• 검색 결과가 없습니다.

• Terminologies related to ecosystems

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2022

Share "• Terminologies related to ecosystems"

Copied!
29
0
0

로드 중.... (전체 텍스트 보기)

전체 글

(1)
(2)

• Terminologies related to ecosystems

• Human influence on ecosystems

• Energy and mass flow

• Bioaccumulation

• Nutrient cycle

• Ecosystem example ‐ lake ecosystem

(3)

• Ecosystem: community of organisms that interact  with one another and with their physical 

environment

• Habitat: the place where a population of organisms  lives

• Population: a group of organisms of the same 

species living in the same place at the same time

(4)

• Destruction of the habitat

– deforestration, dam construction, road construction, etc.

• Changes in species population

– can result in local and global extinction

– release of toxic chemicals (ex: DDT, petroleum compounds,  heavy metals)

– shifting living conditions: acid rain, global warming,  eutrophication, etc.

– introduction of nonnative (exotic) species – excessive hunting

(5)

1874: DDT first synthesized by O. Zeidler

1939: P. H. Müller discovered the insect killing ability and  won Nobel Prize (1948)

1940s: Widely used as an insecticide (especially for lice‐

Typhus and mosquito‐malaria)

1962: Rachel Carson published “Silent Spring” ‐ described  how DDT accumulates in organisms and affect wildlife 1960s: Environmental scientists published researches to 

support R. Carson’s argument (egg shell thinning by DDT)

1972: DDT banned in the U.S.

(6)

• Important feature of an ecosystem:

– Flow of matter into, out of, and within the system – Magnitude of internal cycling ↑, flow in & out ↓

cf) man‐made systems: internal cycling ↓, flow in & out ↑

Ecosystem mass/energy

flow in

mass/energy flow out

(7)

<Ecological pyramid example>

<Food web example>

(8)

• Primary producers

– Major source of energy for an ecosystem: sunlight

– Major source of carbon (essential element for organic  matter) for an ecosystem: CO2

– Primary producers can use sunlight and CO2 (or HCO3) to  produce organic matter that contains energy in a chemical  form:

<Photosynthesis>

6CO2 + 6H2O + sunlight (2800 kJ)      Cchlorophyll 6H12O6 + 6O2

– Organisms that obtain carbon from inorganic sources and use  sunlight as an energy source is called “photoautotrophic”

(9)

• Classification of organisms based on energy / carbon source

– Based on energy source

• Phototrophs: light

• Chemotrophs: organic or inorganic compounds – Chemolithotrophs: inorganic

– Chemoorganotrophs: organic

– Based on carbon source

• Autotrophs: inorganic C (CO2 or HCO3)

• Heterotrophs: organic C

Q: classification of (primary, secondary, tertiary, …) consumers?

A: chemoorganotrophs, heterotrophs

(10)

• Respiration

– A process of oxidizing organic compounds so that the  chemical energy stored can be released

– The energy released is used to derive other reactions (ex: 

cell metabolism and growth)

<Aerobic respiration>

C6H12O6 + 6O2 6CO2 +  6H2O  +  energy

– Requires an oxidizing agent to oxidize an organic compound  by the redox reaction: called “electron acceptors”

– Some organisms can use electron acceptors other than O2

(11)

• Other electron acceptors: nitrate (NO

3

), nitrite (NO

2

),  sulfate (SO

42‐

), ferric ion (Fe

3+

), CO

2

, organic compounds

• Classification of organisms based on living in the  presence/absence of O

2

: Aerobes / Anaerobes

– Obligate aerobes: can survive only in the presence of O2

– Facultative (an)aerobes: can use O2 and other electron acceptor(s)

– Aerotolerant anaerobes: cannot use O2, but can survive in the presence  of O2

– Obligate anaerobes: cannot survive in the presence of O2 Q: classification of human?

A: obligate aerobe

(12)

• Some chemicals have significantly higher affinity to some  part of organisms than to the environment (water, air,  soil, etc.)

ex) hydrophobic compounds have very high affinity to lipids than  to water

• If chemical gain > loss for an organism, then the chemical  may be accumulated within the body

• The chemical accumulation may occur more significantly 

for higher trophic level organisms

(13)

• Bioaccumulation: total uptake of chemicals by an  organism from either water or food

• Biomagnification: a process that results in 

accumulation of a chemical in an organism at higher  levels than are found in its own food

• Bioconcentration: the uptake of chemicals from the 

dissolved phase

(14)

<PCBs in Great Lakes aquatic food web>

(15)

• Relevant processes

‐ carbon cycling in the  biosphere: 

photosynthesis, 

respiration, predation

‐ ocean as a major carbon  sink: solubility pump and  biological pump

‐ fossil fuel combustion: 

significant input of CO2 by humans 

‐ dissolution of carbonate  rocks

• Essential element: building block  of life & life‐sustaining chemicals

(16)

• Relevant processes

nitrification

NH4+ + 2O2 = NO3 + 2H+ + H2O

denitrification

2NO3 + organic C = N2 + CO2 + H2O

‐ nitrogen fixation

N2 + 8e + 8H+ + ATP 

2NH3 + H2 + ADP + inorganic P

‐ significant human contribution:   

Haber‐Bosch process

 2NH

• Critical element for all life (protein)

• N2 in the air: abundant, but not easily available to organisms

(17)

• Relevant processes

‐ natural source: input from  mineral weathering 

human contribution can be  significant (fertilizer, 

detergent, etc.)

‐ uptake by plants and algae in a  soluble inorganic form (HPO42‐ PO43‐, etc.)

‐ loss by sediment burial

• Another essential nutrient (DNA, RNA, ATP)

• Very slow cycling: moves slowly through the soil and ocean

(18)
(19)

• A measure of a lake’s ability to support  aquatic life (a more productive lake has a  higher biomass concentration)

• Controlled by the limiting factor (“Liebig’s law  of the minimum”*)

* Liebig’s law of the minimum: growth is controlled not  by the total amount of the resources available, but by  the scarcest resource (limiting factor).

Recall: C, H, O, N, S, P, K, Ca, Mg, Fe

(20)

• Natural eutrophication: A natural aging process of a  lake; may take over thousands of years (an unpolluted  lake)

• Cultural eutrophication: accelerated eutrophication 

through the introduction of high levels of nutrients (a 

polluted lake)

(21)

lake 

productivity  increases  over time

Oligotrophic lake low productivity,  clear water

Eutrophic lake high productivity,  turbid water

(22)

• Caused by the introduction of high levels of N  and P (usually P for lakes and N for coastal 

waters)

• Sources of nutrients

– human waste (sewage) – animal waste

– agricultural sites

(23)

• Algal bloom

– high algae biomass: taste and odor problems,  aesthetic problem

– deposition of dead algae: oxygen depletion in the  bottom 

– harmful algal bloom: some algal species produce  toxic materials (ex: microcystin by cyanobacteria) – fish kills by O

2

depletion and toxic compounds, 

and clogging by algae

(24)

• Textbook Ch5 p. 190‐225

(25)
(26)

1. etl.snu.ac.kr 접속

2. SNUON  강좌 목록 3. “환경공학” 검색

4. 환경공학(2016) 선택 5. 수강신청

6. 다음 동영상강좌 수강

1) 위해도(risk) – 2세션 위해성평가 과정 및 위해도 관리 2) 수문학 – 1, 2, 3세션 모두

7. 10/4 (수) 수업시간 내용보충(Q&A) 및 퀴즈

(27)

SNUON  강좌목록클릭

(28)

“환경공학” 

입력 후 검색

검색 후 강좌 선택

(29)

수강신청 후 해당 동영상 강좌 수강

* 해당 동영상강좌의 강의자료는 eTL 수업 자료실에 업로드 예정

참조

관련 문서

- 의료기기의 성능은 해당 제품이 표방하는 제품의 물리·화학, 전기·기계적 특성 중 안전에 관한 항목은 제외한, 해당 제품이 표방하는 특성을 말한다.. 시험 규격 중

운동 능력의 양적 결과 차등을 위한 점수 부여보다는 해당 활동의 성취기준 달성 여부를 채점 기준으로 설정합니다 수업 전 분을 활용하여 개인 체력

File[] listFiles() : 해당 경로에 있는 파일의 목록을 File 배열로 리턴합니다.. String getName() : 해당 경로에 있는 파일이나

- (개인신용정보 전송요구) 고객이 자기결정에 따라 해당 고객의 개인신용정보를 보유하고 있는자(이하 정보제공자)로부터 해당 고객의 개인신용정보를

등록 페이지에 필요한 정보를 기입한 후, 관리자가 해당 사용자의 계정을 활성화 시킴으로써 사용자는 로그인 가능. -

모집단위가 학부인 경우 입학 후 해당 학부 내 전공분야 중 원하는 전공을 선택하여야 합니다 단

* 해당 과세기간 신규 사업개시 또는 해당 사업소득만 있는자로서 직전 수입금액 7,500만원 미만. 다음 어느 하나에 해당하는

모든 사항 숙지 후, 동의하고 수강신청 진행... 연수지명번호 입력