Az energiatároló biológiai mechanizmusainak alakulása - információs oldal
.a növények aszenezete a napenergia átalakulását és tárolását foglalja magában, melynek eredményeképpen az egyszerű szénhidrátok és vízanyagok szintetizálják a szénhidrátokat, és felszabadítják a molekuláris oxigént. Általában ez a folyamat a következő egyenlet segítségével írható le (2.
A fotoszintézis látszólagos egyszerűségének ellenére talán a Földön nincs olyan meglepő folyamat, amely képes lenne bolygónkat ilyen mértékig átalakítani.
Amint az alábbi egyenletből (2. ábra), 114 kcal energiát tárolunk minden egyes, a fotoszintézis során alkalmazott aszimmetrikus szén-dioxidra. Mi az az előnye, ha a napenergiát a növények a szervezett ("nem-fotoszintetikus") rendszerhez képest tárolják? Minden olyan anyag, amely a napenergia mennyiségét elnyeli, izgalmas állapotba kerül, amely már az elektromágneses sugárzás energiájának átalakulásának és tárolásának tekinthető. Azonban az elektronikus gerjesztő energia nagyon gyorsan (10-11 másodperc 10-13) disszipált hő vagy újra kisugárzott űrbe (klorofill komplex szerves molekulák, mint például a folyamat játszódik 10-8 10-9 sec), és így, a formájában izgatott állapotok, a fény energiája csak egy másodperc kisebb frakciói esetén tárolható. Ennek eredményeként, a fotoszintetikus energia az elnyelt fény kvantum (vagy jobban mondva, néhány ilyen energia) tárolják hosszabb időt percben és órában több száz, sőt több millió év (mint ahogy az például a kialakulását fűtőolaj betétek, földgáz, szén , tőzeg a szárazföldi és tengeri növények vagy állatok bomlása következtében). Ez azonban természetesen nem zárja ki a fotoszintézis specifikusságát a napenergia használatában. Tehát a hegyi gleccserek és a tavak kialakulása a Nap energiájának köszönhető, amely a víz elpárologtatásához vezet, ugyanakkor a napenergiát hosszú ideig tárolják. Ezzel kapcsolatban beszélni egy másik előnye a fotoszintézis: a tároló a napenergia nagyon jól jön egy biológiai felhasználható formában - Molekuláris, formájában energiában gazdag kötések, főleg a cukrok és ezek származékai, valamint aminosavak, proteinek, zsírok, amelyek minden szükséges pillanat a növények számára vagy nem-fotoszintetikus (heterotróf) organizmusok által "elfogyasztani", hogy fedezze energiaigényeiket, saját nagy molekulájú vegyületjeik bioszintéziséhez.
Ábra. 1. A Földön (H) bekövetkező napsugárzás intenzitása a hullámhossz függvényében. Az árnyékolt területek a spektrum megfigyelhető részei a tengerszintnek felelnek meg, mivel a légkör e komponensei felszívódnak. 1 - Napsugárzás a légkörön túl, 2 - napsugárzás a tenger szintjén, 3 - fekete-sugárzás 5900 K. (Geophysics and Space Handbook, szerkesztés: SL Valley és McGrow Hill, New York, York, 1965).
Ábra. 2. Az oxigéntermelő fotoszintetikus organizmusok fotoszintézisének egyenlete.
A fotoszintetikus átalakulás és a napenergia tárolása óriási: a Földön a fotoszintézis miatt évente mintegy 200 milliárd tonna biomassza keletkezik, ami egyenértékű a 3.1021 J vagy a 7.2 1020 cal energiával. Nem szabad megfeledkezni arról, hogy a fotoszintézis az egyetlen biológiai folyamat, amely a szabad energia tárolásával (növelésével) megy végbe. Minden más folyamat, mind a növények, mind az állatok esetében, átmegy a fotoszintetikus organizmusokban felgyülemlett kémiai energia hatására az abszorbeált napfény átalakulása miatt. Következésképpen gyakorlatilag a Föld minden élő anyaga közvetlen vagy távoli eredménye a növények fotoszintetikus aktivitásának, amelyek közvetítenek a Nap kimeríthetetlen energiaforrásai és bolygónk egész élővilága között. Ezért beszélünk a Föld bioszféra fotóautotrófiájáról, beleértve az emberiség fotóautotrófiáját is. Föld népességének fogyaszt mintegy 1 milliárd dollárt. Rengeteg étel, ami megfelel a 15 J 1018, ha számít a lakosság 5000000000 .. Ennek következtében az emberiség szerves anyagok formájában csak mintegy 0,5% -át fogyasztja a fotoszintézis eredményeként tárolt energiának. A globális energiafogyasztás globális szinten 3 4 1020 J / év, vagyis körülbelül egy évig tárolt energiának mintegy 10% -a fotoszintézis útján. Feltárt A fosszilis tüzelőanyagok (kőolaj, földgáz, szén, tőzeg) tárolt energia ezek következetes termelése a fotoszintetikus aktivitás Földön körülbelül 100 éve, ami szintén megegyezik az energia, amely minden biomassza, amely jelenleg bolygónkon.
A SZÉNDIOXID FELSZERELÉSE
Éves szén-dioxid asszimilációja a világon eredményeként fotoszintézis mintegy 260 Mrd. Tonna, egyenértékű 7,8 tonna szén 10 és ez a kibocsátás szén kötést kompenzált szinte azonos mennyiségű CO2 miatt légzés nonphotosynthetic organizmusok. A CO2 mennyiségét, amelyek részt vesznek a ciklus „fotosintezdyhanie” körülbelül 10 tömeg% szén-dioxid a légkörben, amely 1980-ban egyenértékű volt 7,1 godu 10 „tonna szén. Ugyanakkor 1860-ig goda atmoszférában tartalmazott mindössze 6,1 tonna szén-10n szén-dioxid formájában, és ez a 15% -os CO2-emelkedés a légkörben elsősorban az intenzív CO2-kibocsátás következtében jön létre