Энергетические затраты при фотосинтезе

Па земном шаре ежегодно продуцируется более 100 млрд т сухого вещества растительной биомассы (Семенов, 1973). Энергия, запасаемая ири фотосинтезе, составляет 3-10 Дж в год, но эта величина в 10 раз превышает все энергетические затраты человечества (Красновский, 1984). [c.217]

В-третьих, принимают, что степень восстановления ФГК в ходе восстановительной стадии фотосинтеза одинакова и в тех и в других клетках (если исходить из примерно равной активности ферментов восстановительной стадии в клетках обоих типов). Это обеспечивает распределение энергетических затрат в ВПФ-цикле, приведенное в табл. 11.4. [c.330]

Так как суммарный процесс фотосинтеза состоит в окислении воды до кислорода и восстановлении диоксида углерода до углеводов, можно следующим образом оценить энергетические параметры процесса. Окислительно-восстано-вительный потенциал пары (см. гл. X, разд. 6) Н2О/О2 равен +0,81 В, а пары углевод/СОа равен —0,42 В. Таким образом, перенос одного электрона от воды на диоксид углерода требует затраты 0,82 — (—0,42) = 1,24 В, или 119,6 кДж/моль. В реакции [c.164]

По такой программе рассчитали показатели энергетической эффективности производства зерна яровой пшеницы (сорт Московская-35) для почвенных и метеорологических условий Московской области (данные Метеорологической обсерватории МГУ, средние значения за период 1971—1978). При урожае 40 ц/га, полученном Полевой опытной станцией Института почвоведения и фотосинтеза АН СССР, накопленная в зерне эксергия равна 5,6 МДж/м , затрат эксергии техногенной энергии — 1,56 МДж/м . Природная эксергия — эксергия плодородия земли составила 162,4 МДж/м . При этом показатель полезного действия эксергетический по затратам техногенной энергии составил 3,6, а коэффициент полезного действия по использованию эксергии плодородия земли равен 3,4 %, что свидетельствует о больших возможностях повышения урожая. [c.326]

В конечном итоге все жизненные процессы на земле связаны с процессом включения атмосферного диоксида углерода в углеводы. Этот процесс, называемый фотосинтезом, требует больших энергетических затрат и источником энергии для него служит солнечный свет. На первой стадии этого сложного процесса проиходит поглощение фотона пигментами, причем в многоклеточных растениях ключевую роль на этой стадии играет хлорофилл-л. Энергия фотонов впоследствии превращается в химическую энергию, которая использу- [c.309]

Фотосинтез — единственный источник свободного кислорода н нашей планете. Углеводы в живом организме используются для самы разнообразных процессов обмена веществ. Из них образуются орга нические кислоты, спирты, жиры и другие органические соединения За счет углеводов развиваются новые органы и ткани растений. Угле воды откладываются в виде запасных веществ в зерне, клубнях, кор неплодах и т. п. Они являются опорным материалом растительны клеток и тканей, обеспечивающих прочность. Пищевая ценность расти тельных продуктов как источника энергии определяется главным обра зом содержанием в них углеводов, которые пополняют энергетически затраты организма человека и животных. [c.148]

Часть гидробпонтов (обычно это водоросли) может синтезировать органические вещества, используя при этом неорганические соединения из окружающей среды. Другие (животные) часто питаются готовыми органическими веществами. Гидробионты играют определяющую роль в самоочищении водоемов. Так, грибок лептомитус на площади дна, равной 1 м , способен минерализировать за 1 сут около 6—7 т органических веществ, из которых 7з использует на энергетические затраты, а остальное на свой рост и размножение. Интенсивно минерализуют органические вещества и водоросли, причем последние в процессах фотосинтеза являются поставщиками кислорода, необходимого для окисления органических веществ. Остальная часть кислорода поступает в водоем в процессе аэрации при контакте поверхности воды с атмосферным воздухом. Участие микроорганизмов в минерализации органики заключается в интенсификации процессов ее окисления кислородом. Поэтому естественное самоочищение водоемов от органических загрязнений является в первую очередь биохимическим процессом и неразрывно связано с жизнедеятельностью бактериальной флоры и фауны [4]. [c.7]

Для покрытия энергетических затрат, связанных с осуществлением реакции (1), теоретически достаточно трех квантов красного света (1 Эйнштейн для 680 им соответствует примерно 40 ккал). Одиако в реальных условиях требуется большая энергия. Обычно в литературе используется понятие квантового расхода (величина, обратная квантовому выходу), который определяется количеством квантов, необходимых для образования тех или иных продуктов фотосинтеза. Минимальное определенное в эксперименте значение квантового расхода на образование одной молекулы Ог колеблется, по данным различных авторов, от 4 до 12. Наиболее корректные и прецизионные определения последних лет дают величину 8ftv и для фотосинтетиков, использующих в качестве донора водорода воду, и для микроорганизмов с иными донорами водорода. [c.45]

Другим источником является биологическая фиксация молекулярного азота, которую осуществляют многие группы микроорганизмов. Она безвредна для человека и окружающей среды (в том объеме, в котором она осуществляется в агрофитоценозах и в естественных экосистемах). Большая часть азота в природе фиксируется симбиотическими азотфиксаторами. Они используют продукты фотосинтеза макросимбионта для покрытия энергетических затрат на фиксацию азота и передают связанный азот растению. Способность формировать азотфиксирующие симбиозы, однако, приобрели в процессе эволюции только определенные виды растений и микроорганизмов. [c.54]

При интенсивной технологии возделывания сельскохозяйст венных культур, предусматривающей высокий КПД фотосинтеза и высокую урожайность, минимальные затраты технологической энергии, количественное -соотношение содержащейся в урожае и техно.догической энергии может служить важным показателем энергетической эффективности культуры, т. е. энергетических затрат на производство единицы сельскохозяйственной продукции. [c.232]

В настоящее время фотохимические характеристики хлоропластов разного типа можно сравнивать только в самых общих чертах, исходя из предполагаемого пути переноса углерода при фотосинтезе у данной группы Сграстений. Степень использования энергии в клетках разного типа меняется в зависимости от энергетических затрат в данном С4-цикле, соотношения процессов транспорта аспартата и малата и степени восстановления ФГК в хлоропластах мезофилла. Следовательно, фотохимическое обеспечение энергией происходит коорди иированио с реакциями ассимиляции углерода. [c.343]

При поглощении листом энергии Ог снижает фиксацию СОг. Это приводит к увеличению энергетических затрат иа фиксацию СОг- Если для фиксации СОг в ВПФ-цикле в присутствии 2% Ог требуется 3 молекулы АТР и 2 эквивалента NADPH, то снижение квантового выхода на 33% ( ли ингибирование фотосинтеза кислородом, см. разд, 13,12) в атмосфере, содержащей 21% Ог, приведет к тому, что энергетические затраты возрастут до [c.414]

Итак, между величинами, которые получают при оценке энергетических затрат двумя различными способами, наблюдается полное соответствие, даже несмотря на то, что не совсем понятно, как сбалансированы использование и образование энергии в гликолатном пути (разд. 13.7). Ясно, что Ог увеличивает расход энергии при фиксации СОг У Сз-растений (разд. 13,12), но остается непонятным, куда тратится эта энергия, Убыль поглощенной энергии в присутствии Ог может быть связана с увеличением флуоресценции (вероятно, из-за конкурентного ингибирования фотосинтеза кислородом) или с использованием энергии фотохимических процессов для фотодыхаиия. Оценка квантового выхода в целых листьях и измерение его снижения под действием Ог не позволяют сделать определенный выбор между этими двумя возможностями. [c.414]

Энергетические затраты на фиксацию одной молекулы СОа у САМ-растений, по-видимому, сравнимы или чуть выше, чем затраты у Сграстений (разд. 11.6). А энергетические затраты на фиксацию одной молекулы СО2 у Сз- и С -растеннй при нормальных атмосферных условиях почти одинаковы, так как кислород уменьшает квантовый выход фотосинтеза у Сз-растений (разд. 13.12). Поэтому все эти три группы растений при нормальных атмосферных условиях расходуют на фотосинтез почти одинаковое количество энергии. [c.506]

АТР и другие высокоэнергетические соединения. Процессы, требующие затраты энергии, могут осуществляться в клетке благодаря адено-зинтрифосфату (АТР). В форме АТР энергия, полученная в результате фотосинтеза, дыхания или брожения, становится доступной для клетки и может быть ею использована. АТР - универсальный переносчик химической энергии между реакциями, доставляющими энергию, и реакциями, потребляющими ее (это вещество называют энергетической валютой [c.222]

Этот процесс, без которого, пожалуй, вряд ли была бы возможна жизнь на Земле, в настоящее время носит название фотосинтеза более старый термин, ассимиляция, в настоящее время применяют неохотно, так как он носит слишком общий характер. Ассимиляция (от латинского similis — похожий, подобный) означает не что иное, как уподобление , т. е. превращение чуждых для организма соединений в вещества, свойственные этому организму. Но подобному превращению могут подвергаться самые разные вещества. Так, например, многие организмы способны к ассимиляции азота. При фотосинтезе же имеет место ассимиляция двуокиси углерода. Однако и это еще недостаточно четкое определение. Для усвоения СОг (который сам в энергетическом отношении ничего не стоит ) требуется энергия. Процесс, происходящий в хлоропластах, как раз и представляет собой ассимиляцию СО при помощи световой энергии — это действительно весьма обстоятельная формулировка. Однако фотосинтез звучит более кратко, я бы даже сказал, более метко. (У ряда низших организмов также существует ассимиляция СО2, но без затраты световой энергии — при этом используется энергия, получаемая за счет определен- [c.243]

Ну, а что же будет потом, после нефтяного и угольного бума Может быть, место нефте- и карбохимии займет химия карбонатов, которая навсегда освободит нас от забот об углероде Пожалуй, это не так уж невероятно. Скорее всего, уже в XXI в. такие превращения станут энергетически приемлемыми, тем более что намечаются пути уменьшения затрат энергии при переработке карбонатов. Так, в СССР разработан каталитический метод превращения СО 2 воздуха в простые органические соединения, причем в отличие от существующих методов высокие температуры и давления не применяются. Конечно, для обозримого будущего развитие химии карбонатов не является такой уж острой необходимостью, и, кроме того, до настоящего времени совсем не принимались во внимание 2 блн. т углерода, накопленного в биосфере. Для производства энергии эти резервы уже более 100 лет никто не принимает всерьез, а химия их для себя так и не открыла А ведь ежегодно растительностью нашей планеты вьще-ляется около 270 млрд. т СО2 (т. е. ежедневно около 200 млн. т углерода), а в воде трансформируется до 155 млрд. т органического сухого вещества, находящегося в форме целлюлозы, лигнина, крахмала, белков и жиров. Из них на леса нашей планеты приходится 65, на культурные растения-9, а на океаны-55 млрд. т. Растительный мир Земли можно рассматривать как непрерывно работающие химические фабрики, которые снабжает энергией Солнце. Их продукцией человечество при разумном хозяйствовании будет обеспечено как в ближайшем, так и в отдаленном будущем, причем она будет получена по сравнению с другими процессами при минимальных затратах энергии. Все это ставит фотосинтез-важнейший химический процесс на всем земном шаре-на совершенно обособленное место и придает значительную ценность биосфере планеты как источнику сырья. [c.47]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология