Фотосинтез эффективность

Конечно, главной причиной низкой производительности является то обстоятельство, что для фотосинтеза эффективна только относительно малая часть спектра солнечного излучения. [c.91]

Повышение цен на традиционные источники энергии (природный газ, нефть, уголь) и угроза их исчерпания побудили ученых обратиться к альтернативным путям получения энергии. Роль биотехнологии в создании экономичных возобновляемых энергетических источников (спиртов, биогенных углеводородов, водорода) чрезвычайно велика. Эти экологически чистые виды топлива можно получать путем биоконверсии отходов промышленного и сельскохозяйственного производства. Перспективно продолжение исследований по усовершенствованию и внедрению процессов производства метана, этанола, созданию на основе микроорганизмов (и ферментов) элементов, эффективно производящих электричество, а также по организации искусственного фотосинтеза, в частности биофотолиза воды, при котором можно получать богатые энергией водород и кислород. [c.204]

Повышение эффективности процесса фотосинтеза [c.150]

В сельском хозяйстве — изучение процессов фотосинтеза, изучение усвояемости удобрений и определение эффективности использования растениями азота, фосфора, калия, микроэлементов, водных ресурсов [c.36]

Одна из важнейших проблем при очистке промышленных стоков— их обесцвечивание. Цветность воды уменьшает проницаемость солнечных лучей, снижает эффективность фотосинтеза растений и содержание растворенного кислорода в воде, придает воде специфический запах и увеличивает расход хлора на ее обработку. [c.308]

Фотосинтез осуществляют все зеленые растения, сине-зеленые водоросли и некоторые группы бактерий. Существует вполне определенное соответствие между спектром поглощения отдельными элементами растений и спектром излучения Солнца. Реакция фотосинтеза имеет большую эффективность от 30 до 60% поглощенной энергии используется для образования углеводов и кислорода. [c.189]

Интересно, что если выделение кислорода (фотосинтез) эффективнее осуществляется в длинноволновой (красной) области спектра, то поглощение Ог — в коротковолновой (синей). [c.181]

Эта энергия активации эквивалентна излучению с длиной волны 230 нм или менее Такого коротковолнового излучения в солнечном свете, который достигает земной поверхности, не существует. Однако хлорофилл действует как фотосенсибилизатор, поглощая видимый свет и делая его пригодным для фотосинтеза в растениях. Но в этой реакции имеется нечто специфичное. Красный свет вызовет реакцию, но красному свету соответствует только 40 ккал/моль, а для того, чтобы вызвать реакцию, требуется более 112 ккал/моль. По-видимому, реакция протекает по стадиям. Лабораторные эксперименты с альгой (водоросль) показали, что обычно требуется около восьми фотонов на каждую использованную молекулу двуокиси углерода и каждую молекулу кислорода, вовлеченную при благоприятных условиях в фотосинтез с низкой интенсивностью света., Упражнение 18.1. Показать, что, если при фотосинтезе восемь фотонов поглощенного света с длиной волны 600 нм дают одну молекулу продукта реакции, который имеет теплоту сгорания 112 ккал/моль, эффективность превращения поглощенного света в аккумулированную химическую энергию составляет 30%. [c.557]

Бутурон проникает в растения главным образом через корни, но также и через листья. Гербицидное действие основано, как и у других гербицидов —производных мочевин, вероятно, в основном на блокировании фотосинтеза. Эффективность действия в значительной степени зависит от вида почвы (содержания глины и перегноя, сорбционной способности) и достаточного количества влаги в почве [615]. [c.266]

Совершенно очевидно, что один из наиболее перспективных методов крупномасштабного преобразования солнечной энергии основан на использовании биосистем. Широкое применение биосистем для получения энергии способно обеспечить свыше 15 % производства энергии для экономически развитых стран. В последние 10—15 лет намечены новые пути биотрансформации солнечной энергии при фотосинтезе. Установлено, что некоторые микробиологические системы характеризуются высокой эффективностью фотосинтеза. Так, фоторазложение воды, осуществляемое суспензией хлореллы с образованием кислорода, в оптимальных условиях культивирования дает 130—140 л газа с 1 м освещаемой поверхности в сутки. Известно, что одна из особенностей процесса фотосинтеза — уменьшение эффективности преобразования солнечной энергии при высоких значениях интенсивности света. Новые технологии позволяют повысить эффективность фотосинтеза при высокой интенсивности света. Разрабатываются системы, эффективно поглощающие световой поток и обогащенные реакционными центрами по отношению к пигменту. Световые кривые фотосинтеза улучшаются также с увеличением скорости лимитирующей стадии электронного транспорта. Например, проведение процесса при повышенных температурах в системах термофильных микроорганизмов увеличивает эффективность преобразования солнечной энергии при высокой интенсивности света. [c.26]

Эуфотическая зона (англ. euphoti zone) - верхний слой воды водоема, куда проникает достаточно света для эффективного фотосинтеза. СТ ИСО 6107/3-85 [c.247]

Оказалось, что главной трудностью при разработке молекулярных каталитических систем для осуществления реакции (1) является необходимость подавления обратной реакции рекомбинации D++A- D + A, которая, будучи простым и сильно экзотермическим процессом, обычно протекает намного быстрее, чем сложные каталитические реакции (2) и (3). Рекомбинацию эту удается подавить, осуществляя реакцию (1) в молекулярных структурно организованных системах типа липидных везикул, в которых частицы D и А [а значит, и образующиеся в ходе реакции (1) частицы D+ и А ] пространственно разобщены. Интересно, что именно таким способом достигается высокая эффективность разделения зарядов и в природном фотосинтезе. [c.262]

Несмотря на такое сравнительно небольшое содержание СОз в воздухе, роль этого газа в биологических процессах очень велика. Так, одним из основных исходных веществ, необходимых для важнейшего в жизни растений процесса фотосинтеза,- является С.О2. Увеличение содержания в воздухе этого газа повышает эффективность фотосинтеза и способствует увеличению урожайности сельскохозяйственных культур. [c.436]

Солнечный свет обеспечивает фотосинтез и таким образом способствует воспроизведению жизни на Земле, но в то же время его ультрафиолетовая коротковолновая часть губительно действует на живые организмы. Эта часть солнечного излучения эффективно фотолизирует многие органические молекулы, включая ДНК, а также может вызвать рак кожи человека, катаракту и иммунную недостаточность, повреждать посевы и морские экосистемы. В защите земной поверхности от этого губительного излучения огромную роль играет озон. Озон образуется фотохимически в стратосфере (на высоте 10-50 км) из молекулярного кислорода под действием УФ излучения (коротковолновая часть) [c.496]

Единственный известный процесс, который мог вызвать увеличение концентрации кислорода от до 1 САУ, — это фотосинтез. Фотосинтез является предметом рассмотрения разд. 8.3 сейчас необходимо лишь отметить, что процесс включает потребление диоксида углерода и воды с сопутствующим выделением кислорода. Весь современный атмосферный Ог прошел через процесс фотосинтеза за время в несколько сотен лет. Этот временной интервал предельно короток по геологическим стандартам, а фотосинтез несомненно является эффективным источником Ог. Накопление кислорода в атмосфере зависит от скорости производства Ог (в основном благодаря фотосинтезу) в количествах, превышающих скорость потерь (в результате окисления, дыхания и т. д.). На первых этапах возрастания концентрации Ог от уровня САУ фотосинтез (при современной производительности) должен был протекать на поверхности, составляющей несколько процентов от поверхности континентов, прежде чем появился положительный баланс вклада в атмосферный кислород. [c.212]

Изучение физической и коллоидной химии дает возможность получить более глубокие знания об окружающем мире и, в частности, позволяет на более высоком уровне решать проблемы, связанные с развитием научных основ ведения сельского хозяйства. Физико-химический подход позволяет понимать процессы, идущие в такой сложной системе, как почва, улучшать производство новых удобрений, внедрять более эффективные методы разработки и вводить химические средства борьбы с вредителями и болезнями растений. Исследования фотохимических реакций, столь блестяще начатые К- А. Тимирязевым, позволяют глубже понять сущность сложных процессов фотосинтеза. Исследование почвенных коллоидов — необходимое условие повышения плодородия. [c.7]

Следует учесть, что зеленый лист использует на фотосинтез всего лишь около 1% падающей солнечной энергии (остальное идет на испарение воды). В перспективе надо надеяться, что искусственно эффективность эта будет повышена. Все же и при 1% эффективность фотосинтеза сейчас превышает в сотни раз все производимое человеком количество энергии и является основой существования жизни на Земле. [c.349]

Роль триплетных состояний в фотохимических реакциях. Из сказанного выше можно ожидать, что триплетное состояние будет иметь важное значение в фотохимических реакциях различных типов. Время жизни триплетного состояния обычно порядка 10 сек и, значит, на несколько порядков больше, чем время жизни возбужденных синглетных состояний ( 10 сек). Триплетные состояния химически обычно ведут себя так же, как и бирадикалы, так что можно ожидать для них высокой реакционной способности. Реакции могут сильно отличаться от реакций синглетного состояния фотоокисление антрацена является характерным примером этого (см. ниже). Как видно из предыдущего, энергия может с высокой эффективностью передаваться молекулам в синглетном состоянии это значит, что триплетное состояние может быть важным в биологических системах, подвергаемых облучению, и, в частности, в фотосинтезе (стр. 124). Ниже приведено несколько примеров фотохимических реакций, в которых участвует триплетное состояние. [c.123]

Как и все другие организмы, растения дышат, причем при освещении Сз-растений скорость потребления ими кислорода сильно возрастает. Она может составлять на свету (фотодыхание) 50% от скорости фотосинтеза и не позволяет растениям достичь максимальной эффективности фотосинтеза. Понимание этих процессов и контроль над ними составляют одну из важнейших сельскохозяйственных проблем. В частности, обсуждались такие возможности, как выведение сортов растений с низкой скоростью фотодыхания или подавленным синтезом гликолата [126, 127]. [c.56]

Считается, что только обе фотосистемы обеспечивают эффективный фотосинтез в любую светопогоду. Первая стадия фотосинтеза состоит из фото-физической и фотохимической компонент. Фотофизическая компонента детально изучена физиками-спектроскопистами на молекулах хлорофилла и его ассоциатах и на многочисленных их моделях — металлопорфиринах. Сложнее обстоит дело с фотохимической компонентой окисления воды, выделения кислорода и транспортировки электрона к акцепторам СО2. [c.738]

В высших растениях фотосинтез протекает наиболее эффективно при поглощении света хлорофиллом а. Роль хлорофилла Ь, каротиноидов и других сопутствующих пигментов не вполне ясна. Хлорофилл а представляет собой единственный пигмент, общий для всех фотосинтезирующих организмов. Поэтому предполагают, что только хлорофилл а способен быть донором энергии непосредственно для фотосинтетической реакции, а все другие пигменты передают поглощенную ими энергию хлорофиллу а. Эта гипотеза согласуется со спектром действия для фотосинтеза и с наблюдением, что сопутствующие пигменты могут сенсибилизировать флуоресценцию [c.258]

Три основных фактора определяют распространение фототрофных эубактерий в природе свет, молекулярный кислород и питательные вещества. Потребности в разных частях солнечного спектра для фотосинтеза определяются набором светособирающих пигментов. Эубактерии с кислородным типом фотосинтеза поглощают свет в том же диапазоне длин волн, что водоросли и высшие растения (см. рис. 71). Пурпурные и зеленые бактерии часто развиваются в водоемах под более или менее плотным поверхностным слоем, состоящим из цианобактерий и водорослей, эффективно поглощающих свет до 750 нм. [c.324]

В 50-х гг XX столетия Р. Эмерсон предположил, что зависимая от света фаза фотосинтеза содержит две отдельные фотосистемы, причем обе они должны активироваться для достижения максимальной эффективности световых реакций. Фотосистема I (ФС I) содержит в основном хлорофилл а, поглощающий при 700 нм, а фотосистема П (ФС II) — при 680—683 нм. Многие детали световых реакций неизвестны. Установлено, что обе фотосистемы вы- [c.213]

Начальные этапы процесса фотосинтеза осуществляются при непосредственном участии белково-пигментных комплексов фотосинтетических мембран. Энергия света первоначально поглощается светособирающим комплексом и передается далее на реакционные центры, где она с очень высокой эффективностью используется дпя транспорта электронов через мембрану. [c.634]

Первым доказательством того, что различные пигменты могут вызывать различные световые реакции, послужило наблюдение хроматических переходов , сделанное Блинксом [14]. В своих экспериментах Блинке использовал свет двух длин волн свет одной длины волны поглощался дополнительными пигментами, при этом отмечался хороший выход фотосинтеза эффективность фотосинтеза уменьшалась нри освеще- [c.567]

В статьях П. В. Сабуровой и др., А. В. Воеводина, А. К. Семеновой рассматриваются те изменения в растениях, которые происходят под действием гербицидов. Подобные данные необходимы для познания природы действия гербицидов. Их нужно учитывать при оценке эффективности обработок, а также при получении новых гербицидов. В этом направлении особенно необходимы такие работы, в которых наряду с общностью действия рассматривалась бы специфичность действия отдельных препаратов. Для этого недостаточно данных об изменениях суммарного фотосинтеза, суммарного дыхания, сухого веса и т. д. Здесь нужны поиски новых путей, например изуче- [c.4]

Небходимость исследования мехаш1зма биоконверсии растительного сырья обусловлена прогрессирующим дефицитом невозобновляемых источников энергии и материалов Решение порождаемых этим проблем в значительной мере определяется возможностью эффективного использования колоссальных, практически неограниченных резервов растений и древесины, образующихся в процессе фотосинтеза Общие запасы на 3 мном шаре возобновляемого сырья, представляющего собой растительную биомассу, оцениваются в 800 млрд т (для сравнения можно отметить, что запасы ископаемого невозобновляемого топлива составляют 900 млрд т), причем ежегодно в результате фиксации 10 1 кал солнечной энергии образуется примерно 50 млрд т биомассы, а также накапливается 4-5 млрд т отходов или вторичных продуктов промышленной и сельскохозяйственной переработки растений и древесины [c.3]

Фотосинтез представляет собой эффективный вариант процесса, обратного указанным выше. Его темиовые реакции используют молекулы НАД Н и АТФ для восстановления СО2 в глюкозу, а световые реакции используют энергию поглощаемых фотонов для синтеза необходимых молекул НАДФ Н и АТФ. [c.338]

Для эффективного протекания процесса фотосинтеза необходимо возбуждение более чем одного фотосинтетически активного пигмента. Этот результат предполагает возможность участия двух главных процессов в реакции преобразования энергии при фотосинтезе. Квантовый выход фотосинтеза падает при длинах волн света больше, чем длина волны максимума поглощения в красной области (эффект Эмерсона, или красное падение ), хотя поглощение в этой области (675—720 нм) продолжает приводить к заселению уровня Si" хлорофилла а. Однако если к возбуждающему световому пучку добавляется более коротковолновый свет (Ж670 нм), то квантовый выход фотосинтеза существенно возрастает. Низкие квантовые выходы фотосинтеза, получаемые при длинноволновом освещении, могут быть подняты до нормальных значений одновременным освещением коротковолновым светом. [c.233]

Развитие идей фотоэлектрохимии на поверхности раздела раствор — полупроводник связано с измельченными полупроводниковыми частицами. Порошки ТЮ2 в смеси с платиной, нанесенные на поверхность, оказались особенно эффективными. Каждая частица может рассматриваться как фотоэлектрохи-мический элемент с замкнутой цепью, соединяющей полупроводниковый и противоэлектроды. Обрисованные выше в общих чертах основные принципы остаются применимыми, несмотря на то, что внешняя электрическая цепь отсутствует. Хотя расстояние между анодом и катодом существенно меньше, чем в обычных электрохимических элементах, продукты реакций переноса заряда остаются разделенными, что невозможно в гомогенных процессах, когда оба противоположных продукта образуются в одной и той же клетке раствора. Описан ряд гетерогенных фотосинтетических и фотокаталитических процессов, использующих определенные полупроводники, для получения СНзОН из СО2, РН из КСООН и ЫНз из N2. В отдельных случаях в качестве фотокатализатора могут действовать чистые порошки полупроводника без примеси металла. Выходы продуктов обычно получаются относительно низкими из-за кинетических ограничений и необходимости применять полупроводниковые материалы с большой шириной запрещенной зоны, которые неэффективно используют солнечный спектр. Возможно, следует придерживаться стратегии природного фотосинтеза, делая энергетические потери полезными путем использования двух фотонов низкой энергии для переноса одного электрона. [c.281]

Скорость фотодыхания довольно трудно измерить. Поэтому в литературе часто оперируют другой величиной — точкой СОд-компенса-цииЧ, понимая под эти,м такую концентрацию СО2 (при заданной постоянной интенсивности света), при которой ассимиляция СО2 в ходе фотосинтеза уравновешивается дыханием. Воздух содержит - 0,03% (или 300 МЛН ) СО2. Для обычных сельскохозяйственных Сз-растений точка С02-компенсации составляет 40—60 млн при 25 °С. Для С4-растений эта точка намного ниже, иногда менее 10 млн". Роль данного различия особенно велика при сильном освещении, поскольку при этом содержание СО2 в воздухе над полем растущих растений заметно падает. Точка С02-компенсации в жаркие дни повышается, в результате у Сз-растений в отличие от С4-растений сильно понижается эффективность фотосинтеза. [c.56]

В 40-50-х гг. М. Калвин, используя изотоп С, выявил механизм фиксации СО2. Д. Арнон (1954) открыл фотофос-ф( илирование (инициируемый светом синтез АТФ из АДФ и Н3РО4) и сформулировал концепцию электронного транспорта в мембранах хлоропластов. Р. Эмерсон и Ч.М. Льюис (1942-43) обнаружили резкое снижение эффективности фотосинтеза при Х>700 нм (красное падение, или первый эффект Эмерсона), а в 1957 Эмерсон наблюдал неадцитивное [c.179]

Ценные сведения о двух фотохимических системах дает изучение флуоресценции. Квантовый выход флуоресценции hl а (см. с. 452) составляет 30% vitro и лишь 3—6% in vivo. Во втором случае флуоресцируют несколько форм СЫ а, разнящиеся спектрами испускания и квантовыми выходами. Малый квантовый выход in vivo определяется эффективностью фотосинтеза — чем больше энергии идет на фотосинтез, тем слабее флуоресценция. [c.455]

Эффективность измененного метода очистии на активном растительном растворе, а также способность листьев сахарной свеклы первого года к фотосинтезу были проверены в 7-м опыте. [c.202]

Для очистки сточных вод служат также окислительные пруды. Это естественные или искусственные неглубокие водоемы, в которых осуществляется деструкция органических веществ аналогично процессам самоочищения в природных водах. Очистные пруды могут быть обычными и с искусственной аэрацией. В не-аэрируемых прудах окисление органических загрязнений микроорганизмами происходит за счет растворенного в воде кислорода. Их малая глубина способствует хорошему прогреванию и освещенности воды солнечными лучами, в результате чего интенсивно развиваются планктонные водоросли и донные высшие растения. Растительные организмы питаются неорганическими продуктами микробного метаболизма и, в свою очередь, снабжают микроорганизмы кислородом, образующимся в процессе фотосинтеза. В последние годы водорослям отводится важная роль в процессах самоочищения водоемов, а в ряде стран проводятся исследования по выращиванию на сточиых водах водорослей родов lorella и S enedesmus с целью получения кормового белка и биологически активных веществ [35]. Аэрируемые пруды в 5 — 10 раз эффективнее обычных. Повышение количества растворенного в воде кислорода достигается с помощью механических аэрирующих устройств. [c.116]

Даже в тех случаях, когда асимметрические центры находятся близко друг к другу, асимметрическая индукция для простых молекул редко достигает 100 %. Однако в биохимических системах асимметрический синтез осуществляется с высокой степенью эффективности. Фотосинтез глюкозы (ХЬУ ) в растениях из двуокиси углерода и воды дает исключительно с-энан-тиомер. ь-Энантиомер не встречается в природе и не усваивается животными организмами. Аналогичным образом все входящие в состав белков а-аминокислоты, которые могут обладать асимметрией, имеют ь-конфигурацию. п-Аминокислоты обычно не встречаются в природе. [c.534]

Две важнейшие специфические для растений функции осуществляются фо-тосмитезнруюшимн клетками, которые содержат хлоропласты и служат для всего организма источником органических веществ-продуктов ассимиляции углерода, и всасывающими клетками, которые поглощают из окружающей среды воду и растворенные минеральные вещества. У большинства высших растений эти две функции не могут выполняться одними и теми же клетками, так как для первой из них нужен свет, а вторая осуществляется в толше почвы в темноте. Для каждого из этих процессов требуется и ряд других условий. Фотосинтез, например, должен протекать в особой микросреде, где строго регулируется относительная влажность и содержание СОг. Достигается это с помощью устьиц-особых отверстий в покрытом кутикулой эпидермисе, которые способны открываться и закрываться в зависимости от тургора замыкающих клеток (рис. 19-10). С другой стороны, для эффективного поглощения веществ из почвы нужна очень большая всасывающая поверхность, которую обеспечивают корни необходимы также мембранные транспортные [c.175]

Несмотря на такое сравнительно небольшое содержание СО, в воздухе, роль этого газа в биологических процессах очень велика. Так, СО2 — одно из важнейших исходных веществ фотосинтеза в растениях — процесса, имеющего исключительно большое значение для всей жизни на Земле. Даже небольшое повышение содержания СОп в воздухе повышает эффективность фотосинтеза и способствует увеличению урожайности сельскохозяйственных культур. В технике используют СО2, получающийся при обжиге известняка (СаСОз = = СаО + СО2). [c.418]

Биотехнология (1988) -- [ c.47 , c.48 ]

Фотосинтез (1972) -- [ c.153 , c.155 ]

Биохимия растений (1968) -- [ c.584 , c.585 ]

Биотехнология - принципы и применение (1988) -- [ c.47 , c.48 ]

Жизнь зеленого растения (1983) -- [ c.56 , c.136 , c.417 , c.420 ]

Эволюция без отбора Автоэволюция формы и функции (1981) -- [ c.323 ]

Эволюция без отбора (1981) -- [ c.323 ]

Физиология растений (1989) -- [ c.107 , c.117 , c.118 ]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология