O2
תהליך התמרת אנרגיית אור לאנרגיה כימית ,המנוצלת לקיבוע פד"ח
לשם יצירת פחמימות מתבצעת על ידי פגמנט ירוק – מולקולת
כלורופיל בכלורופלאסט.
בקליטת האור משתתפים פיגמנטים נוספים (צהובים עד כתומים) ,אך
התמרת אנרגיית האור לאנרגיה כימית מתבצעת על ידי כלורופיל.
.) מהווה מקור לאטומי הפחמן בפוטוסינתזה388ppm( הפד"ח האטמוספרי
(stomata) חילוף הגזים בצמח מתבצע באברונים הנקראים פיוניות
Jérome Giraudat, Jeffrey Leung, Sylvain Merlot, Christiane Valon
www.isv.cnrs-gif.fr/jg/themegb.html
מדוע קשה לחקור את השלבים בתהליך הפוטוסיתזה?
מהרגע שמולקולת הכלורופיל קולטת את האור ,ועד שהאנרגיה עוברת למולקולה אחרת,
עוברות 10-15שניות.
http://www.nature.com/scitable/topicpage/photosynthetic-
2010 Nature Education
cells-14025371
מקור המים לצמח הוא בלחות הקרקע – גורם מווסת לפתיחה וסגירה של
פיוניות.
השפעת הגידול בריכוז הפד"ח על שטפונות
ריכוז פד"ח שכיח
ריכוז פד"ח גבוה
זמינות המים לצמח בקרקע
הולכת פיוניות
מים בלתי
מנוצלים
ניצול האנרגיה שנקלטה בפוטוסינתזה
= Aאנרגיה מוטמעת
A=P+R
= Rהשקעת אנרגיה בנשימה )(respiration
= Pהשקעת אנרגיה בייצור רקמה )(production
זרימת אנרגיה בטבע
R
R
R
R
R
הטרוטרופיים ( = heteroשונה)
כל בעלי-החיים ,הפטריות ומרבית החיידקים הם הטרוטרופיים ,כלומר
נזקקים לאספקת חומרים אורגנים מסביבבתם ,כיוון שאינם מסוגלים לנצל
את אנרגיית האור.
אנרגיית אור
אוטוטרופיים – יצרנים )(producers
הטרוטרופיים – צרכנים )(consumers
צרכן
רביעי
במעמד
מיוחד -
מפרק
צרכן שני
צרכן שלישי
יצרן
צרכן ראשון
הטרוטרופיים
)food web( מארג מזון
Chairas, D..D. 2010. Environmental science
שרשרת מזון ()food chain
שרשרת המזון מהווה סט של רצף הזנה בתוך מארג מזון ()food web
Chairas, D..D. 2010. Environmental science
מארג מזון מובנה מרמות הזנה
יצרנים primary producers
צרכנים ראשוניים primary consumers
צרכנים שניוניים secondary consumers
צרכנים שלישוניים tertiary consumers
מפרקים decomposers
מארג מזון מובנה מרמות יצרנות שונות
יצרנים primary producers
יצרנים שניוניים secondary consumers
יצרנים שלישוניים tertiary consumers
שיטות הזנה שונות מאפיינות צרכנים שונים ברמות הזנה שונות
הרביוורים ) – (herbivoresאוכלי צמחים
קרניוורים ( – )carnivoresאוכלי בשר
דטריטיוורים ) – (detritivoresאוכלי שיירים (פגרים)
אומניוורים ) – (omnivoresאוכלי כל
מפרקים ( – )decomposersמפרקים את החומר האורגני
למרכיביו האי-אורגניים.
Environmental science: the way the world works
By Bernard J. Nebel, Richard T. Wright 1993
זרימת האנרגיה בטבע
פרמטרים בתחשיבי אנרגיה של צרכנים
אינו
מוטמע מוטמע ()A
C=P+R+U+F
הוצאת צואה
(חומרים שאינם
מעוכלים)
Fecal wasted
נשימה
הפרשת
חומצות
Respiration
אמיניות בלתי
נצילות
Undigestad
)(Urin
ייצור
מזון נצרך
Consumed Production
R
P
F+U
C
Beinke, A. 2010. Nature Education Knowledge 1, 5.
פוטנציאל נעכלות )A:C (food digestibility
מבוטא באמצעות ,A:Cשיעור החומר המוטמע ( )Aמהחומר הנצרך (.)C
פוטנציאל הנעכלות משתנה בין אורגניזמים שונים ובין מזונות שונים.
פוטנציאל הנעכלות של רקמות צמחיות נמוך בהשוואה לרקמות בעלי חיים.
פוטנציאל הנעכלות בקבוצת הדטריוווריים והמיקרוביווריים נמוך בהשוואה
להרביווריים וקרניבוריים
80%
10%
דטריטיווריים < מיקרוביווריים < הרביווריים < קרניוורים
צואה
פירוק מהיר
פוטנציאל יצרנות )P:A (production efficiency
מבוטא באמצעות ,P:Aשיעור החומר המוטמע מהחומר הנצרך
שוסטר ,א ,.רידג' ,א ,.בל ,מ .ריטה ,ע .2009 .אקולוגיה ,יחידה .1
Slide 19
זרימת אנרגיה וביומסה בטבע
אנרגיית אור
צמח
טורף
אוכל נבלות
מפרק
אוכל צמחים
זרימת האנגיה בטבע
מקור אי אורגני+ אור
אורגניזמים
Environmental science: the way the world works
By Bernard J. Nebel, Richard T. Wright 1993
חום
מיון האורגניזמים לפי האופן שבו הם משיגים אנרגיה
אוטוטרופיים ) (autothrophsמייצרים את מזונם מאנרגיה
ומקורות אי-אורגניים.
בטבע,
אנרגיהאורגניות
מתרכובות
הטרוטרופיים ) (heterothropsניזונים
זרימת
שמקורן אוטוטרופי
הטרוטרופים )(heterothrophs
אוטוטרופים (autothrophs
אוטוטרופים ( = autoעצמי thropon ,מזון)
האור הוא מקור האנרגיה הנפוץ ביותר לשימוש של אוטוטרופים בביוספרה
פוטואוטוטרופים/פוטוסינתטיים – מנצלים את האור כמקור אנרגיה .בעיקר
צמחים ירוקים אך גם כמה קבוצות חיידקים.
צמחים (איקריוטיים) ,וחיידקים כחוליים (פרוקריוטיים) מהווים את המקור
העיקרי לחמצן האטמוספרי.
חיידקים פוטוסינתטיים מתקיימים בסביבות דלות חמצן ,בעוצמת אור נמוכה
(שאינה מספקת לגידול צמחים) ,ואינם משחררים חמצן לאטמוספירה.
כימואוטוטרופים/כימוסינתטיים – מיקרואורגניזמים נפוצים בסביבות אירוביות
(אווירניות) אשר מנצלים תרכובות כימיות כמקור אנרגיה (מתקיימים אף
בעלטה מוחלטת) .הללו מחמצנים תרכובות כימיות ומנצלים את האנרגיה
המשתחררת.
חיידקים כימוסינתטיים משחקים תפקיד חשוב במיחזור החומרים בטבע
(חנקן ,גפרית ,מימן ,מתאן וברזל) ,ואחראים על קיומם של מערכות
אקולוגיות באזורי נביעה הידרוטרמיים במעמקי האוקייאנוסים.
Science
Science
Science
Science
חשיבות הצמח להזנה ולאנרגיה
שתי הבעיות העיקריות שהאנושות ניצבת בפניהן כיום:
א .בעיית המזון
ב .בעיית האנרגיה
הצמחים הם מקור ההזנה לאדם ולשאר ההטרוטרופים
בבעלי חיים קיימים אינזמים שהופכים חומצות אמינו האחת לשניה ,אך לא
קיימים אינזימים שיכולים לקלוט חנקן ולקבע אותו בפחמימה לשם יצירת
חומצה אמינית ,הללו קיימים רק בצמחים .לכן ,הצמחים הם גם המקור
היחידי לא רק לאנרגיה ופחמימות אלא גם לחלבונים.
תהליך הפוטוסינתזה בצמח מלווה ביצירת מולקולות עתירות אנרגיה.
במשך שנות קיומו של העולם נצברו תרכובות אורגניות לאנרגיה פוסילית
בתצורה של פחם ,שמקורו בחומר צמחי ושמן אדמה (נפט ותוצריו) שמקורו
בבעלי חיים .האנרגיה הפוסילית בינתיים ,מהווה את מקור האנרגיה
העיקרי להנעת גלגלי התעשיה והתחבורה.
תפקיד האור בצמח
האור משמש לשני תפקידים חיוניים בצמח:
א .סמן ) (signalחיצוני לתהליכי התפתחות בצמח ,בעיקר כתלות
בהתקצרות והארכת יום )(photoperiod signal
ב .האור מהווה מקור אנרגיה לתהליך הפוטוסינתזה )(photosinthesis
מדוע האור מהווה סמן עיקרי לתהליכי התפתחות כמו נביטה ,פריחה
ושלכת ולא סמנים אחרים כמו רטיבות וטמפרטורה?
פוטוסינתזה )(photosynthesis
אנרגיית אור
6H20+6CO2
C6H1206+6O2
תהליך התמרת אנרגיית אור לאנרגיה כימית ,המנוצלת לקיבוע פד"ח
לשם יצירת פחמימות מתבצעת על ידי פגמנט ירוק – מולקולת
כלורופיל בכלורופלאסט.
בקליטת האור משתתפים פיגמנטים נוספים (צהובים עד כתומים) ,אך
התמרת אנרגיית האור לאנרגיה כימית מתבצעת על ידי כלורופיל.
.) מהווה מקור לאטומי הפחמן בפוטוסינתזה388ppm( הפד"ח האטמוספרי
(stomata) חילוף הגזים בצמח מתבצע באברונים הנקראים פיוניות
Jérome Giraudat, Jeffrey Leung, Sylvain Merlot, Christiane Valon
www.isv.cnrs-gif.fr/jg/themegb.html
מדוע קשה לחקור את השלבים בתהליך הפוטוסיתזה?
מהרגע שמולקולת הכלורופיל קולטת את האור ,ועד שהאנרגיה עוברת למולקולה אחרת,
עוברות 10-15שניות.
http://www.nature.com/scitable/topicpage/photosynthetic-
2010 Nature Education
cells-14025371
מקור המים לצמח הוא בלחות הקרקע – גורם מווסת לפתיחה וסגירה של
פיוניות.
השפעת הגידול בריכוז הפד"ח על שטפונות
ריכוז פד"ח שכיח
ריכוז פד"ח גבוה
זמינות המים לצמח בקרקע
הולכת פיוניות
מים בלתי
מנוצלים
ניצול האנרגיה שנקלטה בפוטוסינתזה
= Aאנרגיה מוטמעת
A=P+R
= Rהשקעת אנרגיה בנשימה )(respiration
= Pהשקעת אנרגיה בייצור רקמה )(production
זרימת אנרגיה בטבע
R
R
R
R
R
הטרוטרופיים ( = heteroשונה)
כל בעלי-החיים ,הפטריות ומרבית החיידקים הם הטרוטרופיים ,כלומר
נזקקים לאספקת חומרים אורגנים מסביבבתם ,כיוון שאינם מסוגלים לנצל
את אנרגיית האור.
אנרגיית אור
אוטוטרופיים – יצרנים )(producers
הטרוטרופיים – צרכנים )(consumers
צרכן
רביעי
במעמד
מיוחד -
מפרק
צרכן שני
צרכן שלישי
יצרן
צרכן ראשון
הטרוטרופיים
)food web( מארג מזון
Chairas, D..D. 2010. Environmental science
שרשרת מזון ()food chain
שרשרת המזון מהווה סט של רצף הזנה בתוך מארג מזון ()food web
Chairas, D..D. 2010. Environmental science
מארג מזון מובנה מרמות הזנה
יצרנים primary producers
צרכנים ראשוניים primary consumers
צרכנים שניוניים secondary consumers
צרכנים שלישוניים tertiary consumers
מפרקים decomposers
מארג מזון מובנה מרמות יצרנות שונות
יצרנים primary producers
יצרנים שניוניים secondary consumers
יצרנים שלישוניים tertiary consumers
שיטות הזנה שונות מאפיינות צרכנים שונים ברמות הזנה שונות
הרביוורים ) – (herbivoresאוכלי צמחים
קרניוורים ( – )carnivoresאוכלי בשר
דטריטיוורים ) – (detritivoresאוכלי שיירים (פגרים)
אומניוורים ) – (omnivoresאוכלי כל
מפרקים ( – )decomposersמפרקים את החומר האורגני
למרכיביו האי-אורגניים.
Environmental science: the way the world works
By Bernard J. Nebel, Richard T. Wright 1993
זרימת האנרגיה בטבע
פרמטרים בתחשיבי אנרגיה של צרכנים
אינו
מוטמע מוטמע ()A
C=P+R+U+F
הוצאת צואה
(חומרים שאינם
מעוכלים)
Fecal wasted
נשימה
הפרשת
חומצות
Respiration
אמיניות בלתי
נצילות
Undigestad
)(Urin
ייצור
מזון נצרך
Consumed Production
R
P
F+U
C
Beinke, A. 2010. Nature Education Knowledge 1, 5.
פוטנציאל נעכלות )A:C (food digestibility
מבוטא באמצעות ,A:Cשיעור החומר המוטמע ( )Aמהחומר הנצרך (.)C
פוטנציאל הנעכלות משתנה בין אורגניזמים שונים ובין מזונות שונים.
פוטנציאל הנעכלות של רקמות צמחיות נמוך בהשוואה לרקמות בעלי חיים.
פוטנציאל הנעכלות בקבוצת הדטריוווריים והמיקרוביווריים נמוך בהשוואה
להרביווריים וקרניבוריים
80%
10%
דטריטיווריים < מיקרוביווריים < הרביווריים < קרניוורים
צואה
פירוק מהיר
פוטנציאל יצרנות )P:A (production efficiency
מבוטא באמצעות ,P:Aשיעור החומר המוטמע מהחומר הנצרך
שוסטר ,א ,.רידג' ,א ,.בל ,מ .ריטה ,ע .2009 .אקולוגיה ,יחידה .1
Slide 20
זרימת אנרגיה וביומסה בטבע
אנרגיית אור
צמח
טורף
אוכל נבלות
מפרק
אוכל צמחים
זרימת האנגיה בטבע
מקור אי אורגני+ אור
אורגניזמים
Environmental science: the way the world works
By Bernard J. Nebel, Richard T. Wright 1993
חום
מיון האורגניזמים לפי האופן שבו הם משיגים אנרגיה
אוטוטרופיים ) (autothrophsמייצרים את מזונם מאנרגיה
ומקורות אי-אורגניים.
בטבע,
אנרגיהאורגניות
מתרכובות
הטרוטרופיים ) (heterothropsניזונים
זרימת
שמקורן אוטוטרופי
הטרוטרופים )(heterothrophs
אוטוטרופים (autothrophs
אוטוטרופים ( = autoעצמי thropon ,מזון)
האור הוא מקור האנרגיה הנפוץ ביותר לשימוש של אוטוטרופים בביוספרה
פוטואוטוטרופים/פוטוסינתטיים – מנצלים את האור כמקור אנרגיה .בעיקר
צמחים ירוקים אך גם כמה קבוצות חיידקים.
צמחים (איקריוטיים) ,וחיידקים כחוליים (פרוקריוטיים) מהווים את המקור
העיקרי לחמצן האטמוספרי.
חיידקים פוטוסינתטיים מתקיימים בסביבות דלות חמצן ,בעוצמת אור נמוכה
(שאינה מספקת לגידול צמחים) ,ואינם משחררים חמצן לאטמוספירה.
כימואוטוטרופים/כימוסינתטיים – מיקרואורגניזמים נפוצים בסביבות אירוביות
(אווירניות) אשר מנצלים תרכובות כימיות כמקור אנרגיה (מתקיימים אף
בעלטה מוחלטת) .הללו מחמצנים תרכובות כימיות ומנצלים את האנרגיה
המשתחררת.
חיידקים כימוסינתטיים משחקים תפקיד חשוב במיחזור החומרים בטבע
(חנקן ,גפרית ,מימן ,מתאן וברזל) ,ואחראים על קיומם של מערכות
אקולוגיות באזורי נביעה הידרוטרמיים במעמקי האוקייאנוסים.
Science
Science
Science
Science
חשיבות הצמח להזנה ולאנרגיה
שתי הבעיות העיקריות שהאנושות ניצבת בפניהן כיום:
א .בעיית המזון
ב .בעיית האנרגיה
הצמחים הם מקור ההזנה לאדם ולשאר ההטרוטרופים
בבעלי חיים קיימים אינזמים שהופכים חומצות אמינו האחת לשניה ,אך לא
קיימים אינזימים שיכולים לקלוט חנקן ולקבע אותו בפחמימה לשם יצירת
חומצה אמינית ,הללו קיימים רק בצמחים .לכן ,הצמחים הם גם המקור
היחידי לא רק לאנרגיה ופחמימות אלא גם לחלבונים.
תהליך הפוטוסינתזה בצמח מלווה ביצירת מולקולות עתירות אנרגיה.
במשך שנות קיומו של העולם נצברו תרכובות אורגניות לאנרגיה פוסילית
בתצורה של פחם ,שמקורו בחומר צמחי ושמן אדמה (נפט ותוצריו) שמקורו
בבעלי חיים .האנרגיה הפוסילית בינתיים ,מהווה את מקור האנרגיה
העיקרי להנעת גלגלי התעשיה והתחבורה.
תפקיד האור בצמח
האור משמש לשני תפקידים חיוניים בצמח:
א .סמן ) (signalחיצוני לתהליכי התפתחות בצמח ,בעיקר כתלות
בהתקצרות והארכת יום )(photoperiod signal
ב .האור מהווה מקור אנרגיה לתהליך הפוטוסינתזה )(photosinthesis
מדוע האור מהווה סמן עיקרי לתהליכי התפתחות כמו נביטה ,פריחה
ושלכת ולא סמנים אחרים כמו רטיבות וטמפרטורה?
פוטוסינתזה )(photosynthesis
אנרגיית אור
6H20+6CO2
C6H1206+6O2
תהליך התמרת אנרגיית אור לאנרגיה כימית ,המנוצלת לקיבוע פד"ח
לשם יצירת פחמימות מתבצעת על ידי פגמנט ירוק – מולקולת
כלורופיל בכלורופלאסט.
בקליטת האור משתתפים פיגמנטים נוספים (צהובים עד כתומים) ,אך
התמרת אנרגיית האור לאנרגיה כימית מתבצעת על ידי כלורופיל.
.) מהווה מקור לאטומי הפחמן בפוטוסינתזה388ppm( הפד"ח האטמוספרי
(stomata) חילוף הגזים בצמח מתבצע באברונים הנקראים פיוניות
Jérome Giraudat, Jeffrey Leung, Sylvain Merlot, Christiane Valon
www.isv.cnrs-gif.fr/jg/themegb.html
מדוע קשה לחקור את השלבים בתהליך הפוטוסיתזה?
מהרגע שמולקולת הכלורופיל קולטת את האור ,ועד שהאנרגיה עוברת למולקולה אחרת,
עוברות 10-15שניות.
http://www.nature.com/scitable/topicpage/photosynthetic-
2010 Nature Education
cells-14025371
מקור המים לצמח הוא בלחות הקרקע – גורם מווסת לפתיחה וסגירה של
פיוניות.
השפעת הגידול בריכוז הפד"ח על שטפונות
ריכוז פד"ח שכיח
ריכוז פד"ח גבוה
זמינות המים לצמח בקרקע
הולכת פיוניות
מים בלתי
מנוצלים
ניצול האנרגיה שנקלטה בפוטוסינתזה
= Aאנרגיה מוטמעת
A=P+R
= Rהשקעת אנרגיה בנשימה )(respiration
= Pהשקעת אנרגיה בייצור רקמה )(production
זרימת אנרגיה בטבע
R
R
R
R
R
הטרוטרופיים ( = heteroשונה)
כל בעלי-החיים ,הפטריות ומרבית החיידקים הם הטרוטרופיים ,כלומר
נזקקים לאספקת חומרים אורגנים מסביבבתם ,כיוון שאינם מסוגלים לנצל
את אנרגיית האור.
אנרגיית אור
אוטוטרופיים – יצרנים )(producers
הטרוטרופיים – צרכנים )(consumers
צרכן
רביעי
במעמד
מיוחד -
מפרק
צרכן שני
צרכן שלישי
יצרן
צרכן ראשון
הטרוטרופיים
)food web( מארג מזון
Chairas, D..D. 2010. Environmental science
שרשרת מזון ()food chain
שרשרת המזון מהווה סט של רצף הזנה בתוך מארג מזון ()food web
Chairas, D..D. 2010. Environmental science
מארג מזון מובנה מרמות הזנה
יצרנים primary producers
צרכנים ראשוניים primary consumers
צרכנים שניוניים secondary consumers
צרכנים שלישוניים tertiary consumers
מפרקים decomposers
מארג מזון מובנה מרמות יצרנות שונות
יצרנים primary producers
יצרנים שניוניים secondary consumers
יצרנים שלישוניים tertiary consumers
שיטות הזנה שונות מאפיינות צרכנים שונים ברמות הזנה שונות
הרביוורים ) – (herbivoresאוכלי צמחים
קרניוורים ( – )carnivoresאוכלי בשר
דטריטיוורים ) – (detritivoresאוכלי שיירים (פגרים)
אומניוורים ) – (omnivoresאוכלי כל
מפרקים ( – )decomposersמפרקים את החומר האורגני
למרכיביו האי-אורגניים.
Environmental science: the way the world works
By Bernard J. Nebel, Richard T. Wright 1993
זרימת האנרגיה בטבע
פרמטרים בתחשיבי אנרגיה של צרכנים
אינו
מוטמע מוטמע ()A
C=P+R+U+F
הוצאת צואה
(חומרים שאינם
מעוכלים)
Fecal wasted
נשימה
הפרשת
חומצות
Respiration
אמיניות בלתי
נצילות
Undigestad
)(Urin
ייצור
מזון נצרך
Consumed Production
R
P
F+U
C
Beinke, A. 2010. Nature Education Knowledge 1, 5.
פוטנציאל נעכלות )A:C (food digestibility
מבוטא באמצעות ,A:Cשיעור החומר המוטמע ( )Aמהחומר הנצרך (.)C
פוטנציאל הנעכלות משתנה בין אורגניזמים שונים ובין מזונות שונים.
פוטנציאל הנעכלות של רקמות צמחיות נמוך בהשוואה לרקמות בעלי חיים.
פוטנציאל הנעכלות בקבוצת הדטריוווריים והמיקרוביווריים נמוך בהשוואה
להרביווריים וקרניבוריים
80%
10%
דטריטיווריים < מיקרוביווריים < הרביווריים < קרניוורים
צואה
פירוק מהיר
פוטנציאל יצרנות )P:A (production efficiency
מבוטא באמצעות ,P:Aשיעור החומר המוטמע מהחומר הנצרך
שוסטר ,א ,.רידג' ,א ,.בל ,מ .ריטה ,ע .2009 .אקולוגיה ,יחידה .1
Slide 21
זרימת אנרגיה וביומסה בטבע
אנרגיית אור
צמח
טורף
אוכל נבלות
מפרק
אוכל צמחים
זרימת האנגיה בטבע
מקור אי אורגני+ אור
אורגניזמים
Environmental science: the way the world works
By Bernard J. Nebel, Richard T. Wright 1993
חום
מיון האורגניזמים לפי האופן שבו הם משיגים אנרגיה
אוטוטרופיים ) (autothrophsמייצרים את מזונם מאנרגיה
ומקורות אי-אורגניים.
בטבע,
אנרגיהאורגניות
מתרכובות
הטרוטרופיים ) (heterothropsניזונים
זרימת
שמקורן אוטוטרופי
הטרוטרופים )(heterothrophs
אוטוטרופים (autothrophs
אוטוטרופים ( = autoעצמי thropon ,מזון)
האור הוא מקור האנרגיה הנפוץ ביותר לשימוש של אוטוטרופים בביוספרה
פוטואוטוטרופים/פוטוסינתטיים – מנצלים את האור כמקור אנרגיה .בעיקר
צמחים ירוקים אך גם כמה קבוצות חיידקים.
צמחים (איקריוטיים) ,וחיידקים כחוליים (פרוקריוטיים) מהווים את המקור
העיקרי לחמצן האטמוספרי.
חיידקים פוטוסינתטיים מתקיימים בסביבות דלות חמצן ,בעוצמת אור נמוכה
(שאינה מספקת לגידול צמחים) ,ואינם משחררים חמצן לאטמוספירה.
כימואוטוטרופים/כימוסינתטיים – מיקרואורגניזמים נפוצים בסביבות אירוביות
(אווירניות) אשר מנצלים תרכובות כימיות כמקור אנרגיה (מתקיימים אף
בעלטה מוחלטת) .הללו מחמצנים תרכובות כימיות ומנצלים את האנרגיה
המשתחררת.
חיידקים כימוסינתטיים משחקים תפקיד חשוב במיחזור החומרים בטבע
(חנקן ,גפרית ,מימן ,מתאן וברזל) ,ואחראים על קיומם של מערכות
אקולוגיות באזורי נביעה הידרוטרמיים במעמקי האוקייאנוסים.
Science
Science
Science
Science
חשיבות הצמח להזנה ולאנרגיה
שתי הבעיות העיקריות שהאנושות ניצבת בפניהן כיום:
א .בעיית המזון
ב .בעיית האנרגיה
הצמחים הם מקור ההזנה לאדם ולשאר ההטרוטרופים
בבעלי חיים קיימים אינזמים שהופכים חומצות אמינו האחת לשניה ,אך לא
קיימים אינזימים שיכולים לקלוט חנקן ולקבע אותו בפחמימה לשם יצירת
חומצה אמינית ,הללו קיימים רק בצמחים .לכן ,הצמחים הם גם המקור
היחידי לא רק לאנרגיה ופחמימות אלא גם לחלבונים.
תהליך הפוטוסינתזה בצמח מלווה ביצירת מולקולות עתירות אנרגיה.
במשך שנות קיומו של העולם נצברו תרכובות אורגניות לאנרגיה פוסילית
בתצורה של פחם ,שמקורו בחומר צמחי ושמן אדמה (נפט ותוצריו) שמקורו
בבעלי חיים .האנרגיה הפוסילית בינתיים ,מהווה את מקור האנרגיה
העיקרי להנעת גלגלי התעשיה והתחבורה.
תפקיד האור בצמח
האור משמש לשני תפקידים חיוניים בצמח:
א .סמן ) (signalחיצוני לתהליכי התפתחות בצמח ,בעיקר כתלות
בהתקצרות והארכת יום )(photoperiod signal
ב .האור מהווה מקור אנרגיה לתהליך הפוטוסינתזה )(photosinthesis
מדוע האור מהווה סמן עיקרי לתהליכי התפתחות כמו נביטה ,פריחה
ושלכת ולא סמנים אחרים כמו רטיבות וטמפרטורה?
פוטוסינתזה )(photosynthesis
אנרגיית אור
6H20+6CO2
C6H1206+6O2
תהליך התמרת אנרגיית אור לאנרגיה כימית ,המנוצלת לקיבוע פד"ח
לשם יצירת פחמימות מתבצעת על ידי פגמנט ירוק – מולקולת
כלורופיל בכלורופלאסט.
בקליטת האור משתתפים פיגמנטים נוספים (צהובים עד כתומים) ,אך
התמרת אנרגיית האור לאנרגיה כימית מתבצעת על ידי כלורופיל.
.) מהווה מקור לאטומי הפחמן בפוטוסינתזה388ppm( הפד"ח האטמוספרי
(stomata) חילוף הגזים בצמח מתבצע באברונים הנקראים פיוניות
Jérome Giraudat, Jeffrey Leung, Sylvain Merlot, Christiane Valon
www.isv.cnrs-gif.fr/jg/themegb.html
מדוע קשה לחקור את השלבים בתהליך הפוטוסיתזה?
מהרגע שמולקולת הכלורופיל קולטת את האור ,ועד שהאנרגיה עוברת למולקולה אחרת,
עוברות 10-15שניות.
http://www.nature.com/scitable/topicpage/photosynthetic-
2010 Nature Education
cells-14025371
מקור המים לצמח הוא בלחות הקרקע – גורם מווסת לפתיחה וסגירה של
פיוניות.
השפעת הגידול בריכוז הפד"ח על שטפונות
ריכוז פד"ח שכיח
ריכוז פד"ח גבוה
זמינות המים לצמח בקרקע
הולכת פיוניות
מים בלתי
מנוצלים
ניצול האנרגיה שנקלטה בפוטוסינתזה
= Aאנרגיה מוטמעת
A=P+R
= Rהשקעת אנרגיה בנשימה )(respiration
= Pהשקעת אנרגיה בייצור רקמה )(production
זרימת אנרגיה בטבע
R
R
R
R
R
הטרוטרופיים ( = heteroשונה)
כל בעלי-החיים ,הפטריות ומרבית החיידקים הם הטרוטרופיים ,כלומר
נזקקים לאספקת חומרים אורגנים מסביבבתם ,כיוון שאינם מסוגלים לנצל
את אנרגיית האור.
אנרגיית אור
אוטוטרופיים – יצרנים )(producers
הטרוטרופיים – צרכנים )(consumers
צרכן
רביעי
במעמד
מיוחד -
מפרק
צרכן שני
צרכן שלישי
יצרן
צרכן ראשון
הטרוטרופיים
)food web( מארג מזון
Chairas, D..D. 2010. Environmental science
שרשרת מזון ()food chain
שרשרת המזון מהווה סט של רצף הזנה בתוך מארג מזון ()food web
Chairas, D..D. 2010. Environmental science
מארג מזון מובנה מרמות הזנה
יצרנים primary producers
צרכנים ראשוניים primary consumers
צרכנים שניוניים secondary consumers
צרכנים שלישוניים tertiary consumers
מפרקים decomposers
מארג מזון מובנה מרמות יצרנות שונות
יצרנים primary producers
יצרנים שניוניים secondary consumers
יצרנים שלישוניים tertiary consumers
שיטות הזנה שונות מאפיינות צרכנים שונים ברמות הזנה שונות
הרביוורים ) – (herbivoresאוכלי צמחים
קרניוורים ( – )carnivoresאוכלי בשר
דטריטיוורים ) – (detritivoresאוכלי שיירים (פגרים)
אומניוורים ) – (omnivoresאוכלי כל
מפרקים ( – )decomposersמפרקים את החומר האורגני
למרכיביו האי-אורגניים.
Environmental science: the way the world works
By Bernard J. Nebel, Richard T. Wright 1993
זרימת האנרגיה בטבע
פרמטרים בתחשיבי אנרגיה של צרכנים
אינו
מוטמע מוטמע ()A
C=P+R+U+F
הוצאת צואה
(חומרים שאינם
מעוכלים)
Fecal wasted
נשימה
הפרשת
חומצות
Respiration
אמיניות בלתי
נצילות
Undigestad
)(Urin
ייצור
מזון נצרך
Consumed Production
R
P
F+U
C
Beinke, A. 2010. Nature Education Knowledge 1, 5.
פוטנציאל נעכלות )A:C (food digestibility
מבוטא באמצעות ,A:Cשיעור החומר המוטמע ( )Aמהחומר הנצרך (.)C
פוטנציאל הנעכלות משתנה בין אורגניזמים שונים ובין מזונות שונים.
פוטנציאל הנעכלות של רקמות צמחיות נמוך בהשוואה לרקמות בעלי חיים.
פוטנציאל הנעכלות בקבוצת הדטריוווריים והמיקרוביווריים נמוך בהשוואה
להרביווריים וקרניבוריים
80%
10%
דטריטיווריים < מיקרוביווריים < הרביווריים < קרניוורים
צואה
פירוק מהיר
פוטנציאל יצרנות )P:A (production efficiency
מבוטא באמצעות ,P:Aשיעור החומר המוטמע מהחומר הנצרך
שוסטר ,א ,.רידג' ,א ,.בל ,מ .ריטה ,ע .2009 .אקולוגיה ,יחידה .1
Slide 22
זרימת אנרגיה וביומסה בטבע
אנרגיית אור
צמח
טורף
אוכל נבלות
מפרק
אוכל צמחים
זרימת האנגיה בטבע
מקור אי אורגני+ אור
אורגניזמים
Environmental science: the way the world works
By Bernard J. Nebel, Richard T. Wright 1993
חום
מיון האורגניזמים לפי האופן שבו הם משיגים אנרגיה
אוטוטרופיים ) (autothrophsמייצרים את מזונם מאנרגיה
ומקורות אי-אורגניים.
בטבע,
אנרגיהאורגניות
מתרכובות
הטרוטרופיים ) (heterothropsניזונים
זרימת
שמקורן אוטוטרופי
הטרוטרופים )(heterothrophs
אוטוטרופים (autothrophs
אוטוטרופים ( = autoעצמי thropon ,מזון)
האור הוא מקור האנרגיה הנפוץ ביותר לשימוש של אוטוטרופים בביוספרה
פוטואוטוטרופים/פוטוסינתטיים – מנצלים את האור כמקור אנרגיה .בעיקר
צמחים ירוקים אך גם כמה קבוצות חיידקים.
צמחים (איקריוטיים) ,וחיידקים כחוליים (פרוקריוטיים) מהווים את המקור
העיקרי לחמצן האטמוספרי.
חיידקים פוטוסינתטיים מתקיימים בסביבות דלות חמצן ,בעוצמת אור נמוכה
(שאינה מספקת לגידול צמחים) ,ואינם משחררים חמצן לאטמוספירה.
כימואוטוטרופים/כימוסינתטיים – מיקרואורגניזמים נפוצים בסביבות אירוביות
(אווירניות) אשר מנצלים תרכובות כימיות כמקור אנרגיה (מתקיימים אף
בעלטה מוחלטת) .הללו מחמצנים תרכובות כימיות ומנצלים את האנרגיה
המשתחררת.
חיידקים כימוסינתטיים משחקים תפקיד חשוב במיחזור החומרים בטבע
(חנקן ,גפרית ,מימן ,מתאן וברזל) ,ואחראים על קיומם של מערכות
אקולוגיות באזורי נביעה הידרוטרמיים במעמקי האוקייאנוסים.
Science
Science
Science
Science
חשיבות הצמח להזנה ולאנרגיה
שתי הבעיות העיקריות שהאנושות ניצבת בפניהן כיום:
א .בעיית המזון
ב .בעיית האנרגיה
הצמחים הם מקור ההזנה לאדם ולשאר ההטרוטרופים
בבעלי חיים קיימים אינזמים שהופכים חומצות אמינו האחת לשניה ,אך לא
קיימים אינזימים שיכולים לקלוט חנקן ולקבע אותו בפחמימה לשם יצירת
חומצה אמינית ,הללו קיימים רק בצמחים .לכן ,הצמחים הם גם המקור
היחידי לא רק לאנרגיה ופחמימות אלא גם לחלבונים.
תהליך הפוטוסינתזה בצמח מלווה ביצירת מולקולות עתירות אנרגיה.
במשך שנות קיומו של העולם נצברו תרכובות אורגניות לאנרגיה פוסילית
בתצורה של פחם ,שמקורו בחומר צמחי ושמן אדמה (נפט ותוצריו) שמקורו
בבעלי חיים .האנרגיה הפוסילית בינתיים ,מהווה את מקור האנרגיה
העיקרי להנעת גלגלי התעשיה והתחבורה.
תפקיד האור בצמח
האור משמש לשני תפקידים חיוניים בצמח:
א .סמן ) (signalחיצוני לתהליכי התפתחות בצמח ,בעיקר כתלות
בהתקצרות והארכת יום )(photoperiod signal
ב .האור מהווה מקור אנרגיה לתהליך הפוטוסינתזה )(photosinthesis
מדוע האור מהווה סמן עיקרי לתהליכי התפתחות כמו נביטה ,פריחה
ושלכת ולא סמנים אחרים כמו רטיבות וטמפרטורה?
פוטוסינתזה )(photosynthesis
אנרגיית אור
6H20+6CO2
C6H1206+6O2
תהליך התמרת אנרגיית אור לאנרגיה כימית ,המנוצלת לקיבוע פד"ח
לשם יצירת פחמימות מתבצעת על ידי פגמנט ירוק – מולקולת
כלורופיל בכלורופלאסט.
בקליטת האור משתתפים פיגמנטים נוספים (צהובים עד כתומים) ,אך
התמרת אנרגיית האור לאנרגיה כימית מתבצעת על ידי כלורופיל.
.) מהווה מקור לאטומי הפחמן בפוטוסינתזה388ppm( הפד"ח האטמוספרי
(stomata) חילוף הגזים בצמח מתבצע באברונים הנקראים פיוניות
Jérome Giraudat, Jeffrey Leung, Sylvain Merlot, Christiane Valon
www.isv.cnrs-gif.fr/jg/themegb.html
מדוע קשה לחקור את השלבים בתהליך הפוטוסיתזה?
מהרגע שמולקולת הכלורופיל קולטת את האור ,ועד שהאנרגיה עוברת למולקולה אחרת,
עוברות 10-15שניות.
http://www.nature.com/scitable/topicpage/photosynthetic-
2010 Nature Education
cells-14025371
מקור המים לצמח הוא בלחות הקרקע – גורם מווסת לפתיחה וסגירה של
פיוניות.
השפעת הגידול בריכוז הפד"ח על שטפונות
ריכוז פד"ח שכיח
ריכוז פד"ח גבוה
זמינות המים לצמח בקרקע
הולכת פיוניות
מים בלתי
מנוצלים
ניצול האנרגיה שנקלטה בפוטוסינתזה
= Aאנרגיה מוטמעת
A=P+R
= Rהשקעת אנרגיה בנשימה )(respiration
= Pהשקעת אנרגיה בייצור רקמה )(production
זרימת אנרגיה בטבע
R
R
R
R
R
הטרוטרופיים ( = heteroשונה)
כל בעלי-החיים ,הפטריות ומרבית החיידקים הם הטרוטרופיים ,כלומר
נזקקים לאספקת חומרים אורגנים מסביבבתם ,כיוון שאינם מסוגלים לנצל
את אנרגיית האור.
אנרגיית אור
אוטוטרופיים – יצרנים )(producers
הטרוטרופיים – צרכנים )(consumers
צרכן
רביעי
במעמד
מיוחד -
מפרק
צרכן שני
צרכן שלישי
יצרן
צרכן ראשון
הטרוטרופיים
)food web( מארג מזון
Chairas, D..D. 2010. Environmental science
שרשרת מזון ()food chain
שרשרת המזון מהווה סט של רצף הזנה בתוך מארג מזון ()food web
Chairas, D..D. 2010. Environmental science
מארג מזון מובנה מרמות הזנה
יצרנים primary producers
צרכנים ראשוניים primary consumers
צרכנים שניוניים secondary consumers
צרכנים שלישוניים tertiary consumers
מפרקים decomposers
מארג מזון מובנה מרמות יצרנות שונות
יצרנים primary producers
יצרנים שניוניים secondary consumers
יצרנים שלישוניים tertiary consumers
שיטות הזנה שונות מאפיינות צרכנים שונים ברמות הזנה שונות
הרביוורים ) – (herbivoresאוכלי צמחים
קרניוורים ( – )carnivoresאוכלי בשר
דטריטיוורים ) – (detritivoresאוכלי שיירים (פגרים)
אומניוורים ) – (omnivoresאוכלי כל
מפרקים ( – )decomposersמפרקים את החומר האורגני
למרכיביו האי-אורגניים.
Environmental science: the way the world works
By Bernard J. Nebel, Richard T. Wright 1993
זרימת האנרגיה בטבע
פרמטרים בתחשיבי אנרגיה של צרכנים
אינו
מוטמע מוטמע ()A
C=P+R+U+F
הוצאת צואה
(חומרים שאינם
מעוכלים)
Fecal wasted
נשימה
הפרשת
חומצות
Respiration
אמיניות בלתי
נצילות
Undigestad
)(Urin
ייצור
מזון נצרך
Consumed Production
R
P
F+U
C
Beinke, A. 2010. Nature Education Knowledge 1, 5.
פוטנציאל נעכלות )A:C (food digestibility
מבוטא באמצעות ,A:Cשיעור החומר המוטמע ( )Aמהחומר הנצרך (.)C
פוטנציאל הנעכלות משתנה בין אורגניזמים שונים ובין מזונות שונים.
פוטנציאל הנעכלות של רקמות צמחיות נמוך בהשוואה לרקמות בעלי חיים.
פוטנציאל הנעכלות בקבוצת הדטריוווריים והמיקרוביווריים נמוך בהשוואה
להרביווריים וקרניבוריים
80%
10%
דטריטיווריים < מיקרוביווריים < הרביווריים < קרניוורים
צואה
פירוק מהיר
פוטנציאל יצרנות )P:A (production efficiency
מבוטא באמצעות ,P:Aשיעור החומר המוטמע מהחומר הנצרך
שוסטר ,א ,.רידג' ,א ,.בל ,מ .ריטה ,ע .2009 .אקולוגיה ,יחידה .1
Slide 23
זרימת אנרגיה וביומסה בטבע
אנרגיית אור
צמח
טורף
אוכל נבלות
מפרק
אוכל צמחים
זרימת האנגיה בטבע
מקור אי אורגני+ אור
אורגניזמים
Environmental science: the way the world works
By Bernard J. Nebel, Richard T. Wright 1993
חום
מיון האורגניזמים לפי האופן שבו הם משיגים אנרגיה
אוטוטרופיים ) (autothrophsמייצרים את מזונם מאנרגיה
ומקורות אי-אורגניים.
בטבע,
אנרגיהאורגניות
מתרכובות
הטרוטרופיים ) (heterothropsניזונים
זרימת
שמקורן אוטוטרופי
הטרוטרופים )(heterothrophs
אוטוטרופים (autothrophs
אוטוטרופים ( = autoעצמי thropon ,מזון)
האור הוא מקור האנרגיה הנפוץ ביותר לשימוש של אוטוטרופים בביוספרה
פוטואוטוטרופים/פוטוסינתטיים – מנצלים את האור כמקור אנרגיה .בעיקר
צמחים ירוקים אך גם כמה קבוצות חיידקים.
צמחים (איקריוטיים) ,וחיידקים כחוליים (פרוקריוטיים) מהווים את המקור
העיקרי לחמצן האטמוספרי.
חיידקים פוטוסינתטיים מתקיימים בסביבות דלות חמצן ,בעוצמת אור נמוכה
(שאינה מספקת לגידול צמחים) ,ואינם משחררים חמצן לאטמוספירה.
כימואוטוטרופים/כימוסינתטיים – מיקרואורגניזמים נפוצים בסביבות אירוביות
(אווירניות) אשר מנצלים תרכובות כימיות כמקור אנרגיה (מתקיימים אף
בעלטה מוחלטת) .הללו מחמצנים תרכובות כימיות ומנצלים את האנרגיה
המשתחררת.
חיידקים כימוסינתטיים משחקים תפקיד חשוב במיחזור החומרים בטבע
(חנקן ,גפרית ,מימן ,מתאן וברזל) ,ואחראים על קיומם של מערכות
אקולוגיות באזורי נביעה הידרוטרמיים במעמקי האוקייאנוסים.
Science
Science
Science
Science
חשיבות הצמח להזנה ולאנרגיה
שתי הבעיות העיקריות שהאנושות ניצבת בפניהן כיום:
א .בעיית המזון
ב .בעיית האנרגיה
הצמחים הם מקור ההזנה לאדם ולשאר ההטרוטרופים
בבעלי חיים קיימים אינזמים שהופכים חומצות אמינו האחת לשניה ,אך לא
קיימים אינזימים שיכולים לקלוט חנקן ולקבע אותו בפחמימה לשם יצירת
חומצה אמינית ,הללו קיימים רק בצמחים .לכן ,הצמחים הם גם המקור
היחידי לא רק לאנרגיה ופחמימות אלא גם לחלבונים.
תהליך הפוטוסינתזה בצמח מלווה ביצירת מולקולות עתירות אנרגיה.
במשך שנות קיומו של העולם נצברו תרכובות אורגניות לאנרגיה פוסילית
בתצורה של פחם ,שמקורו בחומר צמחי ושמן אדמה (נפט ותוצריו) שמקורו
בבעלי חיים .האנרגיה הפוסילית בינתיים ,מהווה את מקור האנרגיה
העיקרי להנעת גלגלי התעשיה והתחבורה.
תפקיד האור בצמח
האור משמש לשני תפקידים חיוניים בצמח:
א .סמן ) (signalחיצוני לתהליכי התפתחות בצמח ,בעיקר כתלות
בהתקצרות והארכת יום )(photoperiod signal
ב .האור מהווה מקור אנרגיה לתהליך הפוטוסינתזה )(photosinthesis
מדוע האור מהווה סמן עיקרי לתהליכי התפתחות כמו נביטה ,פריחה
ושלכת ולא סמנים אחרים כמו רטיבות וטמפרטורה?
פוטוסינתזה )(photosynthesis
אנרגיית אור
6H20+6CO2
C6H1206+6O2
תהליך התמרת אנרגיית אור לאנרגיה כימית ,המנוצלת לקיבוע פד"ח
לשם יצירת פחמימות מתבצעת על ידי פגמנט ירוק – מולקולת
כלורופיל בכלורופלאסט.
בקליטת האור משתתפים פיגמנטים נוספים (צהובים עד כתומים) ,אך
התמרת אנרגיית האור לאנרגיה כימית מתבצעת על ידי כלורופיל.
.) מהווה מקור לאטומי הפחמן בפוטוסינתזה388ppm( הפד"ח האטמוספרי
(stomata) חילוף הגזים בצמח מתבצע באברונים הנקראים פיוניות
Jérome Giraudat, Jeffrey Leung, Sylvain Merlot, Christiane Valon
www.isv.cnrs-gif.fr/jg/themegb.html
מדוע קשה לחקור את השלבים בתהליך הפוטוסיתזה?
מהרגע שמולקולת הכלורופיל קולטת את האור ,ועד שהאנרגיה עוברת למולקולה אחרת,
עוברות 10-15שניות.
http://www.nature.com/scitable/topicpage/photosynthetic-
2010 Nature Education
cells-14025371
מקור המים לצמח הוא בלחות הקרקע – גורם מווסת לפתיחה וסגירה של
פיוניות.
השפעת הגידול בריכוז הפד"ח על שטפונות
ריכוז פד"ח שכיח
ריכוז פד"ח גבוה
זמינות המים לצמח בקרקע
הולכת פיוניות
מים בלתי
מנוצלים
ניצול האנרגיה שנקלטה בפוטוסינתזה
= Aאנרגיה מוטמעת
A=P+R
= Rהשקעת אנרגיה בנשימה )(respiration
= Pהשקעת אנרגיה בייצור רקמה )(production
זרימת אנרגיה בטבע
R
R
R
R
R
הטרוטרופיים ( = heteroשונה)
כל בעלי-החיים ,הפטריות ומרבית החיידקים הם הטרוטרופיים ,כלומר
נזקקים לאספקת חומרים אורגנים מסביבבתם ,כיוון שאינם מסוגלים לנצל
את אנרגיית האור.
אנרגיית אור
אוטוטרופיים – יצרנים )(producers
הטרוטרופיים – צרכנים )(consumers
צרכן
רביעי
במעמד
מיוחד -
מפרק
צרכן שני
צרכן שלישי
יצרן
צרכן ראשון
הטרוטרופיים
)food web( מארג מזון
Chairas, D..D. 2010. Environmental science
שרשרת מזון ()food chain
שרשרת המזון מהווה סט של רצף הזנה בתוך מארג מזון ()food web
Chairas, D..D. 2010. Environmental science
מארג מזון מובנה מרמות הזנה
יצרנים primary producers
צרכנים ראשוניים primary consumers
צרכנים שניוניים secondary consumers
צרכנים שלישוניים tertiary consumers
מפרקים decomposers
מארג מזון מובנה מרמות יצרנות שונות
יצרנים primary producers
יצרנים שניוניים secondary consumers
יצרנים שלישוניים tertiary consumers
שיטות הזנה שונות מאפיינות צרכנים שונים ברמות הזנה שונות
הרביוורים ) – (herbivoresאוכלי צמחים
קרניוורים ( – )carnivoresאוכלי בשר
דטריטיוורים ) – (detritivoresאוכלי שיירים (פגרים)
אומניוורים ) – (omnivoresאוכלי כל
מפרקים ( – )decomposersמפרקים את החומר האורגני
למרכיביו האי-אורגניים.
Environmental science: the way the world works
By Bernard J. Nebel, Richard T. Wright 1993
זרימת האנרגיה בטבע
פרמטרים בתחשיבי אנרגיה של צרכנים
אינו
מוטמע מוטמע ()A
C=P+R+U+F
הוצאת צואה
(חומרים שאינם
מעוכלים)
Fecal wasted
נשימה
הפרשת
חומצות
Respiration
אמיניות בלתי
נצילות
Undigestad
)(Urin
ייצור
מזון נצרך
Consumed Production
R
P
F+U
C
Beinke, A. 2010. Nature Education Knowledge 1, 5.
פוטנציאל נעכלות )A:C (food digestibility
מבוטא באמצעות ,A:Cשיעור החומר המוטמע ( )Aמהחומר הנצרך (.)C
פוטנציאל הנעכלות משתנה בין אורגניזמים שונים ובין מזונות שונים.
פוטנציאל הנעכלות של רקמות צמחיות נמוך בהשוואה לרקמות בעלי חיים.
פוטנציאל הנעכלות בקבוצת הדטריוווריים והמיקרוביווריים נמוך בהשוואה
להרביווריים וקרניבוריים
80%
10%
דטריטיווריים < מיקרוביווריים < הרביווריים < קרניוורים
צואה
פירוק מהיר
פוטנציאל יצרנות )P:A (production efficiency
מבוטא באמצעות ,P:Aשיעור החומר המוטמע מהחומר הנצרך
שוסטר ,א ,.רידג' ,א ,.בל ,מ .ריטה ,ע .2009 .אקולוגיה ,יחידה .1
Slide 24
זרימת אנרגיה וביומסה בטבע
אנרגיית אור
צמח
טורף
אוכל נבלות
מפרק
אוכל צמחים
זרימת האנגיה בטבע
מקור אי אורגני+ אור
אורגניזמים
Environmental science: the way the world works
By Bernard J. Nebel, Richard T. Wright 1993
חום
מיון האורגניזמים לפי האופן שבו הם משיגים אנרגיה
אוטוטרופיים ) (autothrophsמייצרים את מזונם מאנרגיה
ומקורות אי-אורגניים.
בטבע,
אנרגיהאורגניות
מתרכובות
הטרוטרופיים ) (heterothropsניזונים
זרימת
שמקורן אוטוטרופי
הטרוטרופים )(heterothrophs
אוטוטרופים (autothrophs
אוטוטרופים ( = autoעצמי thropon ,מזון)
האור הוא מקור האנרגיה הנפוץ ביותר לשימוש של אוטוטרופים בביוספרה
פוטואוטוטרופים/פוטוסינתטיים – מנצלים את האור כמקור אנרגיה .בעיקר
צמחים ירוקים אך גם כמה קבוצות חיידקים.
צמחים (איקריוטיים) ,וחיידקים כחוליים (פרוקריוטיים) מהווים את המקור
העיקרי לחמצן האטמוספרי.
חיידקים פוטוסינתטיים מתקיימים בסביבות דלות חמצן ,בעוצמת אור נמוכה
(שאינה מספקת לגידול צמחים) ,ואינם משחררים חמצן לאטמוספירה.
כימואוטוטרופים/כימוסינתטיים – מיקרואורגניזמים נפוצים בסביבות אירוביות
(אווירניות) אשר מנצלים תרכובות כימיות כמקור אנרגיה (מתקיימים אף
בעלטה מוחלטת) .הללו מחמצנים תרכובות כימיות ומנצלים את האנרגיה
המשתחררת.
חיידקים כימוסינתטיים משחקים תפקיד חשוב במיחזור החומרים בטבע
(חנקן ,גפרית ,מימן ,מתאן וברזל) ,ואחראים על קיומם של מערכות
אקולוגיות באזורי נביעה הידרוטרמיים במעמקי האוקייאנוסים.
Science
Science
Science
Science
חשיבות הצמח להזנה ולאנרגיה
שתי הבעיות העיקריות שהאנושות ניצבת בפניהן כיום:
א .בעיית המזון
ב .בעיית האנרגיה
הצמחים הם מקור ההזנה לאדם ולשאר ההטרוטרופים
בבעלי חיים קיימים אינזמים שהופכים חומצות אמינו האחת לשניה ,אך לא
קיימים אינזימים שיכולים לקלוט חנקן ולקבע אותו בפחמימה לשם יצירת
חומצה אמינית ,הללו קיימים רק בצמחים .לכן ,הצמחים הם גם המקור
היחידי לא רק לאנרגיה ופחמימות אלא גם לחלבונים.
תהליך הפוטוסינתזה בצמח מלווה ביצירת מולקולות עתירות אנרגיה.
במשך שנות קיומו של העולם נצברו תרכובות אורגניות לאנרגיה פוסילית
בתצורה של פחם ,שמקורו בחומר צמחי ושמן אדמה (נפט ותוצריו) שמקורו
בבעלי חיים .האנרגיה הפוסילית בינתיים ,מהווה את מקור האנרגיה
העיקרי להנעת גלגלי התעשיה והתחבורה.
תפקיד האור בצמח
האור משמש לשני תפקידים חיוניים בצמח:
א .סמן ) (signalחיצוני לתהליכי התפתחות בצמח ,בעיקר כתלות
בהתקצרות והארכת יום )(photoperiod signal
ב .האור מהווה מקור אנרגיה לתהליך הפוטוסינתזה )(photosinthesis
מדוע האור מהווה סמן עיקרי לתהליכי התפתחות כמו נביטה ,פריחה
ושלכת ולא סמנים אחרים כמו רטיבות וטמפרטורה?
פוטוסינתזה )(photosynthesis
אנרגיית אור
6H20+6CO2
C6H1206+6O2
תהליך התמרת אנרגיית אור לאנרגיה כימית ,המנוצלת לקיבוע פד"ח
לשם יצירת פחמימות מתבצעת על ידי פגמנט ירוק – מולקולת
כלורופיל בכלורופלאסט.
בקליטת האור משתתפים פיגמנטים נוספים (צהובים עד כתומים) ,אך
התמרת אנרגיית האור לאנרגיה כימית מתבצעת על ידי כלורופיל.
.) מהווה מקור לאטומי הפחמן בפוטוסינתזה388ppm( הפד"ח האטמוספרי
(stomata) חילוף הגזים בצמח מתבצע באברונים הנקראים פיוניות
Jérome Giraudat, Jeffrey Leung, Sylvain Merlot, Christiane Valon
www.isv.cnrs-gif.fr/jg/themegb.html
מדוע קשה לחקור את השלבים בתהליך הפוטוסיתזה?
מהרגע שמולקולת הכלורופיל קולטת את האור ,ועד שהאנרגיה עוברת למולקולה אחרת,
עוברות 10-15שניות.
http://www.nature.com/scitable/topicpage/photosynthetic-
2010 Nature Education
cells-14025371
מקור המים לצמח הוא בלחות הקרקע – גורם מווסת לפתיחה וסגירה של
פיוניות.
השפעת הגידול בריכוז הפד"ח על שטפונות
ריכוז פד"ח שכיח
ריכוז פד"ח גבוה
זמינות המים לצמח בקרקע
הולכת פיוניות
מים בלתי
מנוצלים
ניצול האנרגיה שנקלטה בפוטוסינתזה
= Aאנרגיה מוטמעת
A=P+R
= Rהשקעת אנרגיה בנשימה )(respiration
= Pהשקעת אנרגיה בייצור רקמה )(production
זרימת אנרגיה בטבע
R
R
R
R
R
הטרוטרופיים ( = heteroשונה)
כל בעלי-החיים ,הפטריות ומרבית החיידקים הם הטרוטרופיים ,כלומר
נזקקים לאספקת חומרים אורגנים מסביבבתם ,כיוון שאינם מסוגלים לנצל
את אנרגיית האור.
אנרגיית אור
אוטוטרופיים – יצרנים )(producers
הטרוטרופיים – צרכנים )(consumers
צרכן
רביעי
במעמד
מיוחד -
מפרק
צרכן שני
צרכן שלישי
יצרן
צרכן ראשון
הטרוטרופיים
)food web( מארג מזון
Chairas, D..D. 2010. Environmental science
שרשרת מזון ()food chain
שרשרת המזון מהווה סט של רצף הזנה בתוך מארג מזון ()food web
Chairas, D..D. 2010. Environmental science
מארג מזון מובנה מרמות הזנה
יצרנים primary producers
צרכנים ראשוניים primary consumers
צרכנים שניוניים secondary consumers
צרכנים שלישוניים tertiary consumers
מפרקים decomposers
מארג מזון מובנה מרמות יצרנות שונות
יצרנים primary producers
יצרנים שניוניים secondary consumers
יצרנים שלישוניים tertiary consumers
שיטות הזנה שונות מאפיינות צרכנים שונים ברמות הזנה שונות
הרביוורים ) – (herbivoresאוכלי צמחים
קרניוורים ( – )carnivoresאוכלי בשר
דטריטיוורים ) – (detritivoresאוכלי שיירים (פגרים)
אומניוורים ) – (omnivoresאוכלי כל
מפרקים ( – )decomposersמפרקים את החומר האורגני
למרכיביו האי-אורגניים.
Environmental science: the way the world works
By Bernard J. Nebel, Richard T. Wright 1993
זרימת האנרגיה בטבע
פרמטרים בתחשיבי אנרגיה של צרכנים
אינו
מוטמע מוטמע ()A
C=P+R+U+F
הוצאת צואה
(חומרים שאינם
מעוכלים)
Fecal wasted
נשימה
הפרשת
חומצות
Respiration
אמיניות בלתי
נצילות
Undigestad
)(Urin
ייצור
מזון נצרך
Consumed Production
R
P
F+U
C
Beinke, A. 2010. Nature Education Knowledge 1, 5.
פוטנציאל נעכלות )A:C (food digestibility
מבוטא באמצעות ,A:Cשיעור החומר המוטמע ( )Aמהחומר הנצרך (.)C
פוטנציאל הנעכלות משתנה בין אורגניזמים שונים ובין מזונות שונים.
פוטנציאל הנעכלות של רקמות צמחיות נמוך בהשוואה לרקמות בעלי חיים.
פוטנציאל הנעכלות בקבוצת הדטריוווריים והמיקרוביווריים נמוך בהשוואה
להרביווריים וקרניבוריים
80%
10%
דטריטיווריים < מיקרוביווריים < הרביווריים < קרניוורים
צואה
פירוק מהיר
פוטנציאל יצרנות )P:A (production efficiency
מבוטא באמצעות ,P:Aשיעור החומר המוטמע מהחומר הנצרך
שוסטר ,א ,.רידג' ,א ,.בל ,מ .ריטה ,ע .2009 .אקולוגיה ,יחידה .1
Slide 25
זרימת אנרגיה וביומסה בטבע
אנרגיית אור
צמח
טורף
אוכל נבלות
מפרק
אוכל צמחים
זרימת האנגיה בטבע
מקור אי אורגני+ אור
אורגניזמים
Environmental science: the way the world works
By Bernard J. Nebel, Richard T. Wright 1993
חום
מיון האורגניזמים לפי האופן שבו הם משיגים אנרגיה
אוטוטרופיים ) (autothrophsמייצרים את מזונם מאנרגיה
ומקורות אי-אורגניים.
בטבע,
אנרגיהאורגניות
מתרכובות
הטרוטרופיים ) (heterothropsניזונים
זרימת
שמקורן אוטוטרופי
הטרוטרופים )(heterothrophs
אוטוטרופים (autothrophs
אוטוטרופים ( = autoעצמי thropon ,מזון)
האור הוא מקור האנרגיה הנפוץ ביותר לשימוש של אוטוטרופים בביוספרה
פוטואוטוטרופים/פוטוסינתטיים – מנצלים את האור כמקור אנרגיה .בעיקר
צמחים ירוקים אך גם כמה קבוצות חיידקים.
צמחים (איקריוטיים) ,וחיידקים כחוליים (פרוקריוטיים) מהווים את המקור
העיקרי לחמצן האטמוספרי.
חיידקים פוטוסינתטיים מתקיימים בסביבות דלות חמצן ,בעוצמת אור נמוכה
(שאינה מספקת לגידול צמחים) ,ואינם משחררים חמצן לאטמוספירה.
כימואוטוטרופים/כימוסינתטיים – מיקרואורגניזמים נפוצים בסביבות אירוביות
(אווירניות) אשר מנצלים תרכובות כימיות כמקור אנרגיה (מתקיימים אף
בעלטה מוחלטת) .הללו מחמצנים תרכובות כימיות ומנצלים את האנרגיה
המשתחררת.
חיידקים כימוסינתטיים משחקים תפקיד חשוב במיחזור החומרים בטבע
(חנקן ,גפרית ,מימן ,מתאן וברזל) ,ואחראים על קיומם של מערכות
אקולוגיות באזורי נביעה הידרוטרמיים במעמקי האוקייאנוסים.
Science
Science
Science
Science
חשיבות הצמח להזנה ולאנרגיה
שתי הבעיות העיקריות שהאנושות ניצבת בפניהן כיום:
א .בעיית המזון
ב .בעיית האנרגיה
הצמחים הם מקור ההזנה לאדם ולשאר ההטרוטרופים
בבעלי חיים קיימים אינזמים שהופכים חומצות אמינו האחת לשניה ,אך לא
קיימים אינזימים שיכולים לקלוט חנקן ולקבע אותו בפחמימה לשם יצירת
חומצה אמינית ,הללו קיימים רק בצמחים .לכן ,הצמחים הם גם המקור
היחידי לא רק לאנרגיה ופחמימות אלא גם לחלבונים.
תהליך הפוטוסינתזה בצמח מלווה ביצירת מולקולות עתירות אנרגיה.
במשך שנות קיומו של העולם נצברו תרכובות אורגניות לאנרגיה פוסילית
בתצורה של פחם ,שמקורו בחומר צמחי ושמן אדמה (נפט ותוצריו) שמקורו
בבעלי חיים .האנרגיה הפוסילית בינתיים ,מהווה את מקור האנרגיה
העיקרי להנעת גלגלי התעשיה והתחבורה.
תפקיד האור בצמח
האור משמש לשני תפקידים חיוניים בצמח:
א .סמן ) (signalחיצוני לתהליכי התפתחות בצמח ,בעיקר כתלות
בהתקצרות והארכת יום )(photoperiod signal
ב .האור מהווה מקור אנרגיה לתהליך הפוטוסינתזה )(photosinthesis
מדוע האור מהווה סמן עיקרי לתהליכי התפתחות כמו נביטה ,פריחה
ושלכת ולא סמנים אחרים כמו רטיבות וטמפרטורה?
פוטוסינתזה )(photosynthesis
אנרגיית אור
6H20+6CO2
C6H1206+6O2
תהליך התמרת אנרגיית אור לאנרגיה כימית ,המנוצלת לקיבוע פד"ח
לשם יצירת פחמימות מתבצעת על ידי פגמנט ירוק – מולקולת
כלורופיל בכלורופלאסט.
בקליטת האור משתתפים פיגמנטים נוספים (צהובים עד כתומים) ,אך
התמרת אנרגיית האור לאנרגיה כימית מתבצעת על ידי כלורופיל.
.) מהווה מקור לאטומי הפחמן בפוטוסינתזה388ppm( הפד"ח האטמוספרי
(stomata) חילוף הגזים בצמח מתבצע באברונים הנקראים פיוניות
Jérome Giraudat, Jeffrey Leung, Sylvain Merlot, Christiane Valon
www.isv.cnrs-gif.fr/jg/themegb.html
מדוע קשה לחקור את השלבים בתהליך הפוטוסיתזה?
מהרגע שמולקולת הכלורופיל קולטת את האור ,ועד שהאנרגיה עוברת למולקולה אחרת,
עוברות 10-15שניות.
http://www.nature.com/scitable/topicpage/photosynthetic-
2010 Nature Education
cells-14025371
מקור המים לצמח הוא בלחות הקרקע – גורם מווסת לפתיחה וסגירה של
פיוניות.
השפעת הגידול בריכוז הפד"ח על שטפונות
ריכוז פד"ח שכיח
ריכוז פד"ח גבוה
זמינות המים לצמח בקרקע
הולכת פיוניות
מים בלתי
מנוצלים
ניצול האנרגיה שנקלטה בפוטוסינתזה
= Aאנרגיה מוטמעת
A=P+R
= Rהשקעת אנרגיה בנשימה )(respiration
= Pהשקעת אנרגיה בייצור רקמה )(production
זרימת אנרגיה בטבע
R
R
R
R
R
הטרוטרופיים ( = heteroשונה)
כל בעלי-החיים ,הפטריות ומרבית החיידקים הם הטרוטרופיים ,כלומר
נזקקים לאספקת חומרים אורגנים מסביבבתם ,כיוון שאינם מסוגלים לנצל
את אנרגיית האור.
אנרגיית אור
אוטוטרופיים – יצרנים )(producers
הטרוטרופיים – צרכנים )(consumers
צרכן
רביעי
במעמד
מיוחד -
מפרק
צרכן שני
צרכן שלישי
יצרן
צרכן ראשון
הטרוטרופיים
)food web( מארג מזון
Chairas, D..D. 2010. Environmental science
שרשרת מזון ()food chain
שרשרת המזון מהווה סט של רצף הזנה בתוך מארג מזון ()food web
Chairas, D..D. 2010. Environmental science
מארג מזון מובנה מרמות הזנה
יצרנים primary producers
צרכנים ראשוניים primary consumers
צרכנים שניוניים secondary consumers
צרכנים שלישוניים tertiary consumers
מפרקים decomposers
מארג מזון מובנה מרמות יצרנות שונות
יצרנים primary producers
יצרנים שניוניים secondary consumers
יצרנים שלישוניים tertiary consumers
שיטות הזנה שונות מאפיינות צרכנים שונים ברמות הזנה שונות
הרביוורים ) – (herbivoresאוכלי צמחים
קרניוורים ( – )carnivoresאוכלי בשר
דטריטיוורים ) – (detritivoresאוכלי שיירים (פגרים)
אומניוורים ) – (omnivoresאוכלי כל
מפרקים ( – )decomposersמפרקים את החומר האורגני
למרכיביו האי-אורגניים.
Environmental science: the way the world works
By Bernard J. Nebel, Richard T. Wright 1993
זרימת האנרגיה בטבע
פרמטרים בתחשיבי אנרגיה של צרכנים
אינו
מוטמע מוטמע ()A
C=P+R+U+F
הוצאת צואה
(חומרים שאינם
מעוכלים)
Fecal wasted
נשימה
הפרשת
חומצות
Respiration
אמיניות בלתי
נצילות
Undigestad
)(Urin
ייצור
מזון נצרך
Consumed Production
R
P
F+U
C
Beinke, A. 2010. Nature Education Knowledge 1, 5.
פוטנציאל נעכלות )A:C (food digestibility
מבוטא באמצעות ,A:Cשיעור החומר המוטמע ( )Aמהחומר הנצרך (.)C
פוטנציאל הנעכלות משתנה בין אורגניזמים שונים ובין מזונות שונים.
פוטנציאל הנעכלות של רקמות צמחיות נמוך בהשוואה לרקמות בעלי חיים.
פוטנציאל הנעכלות בקבוצת הדטריוווריים והמיקרוביווריים נמוך בהשוואה
להרביווריים וקרניבוריים
80%
10%
דטריטיווריים < מיקרוביווריים < הרביווריים < קרניוורים
צואה
פירוק מהיר
פוטנציאל יצרנות )P:A (production efficiency
מבוטא באמצעות ,P:Aשיעור החומר המוטמע מהחומר הנצרך
שוסטר ,א ,.רידג' ,א ,.בל ,מ .ריטה ,ע .2009 .אקולוגיה ,יחידה .1
Slide 26
זרימת אנרגיה וביומסה בטבע
אנרגיית אור
צמח
טורף
אוכל נבלות
מפרק
אוכל צמחים
זרימת האנגיה בטבע
מקור אי אורגני+ אור
אורגניזמים
Environmental science: the way the world works
By Bernard J. Nebel, Richard T. Wright 1993
חום
מיון האורגניזמים לפי האופן שבו הם משיגים אנרגיה
אוטוטרופיים ) (autothrophsמייצרים את מזונם מאנרגיה
ומקורות אי-אורגניים.
בטבע,
אנרגיהאורגניות
מתרכובות
הטרוטרופיים ) (heterothropsניזונים
זרימת
שמקורן אוטוטרופי
הטרוטרופים )(heterothrophs
אוטוטרופים (autothrophs
אוטוטרופים ( = autoעצמי thropon ,מזון)
האור הוא מקור האנרגיה הנפוץ ביותר לשימוש של אוטוטרופים בביוספרה
פוטואוטוטרופים/פוטוסינתטיים – מנצלים את האור כמקור אנרגיה .בעיקר
צמחים ירוקים אך גם כמה קבוצות חיידקים.
צמחים (איקריוטיים) ,וחיידקים כחוליים (פרוקריוטיים) מהווים את המקור
העיקרי לחמצן האטמוספרי.
חיידקים פוטוסינתטיים מתקיימים בסביבות דלות חמצן ,בעוצמת אור נמוכה
(שאינה מספקת לגידול צמחים) ,ואינם משחררים חמצן לאטמוספירה.
כימואוטוטרופים/כימוסינתטיים – מיקרואורגניזמים נפוצים בסביבות אירוביות
(אווירניות) אשר מנצלים תרכובות כימיות כמקור אנרגיה (מתקיימים אף
בעלטה מוחלטת) .הללו מחמצנים תרכובות כימיות ומנצלים את האנרגיה
המשתחררת.
חיידקים כימוסינתטיים משחקים תפקיד חשוב במיחזור החומרים בטבע
(חנקן ,גפרית ,מימן ,מתאן וברזל) ,ואחראים על קיומם של מערכות
אקולוגיות באזורי נביעה הידרוטרמיים במעמקי האוקייאנוסים.
Science
Science
Science
Science
חשיבות הצמח להזנה ולאנרגיה
שתי הבעיות העיקריות שהאנושות ניצבת בפניהן כיום:
א .בעיית המזון
ב .בעיית האנרגיה
הצמחים הם מקור ההזנה לאדם ולשאר ההטרוטרופים
בבעלי חיים קיימים אינזמים שהופכים חומצות אמינו האחת לשניה ,אך לא
קיימים אינזימים שיכולים לקלוט חנקן ולקבע אותו בפחמימה לשם יצירת
חומצה אמינית ,הללו קיימים רק בצמחים .לכן ,הצמחים הם גם המקור
היחידי לא רק לאנרגיה ופחמימות אלא גם לחלבונים.
תהליך הפוטוסינתזה בצמח מלווה ביצירת מולקולות עתירות אנרגיה.
במשך שנות קיומו של העולם נצברו תרכובות אורגניות לאנרגיה פוסילית
בתצורה של פחם ,שמקורו בחומר צמחי ושמן אדמה (נפט ותוצריו) שמקורו
בבעלי חיים .האנרגיה הפוסילית בינתיים ,מהווה את מקור האנרגיה
העיקרי להנעת גלגלי התעשיה והתחבורה.
תפקיד האור בצמח
האור משמש לשני תפקידים חיוניים בצמח:
א .סמן ) (signalחיצוני לתהליכי התפתחות בצמח ,בעיקר כתלות
בהתקצרות והארכת יום )(photoperiod signal
ב .האור מהווה מקור אנרגיה לתהליך הפוטוסינתזה )(photosinthesis
מדוע האור מהווה סמן עיקרי לתהליכי התפתחות כמו נביטה ,פריחה
ושלכת ולא סמנים אחרים כמו רטיבות וטמפרטורה?
פוטוסינתזה )(photosynthesis
אנרגיית אור
6H20+6CO2
C6H1206+6O2
תהליך התמרת אנרגיית אור לאנרגיה כימית ,המנוצלת לקיבוע פד"ח
לשם יצירת פחמימות מתבצעת על ידי פגמנט ירוק – מולקולת
כלורופיל בכלורופלאסט.
בקליטת האור משתתפים פיגמנטים נוספים (צהובים עד כתומים) ,אך
התמרת אנרגיית האור לאנרגיה כימית מתבצעת על ידי כלורופיל.
.) מהווה מקור לאטומי הפחמן בפוטוסינתזה388ppm( הפד"ח האטמוספרי
(stomata) חילוף הגזים בצמח מתבצע באברונים הנקראים פיוניות
Jérome Giraudat, Jeffrey Leung, Sylvain Merlot, Christiane Valon
www.isv.cnrs-gif.fr/jg/themegb.html
מדוע קשה לחקור את השלבים בתהליך הפוטוסיתזה?
מהרגע שמולקולת הכלורופיל קולטת את האור ,ועד שהאנרגיה עוברת למולקולה אחרת,
עוברות 10-15שניות.
http://www.nature.com/scitable/topicpage/photosynthetic-
2010 Nature Education
cells-14025371
מקור המים לצמח הוא בלחות הקרקע – גורם מווסת לפתיחה וסגירה של
פיוניות.
השפעת הגידול בריכוז הפד"ח על שטפונות
ריכוז פד"ח שכיח
ריכוז פד"ח גבוה
זמינות המים לצמח בקרקע
הולכת פיוניות
מים בלתי
מנוצלים
ניצול האנרגיה שנקלטה בפוטוסינתזה
= Aאנרגיה מוטמעת
A=P+R
= Rהשקעת אנרגיה בנשימה )(respiration
= Pהשקעת אנרגיה בייצור רקמה )(production
זרימת אנרגיה בטבע
R
R
R
R
R
הטרוטרופיים ( = heteroשונה)
כל בעלי-החיים ,הפטריות ומרבית החיידקים הם הטרוטרופיים ,כלומר
נזקקים לאספקת חומרים אורגנים מסביבבתם ,כיוון שאינם מסוגלים לנצל
את אנרגיית האור.
אנרגיית אור
אוטוטרופיים – יצרנים )(producers
הטרוטרופיים – צרכנים )(consumers
צרכן
רביעי
במעמד
מיוחד -
מפרק
צרכן שני
צרכן שלישי
יצרן
צרכן ראשון
הטרוטרופיים
)food web( מארג מזון
Chairas, D..D. 2010. Environmental science
שרשרת מזון ()food chain
שרשרת המזון מהווה סט של רצף הזנה בתוך מארג מזון ()food web
Chairas, D..D. 2010. Environmental science
מארג מזון מובנה מרמות הזנה
יצרנים primary producers
צרכנים ראשוניים primary consumers
צרכנים שניוניים secondary consumers
צרכנים שלישוניים tertiary consumers
מפרקים decomposers
מארג מזון מובנה מרמות יצרנות שונות
יצרנים primary producers
יצרנים שניוניים secondary consumers
יצרנים שלישוניים tertiary consumers
שיטות הזנה שונות מאפיינות צרכנים שונים ברמות הזנה שונות
הרביוורים ) – (herbivoresאוכלי צמחים
קרניוורים ( – )carnivoresאוכלי בשר
דטריטיוורים ) – (detritivoresאוכלי שיירים (פגרים)
אומניוורים ) – (omnivoresאוכלי כל
מפרקים ( – )decomposersמפרקים את החומר האורגני
למרכיביו האי-אורגניים.
Environmental science: the way the world works
By Bernard J. Nebel, Richard T. Wright 1993
זרימת האנרגיה בטבע
פרמטרים בתחשיבי אנרגיה של צרכנים
אינו
מוטמע מוטמע ()A
C=P+R+U+F
הוצאת צואה
(חומרים שאינם
מעוכלים)
Fecal wasted
נשימה
הפרשת
חומצות
Respiration
אמיניות בלתי
נצילות
Undigestad
)(Urin
ייצור
מזון נצרך
Consumed Production
R
P
F+U
C
Beinke, A. 2010. Nature Education Knowledge 1, 5.
פוטנציאל נעכלות )A:C (food digestibility
מבוטא באמצעות ,A:Cשיעור החומר המוטמע ( )Aמהחומר הנצרך (.)C
פוטנציאל הנעכלות משתנה בין אורגניזמים שונים ובין מזונות שונים.
פוטנציאל הנעכלות של רקמות צמחיות נמוך בהשוואה לרקמות בעלי חיים.
פוטנציאל הנעכלות בקבוצת הדטריוווריים והמיקרוביווריים נמוך בהשוואה
להרביווריים וקרניבוריים
80%
10%
דטריטיווריים < מיקרוביווריים < הרביווריים < קרניוורים
צואה
פירוק מהיר
פוטנציאל יצרנות )P:A (production efficiency
מבוטא באמצעות ,P:Aשיעור החומר המוטמע מהחומר הנצרך
שוסטר ,א ,.רידג' ,א ,.בל ,מ .ריטה ,ע .2009 .אקולוגיה ,יחידה .1
Slide 27
זרימת אנרגיה וביומסה בטבע
אנרגיית אור
צמח
טורף
אוכל נבלות
מפרק
אוכל צמחים
זרימת האנגיה בטבע
מקור אי אורגני+ אור
אורגניזמים
Environmental science: the way the world works
By Bernard J. Nebel, Richard T. Wright 1993
חום
מיון האורגניזמים לפי האופן שבו הם משיגים אנרגיה
אוטוטרופיים ) (autothrophsמייצרים את מזונם מאנרגיה
ומקורות אי-אורגניים.
בטבע,
אנרגיהאורגניות
מתרכובות
הטרוטרופיים ) (heterothropsניזונים
זרימת
שמקורן אוטוטרופי
הטרוטרופים )(heterothrophs
אוטוטרופים (autothrophs
אוטוטרופים ( = autoעצמי thropon ,מזון)
האור הוא מקור האנרגיה הנפוץ ביותר לשימוש של אוטוטרופים בביוספרה
פוטואוטוטרופים/פוטוסינתטיים – מנצלים את האור כמקור אנרגיה .בעיקר
צמחים ירוקים אך גם כמה קבוצות חיידקים.
צמחים (איקריוטיים) ,וחיידקים כחוליים (פרוקריוטיים) מהווים את המקור
העיקרי לחמצן האטמוספרי.
חיידקים פוטוסינתטיים מתקיימים בסביבות דלות חמצן ,בעוצמת אור נמוכה
(שאינה מספקת לגידול צמחים) ,ואינם משחררים חמצן לאטמוספירה.
כימואוטוטרופים/כימוסינתטיים – מיקרואורגניזמים נפוצים בסביבות אירוביות
(אווירניות) אשר מנצלים תרכובות כימיות כמקור אנרגיה (מתקיימים אף
בעלטה מוחלטת) .הללו מחמצנים תרכובות כימיות ומנצלים את האנרגיה
המשתחררת.
חיידקים כימוסינתטיים משחקים תפקיד חשוב במיחזור החומרים בטבע
(חנקן ,גפרית ,מימן ,מתאן וברזל) ,ואחראים על קיומם של מערכות
אקולוגיות באזורי נביעה הידרוטרמיים במעמקי האוקייאנוסים.
Science
Science
Science
Science
חשיבות הצמח להזנה ולאנרגיה
שתי הבעיות העיקריות שהאנושות ניצבת בפניהן כיום:
א .בעיית המזון
ב .בעיית האנרגיה
הצמחים הם מקור ההזנה לאדם ולשאר ההטרוטרופים
בבעלי חיים קיימים אינזמים שהופכים חומצות אמינו האחת לשניה ,אך לא
קיימים אינזימים שיכולים לקלוט חנקן ולקבע אותו בפחמימה לשם יצירת
חומצה אמינית ,הללו קיימים רק בצמחים .לכן ,הצמחים הם גם המקור
היחידי לא רק לאנרגיה ופחמימות אלא גם לחלבונים.
תהליך הפוטוסינתזה בצמח מלווה ביצירת מולקולות עתירות אנרגיה.
במשך שנות קיומו של העולם נצברו תרכובות אורגניות לאנרגיה פוסילית
בתצורה של פחם ,שמקורו בחומר צמחי ושמן אדמה (נפט ותוצריו) שמקורו
בבעלי חיים .האנרגיה הפוסילית בינתיים ,מהווה את מקור האנרגיה
העיקרי להנעת גלגלי התעשיה והתחבורה.
תפקיד האור בצמח
האור משמש לשני תפקידים חיוניים בצמח:
א .סמן ) (signalחיצוני לתהליכי התפתחות בצמח ,בעיקר כתלות
בהתקצרות והארכת יום )(photoperiod signal
ב .האור מהווה מקור אנרגיה לתהליך הפוטוסינתזה )(photosinthesis
מדוע האור מהווה סמן עיקרי לתהליכי התפתחות כמו נביטה ,פריחה
ושלכת ולא סמנים אחרים כמו רטיבות וטמפרטורה?
פוטוסינתזה )(photosynthesis
אנרגיית אור
6H20+6CO2
C6H1206+6O2
תהליך התמרת אנרגיית אור לאנרגיה כימית ,המנוצלת לקיבוע פד"ח
לשם יצירת פחמימות מתבצעת על ידי פגמנט ירוק – מולקולת
כלורופיל בכלורופלאסט.
בקליטת האור משתתפים פיגמנטים נוספים (צהובים עד כתומים) ,אך
התמרת אנרגיית האור לאנרגיה כימית מתבצעת על ידי כלורופיל.
.) מהווה מקור לאטומי הפחמן בפוטוסינתזה388ppm( הפד"ח האטמוספרי
(stomata) חילוף הגזים בצמח מתבצע באברונים הנקראים פיוניות
Jérome Giraudat, Jeffrey Leung, Sylvain Merlot, Christiane Valon
www.isv.cnrs-gif.fr/jg/themegb.html
מדוע קשה לחקור את השלבים בתהליך הפוטוסיתזה?
מהרגע שמולקולת הכלורופיל קולטת את האור ,ועד שהאנרגיה עוברת למולקולה אחרת,
עוברות 10-15שניות.
http://www.nature.com/scitable/topicpage/photosynthetic-
2010 Nature Education
cells-14025371
מקור המים לצמח הוא בלחות הקרקע – גורם מווסת לפתיחה וסגירה של
פיוניות.
השפעת הגידול בריכוז הפד"ח על שטפונות
ריכוז פד"ח שכיח
ריכוז פד"ח גבוה
זמינות המים לצמח בקרקע
הולכת פיוניות
מים בלתי
מנוצלים
ניצול האנרגיה שנקלטה בפוטוסינתזה
= Aאנרגיה מוטמעת
A=P+R
= Rהשקעת אנרגיה בנשימה )(respiration
= Pהשקעת אנרגיה בייצור רקמה )(production
זרימת אנרגיה בטבע
R
R
R
R
R
הטרוטרופיים ( = heteroשונה)
כל בעלי-החיים ,הפטריות ומרבית החיידקים הם הטרוטרופיים ,כלומר
נזקקים לאספקת חומרים אורגנים מסביבבתם ,כיוון שאינם מסוגלים לנצל
את אנרגיית האור.
אנרגיית אור
אוטוטרופיים – יצרנים )(producers
הטרוטרופיים – צרכנים )(consumers
צרכן
רביעי
במעמד
מיוחד -
מפרק
צרכן שני
צרכן שלישי
יצרן
צרכן ראשון
הטרוטרופיים
)food web( מארג מזון
Chairas, D..D. 2010. Environmental science
שרשרת מזון ()food chain
שרשרת המזון מהווה סט של רצף הזנה בתוך מארג מזון ()food web
Chairas, D..D. 2010. Environmental science
מארג מזון מובנה מרמות הזנה
יצרנים primary producers
צרכנים ראשוניים primary consumers
צרכנים שניוניים secondary consumers
צרכנים שלישוניים tertiary consumers
מפרקים decomposers
מארג מזון מובנה מרמות יצרנות שונות
יצרנים primary producers
יצרנים שניוניים secondary consumers
יצרנים שלישוניים tertiary consumers
שיטות הזנה שונות מאפיינות צרכנים שונים ברמות הזנה שונות
הרביוורים ) – (herbivoresאוכלי צמחים
קרניוורים ( – )carnivoresאוכלי בשר
דטריטיוורים ) – (detritivoresאוכלי שיירים (פגרים)
אומניוורים ) – (omnivoresאוכלי כל
מפרקים ( – )decomposersמפרקים את החומר האורגני
למרכיביו האי-אורגניים.
Environmental science: the way the world works
By Bernard J. Nebel, Richard T. Wright 1993
זרימת האנרגיה בטבע
פרמטרים בתחשיבי אנרגיה של צרכנים
אינו
מוטמע מוטמע ()A
C=P+R+U+F
הוצאת צואה
(חומרים שאינם
מעוכלים)
Fecal wasted
נשימה
הפרשת
חומצות
Respiration
אמיניות בלתי
נצילות
Undigestad
)(Urin
ייצור
מזון נצרך
Consumed Production
R
P
F+U
C
Beinke, A. 2010. Nature Education Knowledge 1, 5.
פוטנציאל נעכלות )A:C (food digestibility
מבוטא באמצעות ,A:Cשיעור החומר המוטמע ( )Aמהחומר הנצרך (.)C
פוטנציאל הנעכלות משתנה בין אורגניזמים שונים ובין מזונות שונים.
פוטנציאל הנעכלות של רקמות צמחיות נמוך בהשוואה לרקמות בעלי חיים.
פוטנציאל הנעכלות בקבוצת הדטריוווריים והמיקרוביווריים נמוך בהשוואה
להרביווריים וקרניבוריים
80%
10%
דטריטיווריים < מיקרוביווריים < הרביווריים < קרניוורים
צואה
פירוק מהיר
פוטנציאל יצרנות )P:A (production efficiency
מבוטא באמצעות ,P:Aשיעור החומר המוטמע מהחומר הנצרך
שוסטר ,א ,.רידג' ,א ,.בל ,מ .ריטה ,ע .2009 .אקולוגיה ,יחידה .1