|
Vyučující
|
-
Šantrůček Jiří, prof. Ing. CSc.
|
|
Obsah předmětu
|
Obsah přednášek: 1. Stabilní izotopy biogenních prvků. Fyzikálně-chemické a analytické základy. Principy frakcionace v kinetických a rovnovážných procesech. 2. Frakcionace izotopů uhlíku ve fotosyntéze a ve vodním provozu rostlin. Diskriminace 13C v terestrických rostlinách. C3, C4, CAM rostliny. Čistá diskriminace, frakcionace při asimilaci CO2, respiraci a fotorespiraci. Biomarker efektivity využití vody rostlinou, produktivity. Praktické aplikace ve šlechtění. 3. Frakcionace izotopů kyslíku při fotosyntéze, vedení vody a transpiraci. 18O v chloroplastech. Izotopový signál deuteria ve vodě. Zdroje vody pro rostlinu, poznání pohybu vody v kontinuu půda-rostlina-atmosféra. Případové studie. 4. Interpretace obsahu 18O v rostlinném materiálu. 5. Izotopové efekty v klíčových reakcích metabolismu rostlin. Frakcionace, obsah izotopů ve strukturních a nestrukturních (poly)sacharidech, v sekundárních metabolitech. Intramolekulární distribuce 13C, 18O a D. 6. Půda, minerální látky a rostlina. 15N v půdě, využití ve výzkumu půdních procesů. Přirozený výskyt 15N v terestrických rostlinách. 7. Integrace procesů v terestrických ekosystémech. Upscaling od listu k ekosystému. Vliv porostu na izotopový poměr uhlíku v atmosférickém CO2. Vliv ekosystému na izotopový poměr kyslíku v atmosférickém CO2. 8. Integrace procesů v mořských ekosystémech. Frakcionace 13C a 15N. Metodologie. Budoucí perspektivy. 9. Rekonstrukce paleoklimatu. Nedávná minulost: Analýzy celulózy z letokruhů. Vývoj C4 travních ekosystémů. Izotopová archeologie rekonstrukce výživy a mobility člověka. Prvo- až čtvrtohory: Izotopy uhlíku a kyslíku a evoluce fotoautotrofů. 10. Změna klimatu, hydrologické a atmosférické procesy. Izotopový poměr uhlíku a kysliku v CO2 a jejich význam ve výzkumu globálního cyklu uhlíku. 11. Využití izotopové frakcionace v medicíně (gasterologii). Využití izotopové frakcionace v medicíně (gasterologii) v hospodářsko-legislativní oblasti a kriminalistice. 12. Eseje studentů. 13. Test. Obsah cvičení: Instumentální základy analýzy obsahu stabilních izotopů. Exkurse v laboratořích stabilních izotopů na pracovištích v Praze (ČGÚ, Celní laboratoře. Exkurse na pracovištích v blízké cizině Německu (TU Mnichov, Jena, Vídeň).
|
|
Studijní aktivity a metody výuky
|
Monologická (výklad, přednáška, instruktáž)
- Účast na výuce
- 60 hodin za semestr
|
|
Výstupy z učení
|
Cílem je podat studentům základní teoretické i praktické informace o přirozeném zastoupení a frakcionaci stabilních izotopů v životním prostředí a o tom jak analýzy stabilních izotopů mohou přispět k poznání dějů probíhajících v organizmech, v ekosystému i v globálních biogeochemických procesech. Zmíněny budou i medicínské a hospodářsko-právní aplikace. Součástí kurzu bude praktické cvičení v analytice stabilních izotopů a exkurse na českých i zahraničních pracovištích zabývajících se touto problematikou.
Absolvent bude mít přehled o přirozené frakcionaci stabilních izotopů v přírodě, v rostlinných a živočišných tělech, příčinách frakcionace a závislosti na podmínkách prostředí. Bude umět navrhnout a vyhodnotit experimenty založené na použití stabilních izotopů jako značící látky.
|
|
Předpoklady
|
Nepředpokládají se jiné než středoškolské znalosti chemie a biologie. Kurz se otevírá pro studenty doktorského a magisterského studia v případě, že nestačí kapacita kurzu KEBR/620.
|
|
Hodnoticí metody a kritéria
|
Kombinovaná zkouška
Student pod vedením lektora prostuduje zprávu o řešení vybraného problému (článek publikovaný ve vědeckém časopisu), z které připraví prezentaci a představí ji poslední den kurzu. Zkouší se ústně nebo formou testu; zápočet se uděluje na základě úspěšně obhájené prezentace odborné zprávy.
|
|
Doporučená literatura
|
-
Ehleringer J.R., Hall A.E., Farquhar G.D. (Eds) 1993. Stable isotopes and Plant Carbon-Water Relations. Academic Press, London.
-
Griffiths H. (Ed) 1998. Stable isotopes. Integration of biological, ecological and geochemical processes. Bios, Oxford, UK.
-
Griffiths H. et al.1999: Stable isotopes reveal exchanges between soil, plants and the atmosphere. In: Press M.C., Scholes J., Barker M.G. (eds.) Physiological Plant Ecology. Blackwell Sci.
-
Šantrůček J., Šantrůčková H. a kol. Stabilní izotopy biogenních prvků. Použití v biologii a ekologii. Academia, Praha, 2018.
|