9.2.1. Значение фотосинтеза

Все живое на Земле зависит от фотосинтеза - либо непосредственно, либо, как в случае животных, косвенно. Фотосинтез делает энергию и углерод доступными для живых организмов и обеспечивает выделение кислорода в атмосферу, что необходимо для всех аэробных форм жизни. А человечество зависит от фотосинтеза еще и потому, что оно использует ископаемое энергетическое топливо, которое образовалось за многие миллионы лет. По одной из последних оценок, годовая фиксация углерода (самого углерода, а не СО₂) в процессе фотосинтеза составляет 75·10¹² кг (рис. 9.2). Из общего количества солнечной радиации, которое перехватывает наша планета, часть поглощается, отражается и рассеивается в атмосфере, и до поверхности Земли доходит лишь около половины. Из этой половины только 25% лучей имеют длину волны, подходящую для фотосинтеза, и хотя оценки неоднозначны, кажется вероятным, что всего лишь около 0,4% таких лучей используется растениями для чистого прироста биомассы (это примерно 1% той энергии, которая доходит до растений). Именно эта ничтожная доля всей доступной энергии практически и поддерживает жизнь на Земле.

Одно из потенциально возможных применений фотосинтеза - это использование его как альтернативного источника энергии вместо истощающихся природных запасов нефти и газа. Сейчас делаются попытки смоделировать те первые этапы фотосинтетического процесса у растений, когда за счет энергии света (солнечного излучения) вода расщепляется на водород и кислород. Если бы это удалось, водород можно было бы сжигать как топливо, а продуктом сгорания была бы вода. Такая система могла бы существенно дополнить или даже всецело заменить ядерную и другие формы энергии.

Исследование фотосинтеза имеет большое значение и для сельского хозяйства, потому что, судя по приведенным выше цифрам, имеются очень большие возможности повысить эффективность сельскохозяйственных культур. Новые источники пищи получают и из микроорганизмов, тем более что водоросли и фотосинтезирующие бактерии часто бывают более урожайными, чем обычные посевы. Если их выращивать на сточных водах или промышленных отходах, можно было бы одновременно и очищать отходы, и получать пищевые продукты.

9.4. Какие выгоды по сравнению с атомной энергией дало бы нам водородное топливо, получаемое из воды при воздействии света?