ФотосинтезУдостоверившись в том, насколько трудно осуществить процессы, которые позволили бы преобразовать или аккумулировать солнечную энергию, обратимся теперь к вопросу о том, как они протекают в живых клетках. Здесь они осуществляются удивительно экономично. При благоприятных условиях растения могут накапливать до 10% энергии падающей на них солнечной радиации в виде «горючего», молекулы которого имеют чрезвычайно сложное строение. Общее количество энергии, получаемой на земном шаре посредством такого рода преобразований, оценивается по-разному. Считается, что только для своего существования растения расходуют энергии в 10 раз больше, чем в настоящее время потребляет все человечество. Мельчайшие живые организмы, густо населяющие моря, по-видимому, используют еще больше энергии. Цель проводимых в этой области исследований заключается в том, чтобы научиться воспроизводить хотя бы часть таких процессов и управлять ими. Однако процессы фотосинтеза необычайно сложны и до сих пор в значительной степени остаются непонятными. Их изучение продолжается, а пока особое внимание уделяется применению растений в качестве преобразователей энергии в энергетических системах, созданных человеком и действующих по другому принципу. В этом разделе мы рассмотрим несколько характерных особенностей фотосинтеза растений, чтобы понять возможности их использования в работе энергосистем.Реакцию фотосинтеза, происходящую в зеленых растениях, часто представляют уравнением. Из него мы видим, что в растениях в результате взаимодействия углекислого газа и воды образуются углеводы и выделяется кислород. Это, конечно, грубое упрощение, которое, однако, позволяет нам уяснить существенные моменты метаболизма растений. Для протекания такого процесса необходимы углекислый газ и вода (первый обычно заимствуется из воздуха, где его содержится около 0,03%). Как показывает уравнение, на каждую поглощенную молекулу углекислого газа растение выделяет одну молекулу кислорода. Молекулы углеводов участвуют в цепи химических превращений, в результате которых образуются органические вещества, необходимые для роста и развития растений. Простейшей формой углевода является глюкоза. В какой-то степени она присутствует в растениях в чистом виде, но чаще всего входит как составная часть в более сложные молекулы жиров, белков и других веществ с высоким содержанием углеводов, щедро представленных в живых растениях. Не останавливаясь на рассмотрении всех этих последовательных преобразований, заметим лишь, что роль катализаторов в них играют очень сложные белковые соединения, называемые ферментами. Энергия, требующаяся для осуществления указанных «строительных» операций, получается при окислении некоторых простейших углеводов с образованием снова углекислого газа и воды. Эффективность таких операций зависит от содержания в почве микроколичеств определенных элементов. От них иногда зависит, будет ли урожай щедрым или плохим. Знаете ли вы, что в качестве нефтяного растворителя (нефаса) используется органическое соединение, являющееся прозрачным обезвоженным и легковоспламеняющимся продуктом перегонки всё той же нефти. Нефрас должен иметь определенный состав, так как при наличии воды, щелочей и растворимых кислот он теряет все свои свойства и считается негодным к применению. |
||
