Biofizica -ecologie

1. Biofizica -ecologie

2. Supravietuire • Progres • Studiaza schimburile de energie si masa dintre oragnismele vii si mediu

3. Modele matematice care descriu (cantitativ) ratele schimburilor de energie si masa • Legi de conservare ale masei si energie

4. Fluxuri de masa si energie • Exemple • Vederea – interactiunea cu lumina emisa sau reflectata din mediu • Auzul- absorbtia de energie acustica din mediu • Mirosul – flux de gaze si aerosoli cu senzori olfactivi

5. In stare stationara • Flux = g (CS – Ca ) CS – concentratia la suprafata organismului CS – concentratia din mediu g – conductanta de schimb

6. Micromediul • Casa • Masina • Umbra unui copac

7. Datele din micromediu • Nu se pot descrie direct cu raportarile din datele meteorologice

8. Exemplu: • Temperatura aerului poate fi de 100 C, vant de 5 m/s • O insecta pe un animal, expusa la soare, poate sta confortabila la 250 C

9. Descrierea microclimatului este destul de complicata • Oraganismul influenteaza microclimatul • Microclimatul este extrem de variabil la distanta scurta

10. Instrumente specifice masoara: • Temperatura • Umiditate • Fluxul de energie radianta • Viteza vantului • Concentratii de oxigen, CO2 • Conductivitate termica a substratului (podea, pamant, …) • Distribuita spectrala a radiatiei

11. Parametri importanti din mediu • Temperatura • Umiditate • Taria vantului • Radiatia

12. Schimbul de energie • Energie stocata chimic • Energie termica • Energie radianta • Energie mecanica

13. Continutul de energie termica al unei substante • Totalitatea energiei cinetice (de agitatie termica) a moleculelor

14. Caldura trece de la un corp la altul • Daca enegia cinetica medie a moleculelor dintre cele doua corpuri este diferita

15. Temperatura • O masura a energiei cinetice medii a corpurilor

16. Daca doua corpuri in contact sunt la temperaturi diferite • Transfer de energie termica de la corpul cu temperatura mai mare • Conductie termica

17. Convectia • Transport de caldura datorate miscarii unui fluid • Miscarea de ansamblu a fluidului • Exemple: sisteme de incalzit in locuite prin convectie

18. Radiatia • O suprafata iradiaza energie ~ T4 • Nu necesita “intermedieri” moleculare ale trasferului de energie

19. La schimbarea din stare lichida in stare gazoasa apa: • ~ 600 ori mai mult decat energia necesara pentru cresterea temperaturii unui gram de apa cu 10 C • Trebuie sa absoarba 2450 j/g (la 200 C) • Caldura latenta de vaporizare

20. Conservarea masei si energiei • Masa si energia nu por fi create sau distruse (in mod obisnuit!)

21. Exemplu, pentru o suprafata vegetala: • Rn+M-H-lE=G • Rn : fluxul net absorbit de suprafata • M, aportul de energie la suprafata datorita metabolismului • absorbtia de energie prin fotosinteza • H, rata schimbului de caldura prin convectie sau conductie • Diferenta de temperatura

22. lE, rata pierderii latente de caldura prin evaporare Rata stocarii de energie in vegetatie sau sol

23. Ecuatie similara • Conservarea cantitatii de apa la suprafata • Aplicatie: se masoara Rn,M,H • Se calculeaza E

24. Rn, H, E, G depind de temperatura • Pentru anumite conditii de mediu (temperatura aerului, radiatia solara, presiunea vaporilor) • Se poate folosi ecuatia pentru a calcula temperatura

25. Temperatura aerului/solului • Poate diferi cu 5-100 C fata de temperatura la 1,5 m unde se fac observatiile meteorologice standard

27. Micromediul poate diferi substantial de macromediu

30. Variatii intamplatoare de temperatura • Nu pot fi prezise pe baza mediilor multianuale

31. Temepratura masurata cu un termocuplu de 25 microni

32. Modelarea temperaturii solului

33. Tave temperatura medie la suprafata solului A(0) amplitudinea la suprafata w=p/12

35. Temperatura afecteaza dezvoltarea organismelor/proceselor metabolice

38. Timpul termic • Pentru organismele a caror dezvoltare depinde de temperatura, timpul este o masura “corecta” (?) • Timpul termic: o scala de timp in care dezvoltarea organismului se produce cu o rata constanta

39. R, Rata de dezvoltatareg, inversa ratei de dezvoltare

40. Schimbul de apa (vapori), bioxid de carbon, oxigen este important • Organismul trebuie sa ramana in stare hidratata pentru producerea reactiilor biochimice

41. Vapori de apa • Pierderea de apa este o amenintare pentru supravietuire • Accesul la apa este o necesitate pentru cele mai multe organisme terestre

42. “Bugetul” apei: “intrari” de apa lichida, “iesiri” de vapori de apa • Pierderile de apa sunt in defavoarea organismului (in general) • Racire prin evaporare

43. Vapori de apa, conditii de saturare • Un container de apa pura deschis …? • Presiunea de vaporilor saturati: cea mai mare presiune a vaporilor care poate exista la o suprafata libera a apei, la o temperatura data

44. Presiunea vaporilor depinde de temperatura

45. Umiditatea relativa

47. Fluxul de masa sau caldura g, conductantar, rezistenta

48. Rezistori si conductori in serie • Exemplu: fluxul de caldura din interiorul corpului unui animal • T: temperaturi • r, rezistente ale transferului de caldura la interfete

50. Rezistori in paralel Evaporarea apei dintr-o frunza??