Фотосинтез. В среднем для всего океана превышение поглощения СО2 над выделением в атмосферу за год составляет 2×109 т (некоторые полагают 9 Гт)

В среднем для всего океана превышение поглощения СО₂ над выделением в атмосферу за год составляет 2×10⁹ т (некоторые полагают 9 Гт).

Величина захоронения углерода на суше заметно отличается лишь в тундре и тайге. Так что, "именно северные болота и тайга, а не тропические леса, являются долговременными поглатителями углерода и, следовательно, продуцентами кислорода, то есть "легкими планеты". В океане же, на всей его громадной площади преобладает поглощение углерода из атмосферы, хотя в обширных олиготрофных районах эта величина очень низка" (с. 113).

Основой жизнеобеспечения на Земле является, главным образом, фотосинтез. Он представляет собой "изумительно совершенный" механизм преобразования световой энергии в сахара (углеводы), которые являются основой питания всех живых организмов. Под воздействием энергии коротковолновой части солнечных лучей хлорофилл – сложное соединение С, Н, Mg и N - адсорбирует и разлагает молекулы воды. При этом водород, соединяясь с углеродом и другими химическими элементами, образует углеводы, а кислород выделяется в атмосферу. В синтезе участвуют и небольшие количества минеральных веществ почвы. Этот процесс значительно совершеннее чем технологии любого современного промышленного производства. Поэтому все происходит без отходов и загрязнений. Последующие процессы биосинтеза приводят к образованию протеинов и липидов.

Процессу фотосинтеза противоположен идущий одновременно процесс дыхания: выделение углекислого газа и образование в качестве конечных продуктов воды и полезной энергии. Таким образом, вода и углерод - вещества, связанные в начале процесса фотосинтеза, в конце его высвобождаются, а кислород, выделившийся прежде, теперь вновь адсорбируется.

От правильности функционирования этих двух механизмов - круговорота кислорода, вкупе с меньшими по объемам круговоротами азота, серы и фосфора,- зависит на Земле вся дыхательная жизнь растений и животных.

Природа действует экономно.

6 СО₂ + 6 Н₂О

днем ночью

(солнечная (теплоотдача

энергия) энергии)

С₂Н₁₂О₆ + 6 О₂

(глюкоза)

Вместе с тем, не надо преувеличивать и КПД фотосинтезирующей деятельности (отношение расхода энергии на синтез биомассы по отношению к общему количеству приходящей солнечной энергии), который обычно составляет 0,1-1%.

Также "неэкономно" растительный покров расходует и водные ресурсы. Продуктивность транспирации (отношение прироста веса сухой массы растений к расходу воды на транспирацию за определенный промежуток времени) обычно составляет от 1/200 до 1/1000 (чаще 1/300). Но это и естественно, поскольку транспирация представляет собой механизм замедленного, но равномерного тока привноса вещества путем диффузии в виде интенсивно разбавленных растворов.

Орган ассимиляции фотосинтезирующего растения - лист - представляет собой футляр из плотной катикулярной ткани, пронизанной массой мелких отверстий - устьиц, которые открываются и закрываются. В футляре находится большая поверхность хлоропластов, содержащих зерна хлорофилла. Для процесса фотосинтеза с ассимиляцией углекислоты необходима влажная растворяющая среда. Диффузия углекислоты сопровождается обратной диффузией водяного пара. Поэтому растения обычно и используют небольшую часть (порядка 10%) возможного диффузионного притока углекислоты. При усвоении 1 г углекислоты растение в среднем теряет путем транспирации около 360 г воды.

Величина солнечной энергии, используемой для построения органики в процессе фотосинтеза на Земле, составляет 133×10¹² ватт.

Это больше общемирового уровня потребления электроэнергии в 13 раз, но по отношению к приходящей к поверхности Земли солнечной энергии составляет всего 0,16%. Отношение затрат энергии на фотосинтез к поглощению солнечной энергии составляет от 0,1 до 1% (в среднем 0,5%).

Передача энергии от первичной биологической продукции к более высоким уровням экологической пирамиды сопровождается ее потерями. Отношение биомассы организмов к количеству потребляемого ими органического вещества обычно не превышает 10-20%. В природных системах с одного трофического уровня на другой, более высокий переходит в среднем не более 10%.

Вероятно, это один из аппаратов устойчивости жизни при значительных диапазонах колебаний в поставках энергии и вещества.

В обычных условиях энергия фотосинтеза медленно отдается в атмосферу, практически почти не влияя на метеорологические процессы. Но это весьма заметно при крупных пожарах, когда энергия фотосинтеза быстро превращается в тепло и метеорологические условия быстро меняются.

Дата добавления: 2014-12-26