|
Жизнь любого живого организма (в
том числе й человека) связана с непрерывными и сложными процессами
превращения веществ и энергии. Конечный результат этих превращений — полное
окисление части органических веществ и выделение тепловой энергии, которая
рассеивается в окружающем пространстве.
Все люди на земле (3 млрд. человек) в процессе дыхания
ежегодно полностью окисляют около 700 млн. т органических веществ и
рассеивают в пространство около трех миллионов миллиардов килокалорий
тепловой энергии.
Это столько, сколько энергии ежегодно могут давать 350
гидроэлектростанций, равных по мощности Куйбышевской ГЭС .
Еще раз подчеркнем — это то количество энергии, которое
рассеивает в пространство только людское население земного шара.
Но во много раз большую «работу» производят все животные
как высшие, так и низшие; бесчисленные виды микроорганизмов— грибков,
бактерий сбраживают, разлагают и в ко
нечном итоге окисляют колоссальное количество органических
веществ.
Ежегодно на земном шаре окисляется до 200 млн. т углерода
в органических веществах или в угле и рассеивается в окружающем пространстве,
безвозвратно теряясь для использования около 200 тыс. КГЭС энергии. Если
подсчитать доступные для биологического использования запасы органических
веществ на Земле и количество связанной в них энергии, то оказывается, что
ежегодные затраты их в процессах окисления и сгорания составляют примерно
У2000 часть от общих ресурсов.
Если бы жизнь на Земле осуществлялась только за счет
имеющихся запасов органических веществ и заключенной в них энергии, то за
миллионы лет истории живых существ эти вещества давно были бы исчерпаны, и
жизни на Земле грозило бы быстрое затухание.
Но жизнь на нашей планете не только не угасает, а,
наоборот, умножается, усложняется и прогрессирует. Не иссякают на ней и
запасы органических веществ. Очевидно, что на Земле протекают различные
процессы, в результате которых в грандиозных масштабах образуются новые
органические вещества, в которых запасается громадное количество химической
энергии. Это и достигается за счет фотосинтеза.
Поглощая энергию солнечного света, зеленые растения
создают с ее помощью из углекислого газа, воды и минеральных солей богатые
энергией органические вещества.
В этом процессе зеленые растения из углекислого газа,
воды, элементов минеральных солей, т. е. <из простейших окисленных
веществ, лишенных запасов потенциальной химической энергии, первично
синтезируют разнообразные богатые энергией органические вещества. Эти
вещества: углеводы, белки, жиры — необходимая пища для жизнедеятельности всех
других организмов, в том числе для самих растений ( 1), а также и для
человека.
Источник энергии для фотосинтеза — энергия солнечного
света.
Здесь природа нашла наилучшее решение вопроса массового
образования органических веществ, необходимых для развития и поддержания
неуклонно развивающейся жизни на Земле.
На Земле нет другого столь мощного и повсеместно
действующего источника энергии, как энергия Солнца.
Повсеместное действие этой энергии делает возможным
распространение почти по всей поверхности земного шара и даже в водах океанов
зеленых растений. Наиболее характерная особенность планеты Земля та, что она
в большей своей части покрыта зеленым ковром растений. Эти растения с помощью
своего пигмента — хлорофилла непрестанно улавливают энергию солнечного света
и создают с ее помощью органические вещества.
Жизнь на Земле непрерывно существует, совершенствуется и
развивается. Это происходит от того, что непрерывные затраты органических
веществ воссоздаются в великом круговороте. Движущая сила этого круговорота
веществ—энергия солнечной радиации и фотосинтез ( 2).
Однако если оценить средний КПД фотосинтеза всего
растительного покрова земного шара, то он окажется очень небольшим. Ежегодно
во вновь образуемых органических веществах в процессе фотосинтеза связывается
всего около 0,3% энергии солнечного света, приходящего на Землю.
Это обусловлено прежде всего тем, что значительные
территории Земли лишены хорошего растительного покрова. Таковы покрытые
постоянным льдом пространства Антарктиды ъ Арктики, безжизненные горные
массивы или громадные пространства пустынь. Здесь возможности жизни, а
следовательно, и фотосинтеза ограничены либо выходящими за пределы нормы
температурами, либо недостатком влаги, либо плохой обеспеченностью растений
элементами минерального питания, Между тем в хорошихусловиях массивы зеленых
растений могут связывать энергию света с КПД, равным 5—10%. Обычно это бывает
лишь в благоприятных условиях, тогда, когда этому содействует человек. Он
культивирует наиболее продуктивные растения, заботится о наилучшем
обеспечении их водой, элементами мштр-ал-ьного питания, углекислым газом.
Таким образом, у человека есть большие возможности воздействовать на
фотосинтез растений. Увеличивая КПД процесса, человек тем самым увеличивает
количество вновь образуемых органических веществ. Все это крайне важно и
прежде всего потому, что фотосинтез зеленых растений практически единственный
источник пищевых ресурсов человека, а пищевая проблема всегда волновала и,
наверное, еще долго будет волновать человечество.
|