Влияние нетеплового СВЧ излучения на фотосинтетическую активность

контрольная работа

1.2 Фотосинтез и жизнь на Земле.

Содержание СО2 в атмосфере остается почти постоянным, несмотря на то, что углекислый газ расходуется в процессе фотосинтеза. Дело в том, что все растения и животные дышат. В процессе дыхания (в митохондриях) кислород, поглощаемый из атмосферы живыми тканями, используется для окисления углеводов и других компонентов тканей с образованием, в конечном счете, диоксида углерода и воды и с сопутствующим выделением энергии. Высвобождающаяся энергия запасается в виде высокоэнергетического соединения -- аденозинотрифосфата (АТФ), который и используется организмом для выполнения всех жизненных функций. На процессы дыхания во всех живых организмах и на сжигание всех видов топлива, содержащего углерод, в совокупности расходуется в масштабах всей Земли в среднем около 10 000 тонн О2 в секунду. При такой скорости потребления весь кислород в атмосфере должен был бы иссякнуть примерно в течение 3000 лет. К счастью для нас, расход органических веществ и атмосферного кислорода уравновешивается созданием углеводов и кислорода в результате фотосинтеза. В идеальных условиях скорость фотосинтеза в зеленых тканях растений примерно в 30 раз превышает скорость дыхания в тех же тканях. Таким образом, фотосинтез служит очень важным фактором, регулирующим содержание О2 и СО2 в атмосфере Земли. В ходе фотосинтеза вся имеющаяся в атмосфере двуокись углерода проходит через растения в среднем за 300 лет, а весь кислород совершает свой цикл за 2000 лет.

Энергия, высвобождающаяся при дыхании, в конечном счете, рассеивается живыми организмами в виде тепла и поэтому непригодна для повторного использования в рассмотренном выше цикле. Следовательно, в течение многих миллионов лет энергия постоянно поступала от Солнца и рассеивалась в земной атмосфере в виде тепла. И этой энергии, которая приходит от Солнца, достаточно, чтобы процесс фотосинтеза продолжался в течение грядущих миллионов лет. Солнечная энергия, достигающая в течение года атмосферы Земли, составляет примерно 5,6*1024 Дж. Около половины этой энергии отражается облаками и газами в верхних слоях атмосферы и не попадает на Землю. Из той энергии, которая достигает поверхности Земли, лишь 50% приходится на спектральный диапазон, соответствующий видимому излучению, которое способно вызвать фотосинтез, а другая половина - это инфракрасное и ультрафиолетовое излучение. Таким образом, годовое поступление энергии в виде фотосинтетически активной радиации, т. е, в виде света от фиолетового до красного, составляет в масштабах всей Земли около 15*1023 Дж. Однако примерно 40% этой энергии отражается поверхностью океанов, попадает в пустыни и т.п., и лишь оставшаяся доля может быть поглощена наземными и водными растениями.

Согласно, приведенным в последнее время данным (Д.Холл, К. Рао «Фотосинтез» - оформить ссылкой), автотрофные растения производят за год примерно 2*1011 тонн биомассы, что эквивалентно энергии 3*1021 Дж. Около 40% этого органического материала синтезируется фитопланктоном, мельчайшими растениями, обитающими вблизи поверхности океанов. Ежегодное потребление продуктов питания всем населением Земли (если считать численность населения равной 4,3 млрд. человек) составляет около 800 млн. тонн (если 6,5 млрд. чел. то 1.2 млрд. тонн), или 13*1018 Дж. Таким образом, получается, что средний коэффициент использования фотосинтетически активной радиации всей флорой нашей планеты составляет всего лишь 0,2% (3*1021/15*1023 Дж), но и из той энергии, которая была поглощена в процессе фотосинтеза, человечество потребляет в виде энергии питательных веществ менее 0,5% (13*1018/3*1021 Дж). Интересно отметить, что в 1976 г. потребление энергии в мировом масштабе составило 3*1020 Дж, или одну десятую долю энергии, запасенной за год благодаря фотосинтезу!

Делись добром ;)