Фотосинтез солнечной энергии в растениях

Автор: admin · Дата: 1 апреля 2015 · Прокомментировать

Фотосинтез солнечной энергии в растениях

Около 10 тыс. лет назад человек приступил к одомашниванию животных и растений, т. е. начал изменять биосферу. Человечеству потребовалось 2 млрд. лет для того, чтобы достичь численности в 1 млрд. Увеличение же численности населения с 3 до 4 млрд. заняло около 15 лет. Отсюда очевидно, какое значение в наше время приобретает поиск высокопродуктивных способов получения пищи, причем основные надежды в этом плане связываются с фотосинтезом.

По мнению члена-корреспондента РАН А.А.Ничипоровича, будущие сорта растений должны использовать 10 % падающей световой энергии (в современных растениях усваивается в среднем 1—2, максимум 4—5 % падающего света). При благоприятном снабжении растений водой и минеральным питанием можно создать такие их сообщества — посевы, которые поглотят практически всю фотосинтетически активную световую энергию, поступающую в них (до 95%). Использование ряда научных рекомендаций позволило современному земледелию поднять урожай зерновых культур с 7—9 до 40 ц/га и более.

Растительный фотосинтез

В 1919 г. Циолковский написал интересную работу «Начало растений на земном шаре и их развитие». В ней Константин Эдуардович рассмотрел эволюцию растительного мира на нашей планете и отметил, что «на первой стадии развития жизни оба царства — растительное и животное — были смешаны, имели один источник, шли параллельно и обнаруживали изумительное сходство». По мере дальнейшего развития конкуренция между животным и растительным миром привела к тому, что растительное царство значительно отстало от животного, которое характеризуется более высоким энергетическим потреблением. «Но все же, — писал далее Циолковский, — нельзя наверняка предсказать будущую судьбу растений. Покамест на земле существуют животные и в особенности человек, до тех пор хлорофилльным образованиям трудно перейти разделяющий их от животного провал. Чересчур велика разница между их строением, образовавшаяся в течение сотен тысяч лет, чтобы можно было ее перешагнуть.

Сейчас, когда человек стал обладателем методов генной инженерии, открываются новые подходы к эволюционному развитию растительного и животного мира. Ожидаемые здесь результаты могут затмить самые смелые предсказания.

Другой важный аспект фотосинтеза связан с энергетикой. Подсчитано, что более 95 % всей потребляемой человечеством энергии обязано своим происхождением фотосинтезу. Но запасы ископаемого топлива, в которых «законсервирована» солнечная энергия предшествующих эпох, быстро истощаются, и, по оценкам экспертов, они будут израсходованы в ближайшие 100—200 лет. Хотя все мировые запасы каменного угля оцениваются в 8140 млрд. т, известные и пригодные для разработки запасы составляют лишь 430 млрд. т, и при уровне их добычи 1974 г. их хватит на 200 лет. Каменный уголь представляет собой остатки прежних растений, в которых законсервирована солнечная энергия. Как образно выразился индийский ученый Д.Бозе, «когда мы стоим у камина с пылающим углем, мы греемся на солнышке каменноугольной эпохи».

Запасы нефти при добыче на нынешнем уровне исчерпаются через 25 лет, а запасы природного газа — через 55 лет. Эти значения носят усредненный характер и не учитывают неравномерного распределения запасов топлива в различных областях земного шара. В России сосредоточено более 40 % мировых запасов угля и 40 % мировых запасов природного газа.

Подсчитано, что потребление энергии с момента появления человека до начала промышленной, революции, т. е. до 1850 г., составило 35 млрд. т (в пересчете на каменный уголь), а сейчас только за один год человечество потребляет энергии в 4,5 раза больше. Однако раньше чем иссякнут запасы топлива, может быть израсходован кислород нашей атмосферы, который все более широко используется в различных промышленных производствах. Так, для получения 1 т аммиака расходуют 500 м3 кислорода, для 1 т ацетилена — 3600 м3.

По данным академика Н. Н. Семенова, будущее использование термоядерной энергии имеет определенный предел— около 5 % от солнечной энергии, поглощаемой поверхностью Земли и океанов, что приведет к повышению температуры земной.поверхности на 3,5°. Большие перспективы открываются перед человечеством в связи с лучшим использованием солнечной энергии. Успехи в этом направлении многие ученые связывают с выяснением механизма фотосинтеза.

Деятельность фотосинтезирующих организмов оказывает оздоровляющее действие на климатические условия на нашей планете. Ежегодно в фотосинтез вовлекается около 5 % всего атмосферного запаса двуокиси углерода, что уравновешивает с точностью до одной десятитысячной ежегодное поступление этого газа за счет окислительных процессов. Увеличение же концентрации углекислоты в атмосфере в 2 раза по сравнению с существующей (0,03 %) приведет к повышению температуры у поверхности Земли на 2,3—3,6°, что вызовет таяние полярных льдов, которые содержат около 28,7 млн. км3 воды. Это, в свою очередь, приведет к катастрофическим наводнениям, разрушениям прибрежных городов и другим бедствиям.

Стабильность климатических условий (несмотря на все более интенсивное развитие промышленности) обеспечивается фотосинтезирующими организмами, которые ежегодно усваивают 350*10 в 9 степени т углекислого газа, выделяют в атмосферу около 250*10 в 9 степени т кислорода, образуя более 230*10 в 9 степени т органических веществ (в пересчете на сухой вес), где консервируется ~1018 ккал из 7*10 в 20 степени ккал солнечной энергии, ежегодно поглощаемой земной поверхностью.

В последние годы внимание к фотосинтезу значительно усилилось в связи с развитием космонавтики. В межпланетном корабле, совершающем длительный полет, необходимо создать нормальные условия для жизнедеятельности человека и животных. Для решения этой задачи с успехом может быть использован фотосинтез, так как на Земле, представляющей собой гигантскую космическую станцию, жизнь обусловлена именно этим процессом.

Сказанного, на наш взгляд, вполне достаточно, чтобы читатель проникся чувством уважения к фотосинтезу и пониманием необходимости его изучения.

Еще в прошлом веке проблемы со зрением сильно портили людям жизнь и их было весьма затруднительно разрешить. Но благодаря развитию прогресса техники и науки эта ситуация в корне поменялась. Ведь теперь любые очки с диоптриями купить на данный момент можно прямо из дома. Но мало того, что технологии избавили людей от необходимости выходить из дома за товарами. Сами медицинские исследования далеко продвинулись, и сегодня нарушения зрения можно даже лечить.

Рубрика: Микробиология ·  

загрузка...


Оставить комментарий или два