Все процессы преобразования веществ в ходе круговоротов требуют затрат энергии. Живые организмы для своего существования также должны постоянно расходовать и пополнять энергию. Ни один организм не способен продуцировать энергию, она может быть только получена извне.[ ...]
К внешней границе тропосферы подводится поток солнечной энергии мощностью 173 • 1012 кВт (рис. 2.2). В среднем около 30 % этого излучения рассеивается частицами атмосферы или же непосредственно отражается облаками. Эта часть энергии теряется и не участвует в циркуляции атмосферы.[ ...]
Около 50 % солнечного излучения достигает поверхности суши и океанов. Часть этого излучения сразу отражается и направляется обратно в космическое пространство. Это коротковолновое излучение не меняет в процессе отражения своей длины волны. Остальное излучение поглощается поверхностью Земли и океаническими водами и распространяется вглубь, превращаясь в тепловую энергию, затрачивается на испарение воды. Глубина, на которую это тепло может распространяться, зависит от свойств поглощающей поверхности. В океане толщина прогретого слоя иногда превышает 100 м. Перенос энергии в земной коре происходит за счет молекулярной теплопроводности и представляет собой более медленный процесс. На глубине 0,5 м суточные изменения температуры едва заметны. Поток энергии, достигающей поверхности Земли и поглощенный ею, в конце концов, излучается обратно в виде длинных инфракрасных волн. Соотношение между этими двумя потоками зависит от характера поверхности, ее отражательной способности, высоты Солнца над горизонтом и т.д.[ ...]
Количество солнечной энергии, поступающей в живые организмы, ничтожно мало по сравнению с общим потоком энергии, достигающей поверхности Земли. В процессе фотосинтеза, протекающего в клетках зеленых растений, связывается всего около 0,02 % энергии, получаемой от Солнца. Однако за счет этой энергии может синтезироваться несколько тысяч граммов сухого органического вещества на 1 м2 земной поверхности в год. Более половины энергии, связанной при фотосинтезе, тут же расходуется в процессе дыхания самих растений. Остальная часть энергии запасается, идет на наращивание биомассы.[ ...]
Таким образом, первичная продукция на Земле создается в клетках зеленых растений и некоторых бактерий под воздействием солнечной энергии. Животные не могут осуществлять реакции фотосинтеза и вынуждены использовать солнечную энергию опосредовано, через органическое вещество, созданное фотосинтетиками.[ ...]
Фотосинтез в зеленых растениях определяет существование всех высших форм жизни, так как кислород в атмосфере Земли образован именно в результате фотосинтеза.[ ...]
Вода, всасываемая корнями, поднимается по капиллярам ствола, стебля, ветвей растения к листьям, попадает в клетки к хлоропластам. Кроме того, лист хорошо приспособлен для поглощения углекислого газа. В верхнем защитном слое листа (эпидермисе) имеются особые образования — устьица, состоящие из двух клеток. Клетки могут отходить друг от друга, открывая находящуюся между ними своеобразную “щель”, сквозь которую и проникает в растение углекислый газ. Днем устьица под влиянием света обычно открыты, а ночью закрыты. Устьица регулируют поступление С02 в растение и сопутствуют испарению воды с поверхности листьев (транспирации).[ ...]
Фотосинтез представляет собой сложную окислительно-вос-становительную реакцию, при которой из диоксида углерода и воды синтезируются молекулы сахаров (в частности, глюкозы) с выделением свободного кислорода. Для образования органических веществ необходима энергия, которая поступает на Землю от Солнца в виде фотонов (квантов энергии). Фотон солнечного света взаимодействует с молекулой хлорофилла, в результате чего высвобождается электрон одного из ее атомов. Этот электрон перемещается внутри хлоропласта и взаимодействует с молекулой адено-зиндифосфорной кислоты (АДФ). В результате этого молекула АДФ получает дополнительную энергию, достаточную для превращения ее в молекулу аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ), вещества, являющегося энергоносителем клетки. Возбужденная молекула АТФ в живой клетке, содержащей воду и углекислый газ, способствует протеканию реакции образования глюкозы и кислорода. При этом АТФ утрачивает часть энергии и превращается обратно в АДФ. Затем процесс повторяется вновь с использованием следующего фотона света.[ ...]
Синтез органического вещества бактериями может осуществляться как с использованием света, так и без него. В этом случае энергия, требуемая для протекания процесса хемосинтеза, получается за счет окисления сероводорода до серы или сульфата (8042 ).[ ...]
Особую группу хемосинтетиков образуют нитрифицирующие бактерии. Они получают энергию за счет окисления таких соединений, как аммиак, водород, без участия энергии Солнца. Ферробактерии окисляют двухвалентное железо до трехвалентного и затем используют выделяющуюся при этом энергию на восстановление С02.[ ...]
Рисунки к данной главе:
| Распределение потоков солнечной энергии в биосфере |
 |