Sylabus
1. Stabilní izotopy biogenních prvků. Fyzikálně-chemické a analytické základy. Principy frakcionace v kinetických a rovnovážných procesech. Směsné modely.
2. Frakcionace izotopů uhlíku ve fotosyntéze. Diskriminace 13C v terestrických rostlinách. C3, C4, CAM rostliny. Frakcionace při asimilaci CO2, respiraci a fotorespiraci. Biomarker efektivity využití vody rostlinou. Praktické aplikace ve šlechtění - přednosti a úskalí .
3. Frakcionace izotopů kyslíku a vodíku v globálním koloběhu vody, při příjmu, vedení vody rostlinou a transpiraci. Zdroje vody pro rostlinu, poznání pohybu vody v kontinuu půda-rostlina-atmosféra pomocí izotopů 18O a deuteria.
4. Chloroplasty jako křižovatka izotopů 16O a 18O. Obsah 18O v rostlinném materiálu. Postfotosyntetická frakcionace 18O. Aplikace: autenticita rostlinných produktů.
5. Izotopové efekty v klíčových reakcích metabolismu rostlin. Frakcionace, obsah izotopů ve strukturních a nestrukturních polysacharidech, v sekundárních metabolitech. Intramolekulární distribuce 13C, 18O a D.
6. 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. Aplikace: Hledání zdrojů izotopového ?znečištění", Keelingovy grafy. Projekty GNIP, MIBA.
7. 15N v koloběhu a asimilaci dusíku. Frakcionace v půdě, využití ve výzkumu půdních procesů, vztahu rostlina-hemi/holoparazit, symbiotické fixace dusíku, mykorrhizy.
8. Integrace procesů v mořských ekosystémech. Frakcionace 13C, 18O.
9. Rekonstrukce paleoklimatu - nedávná i vzdálená minulost: Listy trav, CAM rostliny, letokruhy a kutikula jako archivy vývoje klimatu. Vývoj C4 travních ekosystémů a klimatu. Izotopová archeologie - rekonstrukce výživy a mobility člověka.
10. Instumentální základy analýzy obsahu stabilních izotopů v přírodních materiálech. Využití izotopové frakcionace v medicíně (gasterologii), v hospodářsko-legislativní oblasti a kriminalistice.
11. Eseje studentů.
12. Test Cvičení: Exkurse v laboratořích stabilních izotopů na pracovištích v Praze (ČGÚ, Celní laboratoře, VÚRV) případně TU Mnichov, Vídeň či ETH Zurich. Povinností studenta bude zpracovat a prezentovat krátkou esej ze zadaného materiálu.
Anotace
Cílem je podat studentům základní teoretické i praktické informace o přirozeném zastoupení a frakcionaci stabilních izotopů v těle rostlin, okolním prostředí a při životních pochodech probíhajících v rostlinách a o tom jak analýzy stabilních izotopů mohou přispět k poznání dějů probíhajících v organizmech, v ekosystému i v globálních biogeochemických procesech.
Zmíněny budou také zoologické, medicínské a forensní aplikace. Součástí kurzu bude podle možností i exkurze na české nebo zahraniční pracoviště zabývající se analýzami stabilních izotopů a jejich využitím.