Организмы, использующие энергию солнечного света

Бактерии могут научить людей использовать энергию солнечного света

Специалисты из университета штата Пенсильвания выявили и исследовали состав светочувствительных молекул зеленых бактерий, которые помогают им эффективно перерабатывать свет солнца в химическую энергию, которая необходима им для жизни. Данное открытие может стать базой для разработки солнечных батарей нового поколения.

Растения применяют солнечный свет в процессе фотосинтеза. Зеленые бактерии, которые стали предметом исследования ученых, применяют его для переработки соединений железа или серы. Живут они в морях или в водах гидротермальных источников на глубине больше 100 метров.

Молекулы бактериального хлорофилла окрашивают организмы в зеленый цвет, они походят на светочувствительные молекулы растений. Для результативного использования энергии небольшого количества света они объединяются в молекулярные комплексы – хлоросомы.

Из-за необычного разнообразия структура данных хлоросом долгое время оставалась неизученной структурой светочувствительных объединений молекул, встречающихся в природе.

Различные типы хлоросом включают различное количество молекул бактериального хлорофилла (оно может достигать 250 тысяч), обладают разной формой и структурой упаковки молекул.

Подобное разнообразие молекулярных комплексов, которое встречается в одном и том же организме, исследовать обычными рентгеноструктурными способами невозможно.

Ученые нашли решение этой проблемы при помощи комбинации структурных и генетических методов исследования, а также использовали математическое моделирование для исследования структуры одного единственного типа бактериальных хлоросом.

«При помощи генетических методов нам удалось создать клон зеленых бактерий, в котором была отключена активность некоторых генов, и он содержал лишь один тип хлоросом.

Такой лабораторный клон рос намного медленнее, чем его дикие аналоги, что привело нас к мысли о том, что сложность состава хлоросом – основной фактор их высокой эффективности в переработке энергии света бактериями», — объясняет Дональд Брайант, руководящий работами.

При помощи электронной микроскопии в условиях очень низких температур ученые выявили, что хлоросомы бактерий обладают трубчатой формой. Клоны при этом имели лишь один тип трубок, а зеленые бактерии в природе обладали целым набором, организованным в упорядоченные структуры.

Набор хлоросом разного размера с разным количеством хлорофиллов, которые объединены в пары и закручены под различными углами в винтовые спирали, определяет способность этих организмов использовать солнечный свет наиболее эффективно.

Он дает возможность доставлять полученный свет очень быстро в любую точку клетки, где требуется энергия.

У зеленых бактерий каждый поступивший фотон света перераспределяется между небольшой группой хлоросом, хаотично расположенных в организме, поэтому его энергия применяется очень быстро и эффективно.

«Согласно математическому моделированию, если бы все хлоросомы были одинаковы и упорядочены, то транспортировка энергии света к какому-либо месту в клетке требовала бы включения в данный процесс всей системы молекул хлорофилла, имеющейся в организме. Данный процесс потребовал бы большее количество времени.

По сравнению с малым количеством наносекунд освещения, достающегося этим организмам всего лишь несколько раз в день, данное время может оказаться слишком долгим. Мы могли бы воспользоваться данным принципом при создании солнечных батарей будущего.

В разработке искусственных систем, по аналогии с хлоросомами, нет ничего сложного», — добавил Брайант.

Источник: http://zeleneet.com/bakterii-mogut-nauchit-lyudej-ispolzovat-energiyu-solnechnogo-sveta/2466/

Использование энергии солнечного света в современном мире

Солнечная энергия – это один из самых доступных и общераспространенных возобновляемых источников энергии. Она образуется естественным путем, без участия человека, а значит, абсолютно бесплатна. Кроме того, солнечное излучение безопасно в использовании и не оказывает никакого вредного воздействия на экологию. А возможности его применения (как и потенциал) практически безграничны.

Как используется солнечное излучение

Энергия Солнца жизненно необходима для подавляющего числа живых организмов. Но она очень важна и для многих сфер человеческой деятельности. Запасы ископаемых энергоресурсов постепенно тают, а проблема загрязнения экосферы приобретает все большую остроту. Поэтому неудивительно, что гелиоэнергия широко используется во многих областях, а ее значение с каждым годом становится все весомее.

В биосфере

Значение солнечного излучения для живой природы сложно переоценить. Ведь энергия Солнца – это не только важнейший климатообразующий фактор и главное условие наличия биосферы.

Именно она отвечает за непрерывные перемещения воздушных масс и однородность состава атмосферы. Кроме того, без Солнца на Земле не существовали бы зеленые растения. А значит, не было бы и кислорода.

Ведь именно благодаря фототрофам (организмам, использующим энергию солнечного света для фотосинтеза) атмосфера планеты пригодна для дыхания.

В техносфере

Именно гелиоустановки позволяют электрифицировать отдаленные и труднодоступные регионы или значительно снизить расходы на обогрев частного дома. Неслучайно в последние годы все больше внимания уделяется разного рода проектам, направленным на максимально эффективное питание солнечной энергией не только отдельных домов, но и целых городских кварталов.

Например, в Европе все большую популярность приобретают так называемые экодома и экогорода. Суть концепции в том, что на крыше размещаются солнечные источники питания, которые полностью перекрывают энергопотребление здания.

При этом строение обязательно должно быть ориентировано по солнцу и спроектировано таким образом, чтобы максимально эффективно использовать полученную энергию. Расположение окон, теплоизоляция, системы вентиляции и тепловые нагрузки, — все это тщательно рассчитывается на стадии проектирования.

Многие экодома не только полностью обеспечивают себя энергией и горячей водой, но и передают излишки электричества в городские коммуникации.

Преимущества солнечных установок

Несомненно, что у гелиостанций есть масса достоинств, главными из которых являются:

  • неисчерпаемость и бесплатность солнечного излучения;
  • абсолютная безопасность использования;
  • полная автономность, поскольку такие источники энергии не требуют никаких подключений к внешним питающим магистралям;
  • экономичность, при наладке гелиоустановки средства расходуются только на закупку оборудования и его монтаж;
  • стабильность энергоснабжения, в силу специфики солнечных батарей в них отсутствуют скачки напряжения;
  • значительный рабочий ресурс (более 20лет);
  • простота обслуживания, все сервисные работы сводятся главным образом к регулярной очистке рабочих панелей солнечных модулей.

Основным недостатком подобных установок является их зависимость от погодных условий. Но эта проблема достаточно легко решается при помощи монтажа аккумуляторных батарей, в которых накапливается выработанная энергия.

Сферы применения гелиоэнергии

С каждым годом солнечная энергия используется все шире. Если раньше она применялась в основном для нагрева воды в летних душах или в дачных домиках, то сегодня гелиомодули снабжают электричеством и горячей водой не только городские здания, но и промышленные объекты (например, завод Seat в Испании).

Солнечные установки и фотоячейки активно используются:

  • в сельском хозяйстве (энергообеспечение теплиц, поливочных комплексов, защитных устройств и т.д.);
  • в энергоснабжении спорткомплексов, санаториев, пансионатов и т.д.;
  • в космической промышленности;
  • в экотуризме и природоохранной сфере (лодки, на которых установлены солнечные источники питания, могут перемещаться по любым заповедным акваториям, так как они не создают вредных выхлопов);
  • в морских портах;
  • в уличном и садовом освещении;
  • в электрификации труднодоступных областей;
  • в коммунальном хозяйстве (ГВС, отопление, электроснабжение);
  • в быту (для зарядки ноутбуков, телефонов и прочей техники).

Примечательно, что многие думают, будто бы такое применение солнечной энергии началось совсем недавно. На самом же деле гелиопанели использовали еще в начале 1980-х.

Например, под Судаком (в Крыму) сохранилось здание, которое должно было стать спортивным центром для дайверов. Построено оно свыше 30-ти лет назад.

На крыше сооружения располагался целый комплекс солнечных модулей, и по расчетам он должен был обеспечивать полную энергонезависимость центра. Однако здание не успели закончить до начала перестройки и оно оказалось заброшенным.

Особенности использования солнечной энергии

Сегодня солнечное излучение используется в основном в двух направлениях: для непосредственного преобразования в электроэнергию (фотоэлементы) и для нагрева воды (солнечные коллекторы).

О фотоэлементах

Преобразование солнечной энергии в электрическую происходит в так называемых фотоячейках (они же – «солнечные батареи»). Главным элементом такой батареи двухслойная структура из полупроводниковых материалов с разным типом проводимости.

Под действием солнечного света сконцентрированные у границы слоев разноименные заряды начинают направленное движение и возникает электроток. Иными словами, полупроводники начинают работать как своеобразные электроды.

Причем никаких химических реакций при этом не происходит, а значит, структура способна функционировать очень долго.

В массовом производстве для изготовления таких ячеек используют поли- и монокристаллический кремний с различными примесями. Моноячейки обладают большей производительностью, но сильнее зависят от освещенности. Эффективность же поликристаллических батарей немного ниже, но они стоят дешевле и не так подвержены влиянию погодных условий.

О коллекторах

За преобразование солнечной энергии в тепловую отвечают особые устройства, называемые солнечными коллекторами. Они подразделяются на три вида:

  • плоские;
  • вакуумные;
  • воздушные.

Принцип работы первых двух типов коллекторов, по сути, одинаков. Теплоноситель (антифриз или же вода) проходит через нагревательный модуль коллектора и разогревается до определенной температуры. Затем он поступает в заполненный водой бак-теплообменник, отдает накопленную энергию и возвращается в коллектор. Нагретая же вода подается в контуры ГВС или системы отопления дома.

Главное различие между вакуумными и плоскими коллекторами заключается в конструкции нагревательного модуля или абсорбера. В плоских устройствах он имеет вид черной пластины, к внутренней плоскости которой присоединена змеевидная трубка для теплоносителя. В вакуумных же абсорбер представляет собой систему вакуумированных стеклянных трубок, внутри которых находятся стержни с теплоносителем.

Плоские коллекторы более дешевы, но они наиболее эффективно работают только в ясную погоду.

Вакуумные модели дороже, но могут использоваться и в пасмурные дни, и при минусовой температуре, несмотря на то, что в таких условиях их производительность снижается.

Однако если планируется использование солнечной энергии для дома только в летний период, то вполне можно остановиться и на плоском устройстве.

В воздушном коллекторе в качестве абсорбера также устанавливается пластина из хорошо проводящего тепло металла. Однако в отличие от двух других видов, в нем нет никаких трубок.

Солнечная энергия нагревает не жидкий теплоноситель, а непосредственно воздух под абсорбером. Причем для увеличения теплообмена пластина абсорбера делается ребристой.

Такие устройства применяют в контурах воздушного отопления и рекуперации воздуха, а также в осушительных аппаратах.

Солнечная энергетика в России

Россия обладает значительным потенциалом по использованию солнечной энергии. Показатели инсоляции (количества солнечной радиации) во многих регионах практически совпадают с севером Испании и югом Германии, а ведь именно эти области сегодня являются одними из лидеров по внедрению гелиостанций.

В РФ высокая инсоляция наблюдается не только на южных территориях (Северный Кавказ, Краснодарский край), но и в центральных областях, а также на значительной части юга Сибири и Дальнего Востока. Это означает, что солнечная энергия в России является одним из самых перспективных возобновляемых источников.

Самая крупная на сегодняшний день российская гелиостанция расположена в Дагестане (г. Каспийск). Планируется, что после запуска всех мощностей, намеченного на май 2014г., энерговыработка объекта составит 8-9млн кВт/ч в год. При этом в Дагестане продолжаются работы по возведению новых солнечных источников питания (в Хунзахском районе).

Таким образом, сегодня этот регион является одним из наиболее перспективных направлений развития гелиоэнергетики. Связано это не только с высокой инсоляцией (до 300 ясных дней в году), но и с особенностями рельефа местности, так как прокладка «классических» энергокоммуникаций в горных регионах очень сложна (а зачастую и невозможна).

Кроме того, активно реализуются проекты по установке гелиомодулей в Алтайской республике, в Сибири и на Ставрополье. По прогнозам к 2020г. суммарная выработка солнечной энергии на этих объектов должна составлять до 2ГВт.

Более того, в последние годы в России появилось множество фирм, которые реализуют гелиобатареи и сопутствующее оборудование для частных домов.

Как правило, они предлагают продукцию иностранных компаний, но некоторые предприятия выпускают и свои изделия.

Источник: http://solarb.ru/ispolzovanie-energii-solnechnogo-sveta-v-sovremennom-mire

Солнечная энергия

Солнце – это звезда, внутри которой, в непрерывном режиме, происходят термоядерные реакции. Результатом происходящих процессов, с поверхности солнца выделяется колоссальное количество энергии, часть которой нагревает атмосферу нашей планеты.

Солнечная энергия — это источник жизни на планете Земля. Наша планета, и все живые организмы, существующие на ней, получает энергию солнца в виде солнечного света и тепла.

Солнечная энергия является источником возобновляемой и экологически чистой энергии.

Солнечная энергия как альтернативный источник энергии

Способы преобразования энергии солнца для получения различных видов энергии, используемой человеком, можно разделить по видам получаемой энергии и способам ее получения, это:

Преобразование в электрическую энергию

Путем применения фотоэлектрических элементов

Фотоэлектрические элементы используются для изготовления солнечных панелей, которые служат приемниками солнечной энергии в системах солнечных электрических станций. Принцип работы основан на получении разности потенциалов внутри фотоэлемента при попадании на него солнечного света.

Панели различаются по структуре (поликристаллические, монокристаллические, с напылением кремния), габаритным размерам и мощности.

Путем применения термоэлектрических генераторов.

  • Термоэлектрический генератор – это техническое устройство, позволяющее получать электрическую энергию из тепловой энергии. Принцип действия основан на преобразовании энергии получаемой из-за разности температур на разных частях элементов конструкции (термоэлектродвижущая сила).

Преобразование в тепловую энергию

Путем использования коллекторов различных типов и конструкций.

  • Вакуумные коллекторы — трубчатого вида и в виде плоских коллекторов.
Читайте также:  Стоит ли ставить автомобильный аккумулятор в ИБП?

Принцип действия — под воздействием солнечных лучей, нагревается специальная жидкость, которая при достижении определённых параметров, начинает испаряться, после чего пар передает свою энергию теплоносителю. Отдав тепловую энергию пар конденсируется и процесс повторяется.

  • Плоские коллекторы – представляют из себя каркас с теплоизоляцией и абсорбер покрытые стеклом, с патрубками для входа и выхода теплоносителя.

Принцип действия — потоки солнечного света попадают на абсорбер и нагревают его, тепло с абсорбера переходит теплоносителю.
Путем использования гелиотермальных установок.

Принцип действия основан на нагревании поверхности способной поглощать солнечные лучи.

Солнечные лучи фокусируются и посредством устройства линз концентрируются, после чего направляются на принимающее устройство, где энергия солнца передается для накопления или передачи потребителю посредством теплоносителя.

Распространение в России

Солнечная энергетика получает все более широкое распространение в разных странах и на разных континентах. Россия не является исключением из этой тенденции. Причиной более широкого распространения в последние годы стало:

  • Развитие новых технологий, позволившее снизить стоимость оборудования;
  • Желание людей иметь независимый источник энергии;
  • Чистота производства получаемой энергии («зеленая энергетика»);
  • Возобновляемый источник энергии.

Потенциалом для развития солнечной энергетики обладают южные районы нашей страны – республики Кавказа, Краснодарский и Ставропольский край, южные районы Сибири и Дальнего Востока.
Районы различаются по инсоляции в течение суток и времени года, так для разных регионов поток солнечной радиации, в летний период, составляет:

По состоянию на начало 2017 года мощность работающих солнечных электростанций на территории России составляет 0,03% от мощности электростанции энергетической системы нашей страны. В цифрах – это составляет 75,2 МВт.

Солнечные электростанции работают в

  • Оренбургской области: «Сакмарская им. А. А. Влазнева», установленной мощностью 25 МВт;«Переволоцкая», установленной мощностью 5,0 МВт.
  • Республике Башкортостан: «Бурибаевская», установленной мощностью 20,0 МВт;«Бугульчанская», установленной мощностью 15,0 МВт.
  • Республике Алтай: «Кош-Агачская», установленной мощностью 10,0 МВт;«Усть-Канская», установленной мощностью 5,0 МВт.
  • Республике Хакасия:«Абаканская», установленной мощностью 5,2 МВт.
  • Белгородской области:«АльтЭнерго», установленной мощностью 0,1 МВт.
  • В Республике Крым, независимо от Единой энергетической системы страны, работает 13 солнечных электрических станций, общей мощностью 289,5 МВт.
  • Также, вне системы работает станция в Республике Саха—Якутия (1,0 МВт) и в Забайкальском крае (0,12 МВт).

В стадии разработки проекта и строительства находятся электростанции

  • В Алтайском крае, 2 станции, общей проектируемой мощностью 20,0 МВт, запуск в работу планируется в 2019 году.
  • В Астраханской области, 6 станций, общей проектируемой мощностью 90,0 МВт, запуск в работу планируется в 2017 году.
  • В Волгоградской области, 6 станций, общей проектируемой мощностью 100,0 МВт, запуск в работу планируется в 2017 и 2018 году.
  • В Забайкальском крае, 3 станции, общей проектируемой мощностью 40,0 МВт, запуск в работу планируется в 2017 и 2018 году.
  • В Иркутской области, 1 станция, проектируемой мощностью 15,0 МВт, запуск в работу планируется в 2018 году.
  • В Липецкой области, 3 станции, общей проектируемой мощностью 45,0 МВт, запуск в работу планируется в 2017 году.
  • В Омской области, 2 станции, проектируемой мощностью 40,0 МВт, запуск в работу планируется в 2017 и 2019 году.
  • В Оренбургской области, 7 станция, проектированной мощностью 260,0 МВт, запуск в работу планируется в 2017-2019 годах.
  • В Республике Башкортостан, 3 станции, проектируемой мощностью 29,0 МВт, запуск в работу планируется в 2017 и 2018 году.
  • В Республике Бурятия, 5 станции, проектируемой мощностью 70,0 МВт, запуск в работу планируется в 2017 и 2018 году.
  • В Республике Дагестан, 2 станции, проектируемой мощностью 10,0 МВт, запуск в работу планируется в 2017 году.
  • В Республике Калмыкия, 4 станции, проектируемой мощностью 70,0 МВт, запуск в работу планируется в 2017 и 2019 году.
  • В Самарской области, 1 станция, проектируемой мощностью 75,0 МВт, запуск в работу планируется в 2018 году.
  • В Саратовской области, 3 станции, проектируемой мощностью 40,0 МВт, запуск в работу планируется в 2017 и 2018 году.
  • В Ставропольском крае, 4 станции, проектируемой мощностью 115,0 МВт, запуск в работу планируется в 2017-2019 годы.
  • В Челябинской области, 4 станции, проектируемой мощностью 60,0 МВт, запуск в работу планируется в 2017 и 2018 году.

Общая проектируемая мощность солнечных электрических станций, находящихся в стадии разработки и строительства, составляет – 1079,0 МВт.
Термоэлектрические генераторы, гелиоколлекторы и гелиотермальные установки также широко применяются на промышленных предприятиях и в повседневной жизни. Вариант и способ использования выбирает каждый для себя сам.

https://www.youtube.com/watch?v=fDErXO6pNao

Количество технических устройств, использующих энергию солнца для выработки электрической и тепловой энергий, а также количество строящихся солнечных электрических станций, их мощность, говорят сами за себя — в России альтернативным источникам энергии быть и развиваться.

Пригодна ли для обычного дома

  • Для бытового использования гелиоэнергетика — перспективный вид энергетики.
  • В качестве источника электрической энергии, для жилых домов, используют солнечные электрические станции, которые выпускают промышленные предприятия в России и за ее пределами. Установки выпускаются различной мощности и комплектации.
  • Использование теплового насоса — обеспечит жилой дом горячей водой, подогреет воду в бассейне, нагреет теплоноситель в системе отопления или воздух внутри помещений.
  • Гелиоколлекторы — можно использовать в системах отопления домов и горячего водоснабжения. Более эффективны, в этом случае, вакуумные трубчатые коллекторы.

Плюсы и минусы

К достоинствам солнечной энергетики относятся:

  • Экологическая безопасность установок;
  • Неисчерпаемость источника энергии в далекой перспективе;
  • Низкая себестоимость получаемой энергии;
  • Доступность производства энергии;
  • Хорошие перспективы развития отрасли, обусловленные развитием технологий и производством новых материалов с улучшенными характеристиками.

Недостатками являются:

  • Прямая зависимость количества вырабатываемой энергии от погодные условия, времени суток и времени года;
  • Сезонность работы, которую определяет географическое расположение;
  • Низкий КПД;
  • Высокая стоимость оборудования.

Перспективы

Перспективы развития данной отрасли энергетики обусловлены положительными и отрицательными свойствами присущим гелиоустановкам. Если с достоинствами все понятно, то с недостатками предстоит работать инженерам и разработчикам оборудования и материалов.
Факторами, вызывающими здоровый оптимизм, по развитию альтернативных источников энергии, являются:

  1. Запасы традиционных источников энергии постоянно сокращаются, что обуславливает рост их стоимости.
  2. Технический прогресс постоянно идет, появляются новые материалы и технологии, и что, в свою очередь, приводит к уменьшению стоимости оборудования и повышению КПД установок.
  3. Политика государства в энергетической области направлена на развитие альтернативной энергетики, о чем были приняты постановления правительства и соответствующие программы, как то:
  • В 2009 году — «Основные направления государственной политики в сфере повышения энергетической эффективностиэлектроэнергетики на основе использования возобновляемых источников энергии на период до 2020 года».
  • Помощь государства при реализации программы Международной финансовой корпорации (IFC) по развитию возобновляемых источников энергии.
  • Создание, на законодательном уровне, экономических рычагов, способствующих развитию «зеленой» энергетики, выражающихся в установлении льготных тарифов, финансовой помощи при строительстве, налоговые льготы и компенсация части кредитных затрат на строительство.

Россия – большая страна, поэтому для успешного развития всех отраслей промышленности и комфортного проживания людей во всех регионах, необходимо наличие запасов различных видов энергии. В связи с этим альтернативные источники все более прочно входят в общую систему энергоснабжения страны, обеспечивая самые отдаленные города и поселки источниками электричества и тепла.

Источник: https://alter220.ru/solnce/solnechnaya-energiya.html

Фотосинтез — Эко-свет

Фотосинтез — это уникальный физико-химический процесс, осуществляемый на Земле всеми зелеными растениями и некоторыми бактериями и обеспечивающий преобразование электромагнитной энергии солнечных лучей в энергию химических связей различных органических соединений.

Основа фотосинтеза — последовательная цепь окислительно-восстановительных реакций, в ходе которых осуществляется перенос электронов от донора — восстановителя (вода, водород) к акцептору — окислителю (СО2, ацетат) с образованием восстановленных соединений (углеводов) и выделением O2, если окисляется вода

Фотосинтез играет ведущую роль в биосферных процессах, приводя в глобальных масштабах к образованию органического вещества из неорганического.

Фотосинтезирующие организмы, используя солнечную энергию в реакциях фотосинтеза, осуществляют связь жизни на Земле со Вселенной и определяют в конечном итоге всю ее сложность и разнообразие.

Гетеротрофные организмы — животные, грибы, большинство бактерий, а также бесхлорофилльные растения и водоросли — обязаны своим существованием автотрофным организмам — растениям-фотосинтетикам, создающим на Земле органическое вещество и восполняющим убыль кислорода в атмосфере. Человечество все более осознает очевидную истину, впервые научно обоснованную К.

А. Тимирязевым и В.И. Вернадским: экологическое благополучие биосферы и существование самого человечества зависит от состояния растительного покрова нашей планеты.

Процессы, происходящие в листе

Лист осуществляет три важных процесса – фотосинтез, испарение воды и газообмен. В процессе фотосинтеза в листьях из воды и двуокиси углерода под действием солнечных лучей синтезируются органические вещества. Днем, в результате фотосинтеза и дыхания, растение выделяет кислород и двуокись углерода, а ночью – только двуокись углерода, образующуюся при дыхании.

Большинство растений способно синтезировать хлорофилл при слабом освещении. При прямом солнечном освещении хлорофилл синтезируется быстрее.

Необходимая для фотосинтеза световая энергия в известных пределах поглощается тем больше, чем меньше затемнен лист.

Потому у растений в процессе эволюции выработалась способность поворачивать пластину листа к свету так, чтобы на нее падало больше солнечных лучей. Листья на растении располагаются так, чтобы не притеснять друг друга.

Тимирязев доказал, что источником энергии для фотосинтеза служат преимущественно красные лучи спектра. На это указывает спектр поглощения хлорофилла, где наиболее интенсивная полоса поглощения наблюдается в красной, и менее интенсивное – в сине-фиолетовой части.

Источник: https://ecolm.ru/fitosvet/fotosintez

Чтобы жить на Земле живые организмы запасают энергию Солнца

Какие бы умные речи мы не вели о разных типах энергии, но без энергии Солнца на Земле вообще бы не было жизни. Наше тело – это биохимический завод, в недрах которого рождается все, что необходимо для жизни человека. А наша планета – громаднейший природный комплекс по переработке энергии Солнца.

Поговорим сегодня об этом удивительном явлении. Солнце – основной источник энергии на Земле. Все, что тут происходит, возможно только благодаря этой энергии.

Каждый год Земля получает около 10,5*1020 кДж. Большая часть этой энергии (34%) отражается назад облаками и поверхностью Земли. 42% энергии идет на обогрев атмосферы и океана. 23% тратится на испарение и образование облаков. 1% идет на ветра. А для жизни запасается только малая ее часть (0,023%), но, как видите, этого с избытком хватает.

Как живые организмы
запасают энергию Солнца

Единственным организмом на Земле, что способен накапливать солнечную энергию, является растение. Все иное использует уже накопленную энергию. Даже автомобили, используя бензин, движутся благодаря ей. Ибо в той же нефти, торфе, каменном угле, дровах содержится энергия, уже накопленная зеленым листом.

Лист – вот маленькое чудо Природы. Это супер сложный и совершенный прибор. Представляете, его толщина подобрана так, чтобы улавливать до 90% падающих лучей.

А все листья вместе образуют громадную поглощающую поверхность. Например, хлопчатник, из которого получают хлопок, каждую минуту поглощает столько энергии, что за 5 минут можно вскипятиться 1 л воды. А один гектар того же хлопчатника улавливает столько энергии, что можно испарить 8 куб. м воды.

Только в XIX веке ученые разобрались, почему растения имеют такие способности. Это все благодаря особому веществу – хлорофиллу, пигменту, что окрашивает листьях в зеленый цвет. Сам процесс поглощения световой энергии был назван фотосинтезом, т.к. в результате его образуется кислород, без которого не было бы жизни на планете. Фотосинтез дает начало всему живому.

Удивительный
фотосинтез

Итак, фотосинтез – это процесс преобразования и запасания солнечной энергии. В нем из углекислоты и воды синтезируются углеводы и выделяется кислород. Хотя это кажется просто, но нет более удивительного процесса, что так бы влиял на всю нашу планету.

В чем его изюминка? Любое вещество способно поглотить квант энергии Солнца. Но ее хватит лишь на доли секунды – энергия переходит в тепло и просто излучается. При фотосинтезе же энергия запасается, причем на долгое время (даже на миллионы лет в случае горючих ископаемых).

К тому же растения делают свой запас форме, что очень удобна для живых организмов. Полезные вещества, что образуются, могут быть использованы для покрытия энергетических потребностей как самого растения, так и того, кто его съел. Фотосинтез – настолько уникальный процесс, что до сих пор не удается его искусственно воспроизвести.

Фотосинтез – единственный биологический процесс, что протекает с запасанием энергии. Все остальные процессы проходят за счет этой накопленной энергии. Т.о.

растения – настоящие посредники между Солнцем и живым миром Земли. Ибо животные организмы сами запасать энергию Солнца не могут. Они получают ее через пищу, питаясь либо растениями, либо другими животными.

Вот так энергия Солнца достается всем живым организмам, включая и людей.

У каждого из нас есть тоже собственный аккумулятор, который может сохранять небольшой запас. Это — жировая прослойка тела. Здесь есть запас на случай голода. Он же позволяет жить, когда мало солнечного света. Даже ночью, когда солнечные лучи не попадают на Землю, обмен веществ не останавливается ни на минуту, потому что есть такой запас.

Читайте также:  Что такое пусковой ток аккумулятора?

О чем мы забываем

Как будто, все, что описано выше, всем известно. Но удивление и трепет от осознания того факта, что мы живем только благодаря Солнцу и растениям, испытывают не все. А если все это знают, то почему об этом забывают!

Почему же люди не берегут то, от чего зависит их будущее. Разве можно так безответственно уничтожать зеленое богатство планеты. Да, есть отдельные энтузиасты, что борются за экологию. Но что-то она не улучшается. Наоборот, с каждым годом все хуже. И до тех пор, пока каждый не будет думать, как его личные действия влияют на Землю, результата не будет.

У нас две большие беды: мусор и бездумное уничтожение. Когда Стругацкие описывали Зону в своем “Пикнике на обочине”, они не представляли, что наши леса могут стать похожими на нее (читайте последний абзац этого раздела).

Идет весна – опять на базаре появятся торговцы первыми весенними цветами. И многие будут покупать эти букетики. А ведь многие из этих цветов уже занесены в Красную книгу. Зачем же способствовать из окончательному вымиранию? Итак, люди старшего поколения могут сказать, что многих цветов из их детства почти не встретишь.

А какое отношение у нас к лесу? Сколько деревьев ломается просто так, из-за прихоти. А если вспомнить новогодние елки, то вообще становится страшно – сколько деревьев вырубают ради одной ночи. Так, в Украине официально (!) вырубили 5 миллионов. А что говорить о раздаче леса под частное строительство.

От вас не требуется многого. Просто каждый человек должен чуточку позаботиться о Природе. Не добавляйте в нее то, что мешает ей. Вчитайтесь только в те цифры, которые показывают, за какое время разлагается мусор.

Если пищевые отходы исчезнут за месяц, то железные банки будут загрязнять землю 10 лет, жестяные – 90, а алюминиевые – 500 лет. Пластиковые бутылки будут валяться более 100 лет, а полиэтиленовые пакеты останутся на поверхности 200 лет.

Рекордсменом в разложении является стекло. Для его разложения понадобиться 1000 лет!

Не лишайте
себя Солнца

Итак, Солнце – источник нашей жизни и энергии. Хотя, благодаря фотосинтезу, мы можем ее получать через пищу, но при этом не надо забывать о других не менее важных моментах.

Как часто вы бываете на солнце? Суета и бесконечная работа приводит к тому, что большая часть жизни проходит в помещении. А главное, что на это уходит световой день. Древние греки были мудрее: Платон, даже не имея наших знаний о фотосинтезе, говорил:

Солнечной энергией можно также подзарядиться и непосредственно от Солнца. Так используйте же этот шанс. Принимайте солнечные ванны да почаще смотрите на Солнце, ведь много энергии в наше тело поступает через глаза. Не лишайте себя Солнца!

Поль Брэгг в своей книге “Чудо голодания” писал, что солнечный свет — первый доктор для нас. В медицине даже есть такой раздел – гелиотерапия (солнечное лечение). Брегг сам прошел через это.

При помощи гелиотерапии и диеты из солнечных продуктов он излечился.

После этого он стал поклоняться Солнцу и утверждал, что, если человек принимает солнечные ванны и ест много овощей и фруктов, то он всегда будет здоров.

Многие болеют лишь потому, что слишком мало и редко бывают на солнце. Конечно, сейчас еще не лето, солнца мало, а пасмурные дней много. Но ведь и зимой бывают прекрасные солнечные дни. выходите на улицу и почаще смотрите на солнце. Зимой это легче, оно не такое яркое.

А еще зимой можно делать особые энергетические упражнения:

Упражнение 1. Выполняется на улице. Станьте лицом к солнцу, закройте глаза. Сделаете глубокий вдох ртом, представляя, что вы втягиваете энергию солнца вовнутрь.

Упражнение 2. Выполняется в помещении. Сядьте удобно. закройте глаза, расслабьтесь. Дышите легко, равномерно. Вытяните вперед руки и представьте, что у вас на ладонях солнечный шарик. Он согревает ваши пальцы и поднимается по рукам. Потом тепло идет на туловище, доходит до ног, согреваются стопы, пальцы… Усталость ваша проходит. Ощутите все это, затем откройте глаза и улыбнитесь.

Упражнение 3. Небольшая медитация под прекрасную музыку Эдварда Грига “Утро”. Закройте глаза и представьте, что заканчивается царство ночи. Вот-вот начнет светать, небо светлеет. И на востоке загорается заря.

Звезды потихоньку исчезают. Небо с каждой минутой становится все светлее. И вот у горизонта появляется край солнца. Оно быстро подымается, увеличивается в размере.

Начинается новый день, что подарит вам много счастливых и радостных минут.

В следующей части статьи будет больше упражнений, чтобы можно было запасать энергию Солнца. А сейчас мне очень интересно услышать ваше мнение по этому поводу.

Еще по теме:
Как еще можно запасать энергию Солнца

Источник: https://siellon.com/chtobyi-zhit-na-zemle-zhivyie-organizmyi-zapasayut-energiyu-solntsa/

ПОИСК

    Хлорофилл — вещество, ответственное за зеленый цвет в растениях, является комплексным соединением, в котором четыре пиррольных цикла связаны в виде комплекса с магнием. Основное значение хлорофилла в природе — его участие в процессе фотосинтеза, в преобразовании световой энергии в химическую [8].

Хотя механизм фотохимического превращения двуокиси углерода и воды в углеводы и кислород еще не совсем ясен, первичной реакцией должно быть фотовозбуждение хлорофилла с последующим использованием этой энергии для окисления воды и восстановления двуокиси углерода.

Известны два хлорофилла а и 6 (XII, XIII), которые мало отличаются по структуре, причем главным образом ответствен за фотосинтез первый из них. Полный синтез XII и XIII был осуществлен в 1960 г. [9] (схема 4). [c.318]
    Пища нужна всем живым существам.

Она служит им источником энергии и веществ, необходимых для роста и других процессов жизнедеятельности. Живые организмы используют только два вида энергии — это энергия солнечного света и энергия химических связей.

Организмы, специализированные для использования световой энергии, осуществляют фотосинтез и содержат пигменты, в том числе хлорофилл, способные поглощать свет. К таким организмам относятся растения, водоросли и некоторые наиболее простые организмы, включая бактерии.

Организмы, не способные к фотосинтезу, должны получать химическую энергию (т. е. энергию, запасенную в химических [c.10]

    Фотосинтез — процесс усвоения растениями световой энергии и использования ее для образования органических веществ из диоксида углерода и воды. В ходе этого [c.73]

    История изучения фотосинтеза начинается с 1881 г., когда Ю.Л. Мейер доказал, что фотосинтез протекает в структурах листьев растений — хлоро-пластах. В 20-х годах XX в. К.А.

Тимирязев исследовал роль специальных структур — пигментов, называемых хлорофиллами, в поглощении солнечного света (особенно красного и синего) и использовании световой энергии в фотосинтезе. В 1937 г. Р. Хилл открыл фотолиз воды, или фотохимическое окисление воды и образование кислорода, а в 50-х годах М.

Калвин с сотрудниками изучили так называемую темновую стадию, во время которой образуются органические вещества.

Фотосинтез протекает в хлоропла-стах, которые содержат все необходимое для синтеза органических соединений фоточувствительные пигменты, переносчики электронов, ферменты, коферменты, различные органические соединения, используемые в ходе биосинтеза на темновой стадии. Световая стадия фотосинтеза показана на рис. 39 и может быть описана суммарным уравнением  [c.92]

    В гл. I (см. т. I, стр. 23) мы вычислили общую продукцию органического вещества на земле, принимая, что среднее использование видимого излучения, поглощенного растениями, составляет 2% (что соответствует 0,8% всей падающей световой энергии).

Теперь, после анализа данных, на основании которых произведено это вычисление, можно считать его достаточно надежным порядок величины остается неизменным даже в том случае, если приведенные цифры отличаются от истинных в 2 раза. [c.

436]

    В общем разница между бактериальным фотосинтезом и фотосинтезом растений заключается в том, какое вещество потребляется в качестве донора электрона при восстановлении пиридиннуклеотидов. В фотосинтезе зеленых растений восстановление пиридиннуклеотидов неизменно нуждается в потреблении световой энергии для использования воды в качестве донора электрона. [c.333]

    Фотосинтез, протекающий в зеленых растениях, может быть подразделен на процессы двух типов фотореакции и синтетические реакции (или, как их принято называть, световые и темиовые реакции).

В результате темповых реакций СО2 восстанавливается в глюкозу с использованием атомов водорода из молекулы НАДФН (НАДФ» -это НАД» с фосфатной группой вместо одной рибозной группы —ОН) и энергии от молекулы АТФ  [c.335]

    Хотя приведенные величины эффективности (табл. 16) и низкие, но они близко подходят к оптимальной эффективности использования световой энергии зелеными растениями в обычных условиях.

Итак, если хемоавтотрофные организмы, в отличие от зеленых растений, не распространились но всей поверхности земли, то это произошло не вследствие недостаточной их эффективности, а потому, что химическая энергия доступна лишь в немногих, не достигших химической устойчивости местах, какими являются серные источники, угольные кони, железо-карбонатные воды, болота с газами и т. д., тог а как солнечный свет везде в изобилии. [c.124]

    Анализ данных по продукции морского планктона (см. т. I, табл. 2) привел Рилея [126] к заключению, что средняя величина использования световой энергии, падающей на поверхность моря, составляет 0,6—0,8 /о — цифры, близкие к средней величине использования света растениями полей и лесов.

Однако в океане жизнедеятельность растительных организмов протекает более или менее равномерно в течение всего года. За исключением части арктических морей, покрытых льдом, в океане не имеется больших бесплодных районов, которые можно было бы сравнить с пустынями или ледниками, расположенными на суше.

В силу обоих этих обстоятельств океаны являются главными производителями органического вещества на земле (см. т. I, табл. 4). [c.436]

    В 1923 г. цитолог О. Варбург впервые попытался измерить квантовый выход с )Отосинтеза — число квантов, необходимых для восстановления одной молекулы углекислоты. Это потребовало точного измерения поглощенной световой энергии и объема образующегося кислорода.

Для того чтобы получить максимальный возможный выход, следовало работать с очень слабым светом, что позволяло избежать явлений насыщения. Измерения поэтому были очень тонкими.

Результаты оказались удивительными Варбург обнаружил поглощение четырех квантов света на каждую молекулу кислорода Это соответствовало минимальному теоретически допустимому значению и означало, что растения являются исключительно эффективными преобразователями энергии. Результаты Варбурга, однако, вскоре подверглись сомнению.

Другим исследователям также не удалось подтвердить его наблюдений. Найденная ими величина составляла около 10 квантов на одну молекулу кислорода. Иногда это значение равнялось 8, но ни в одном из случаев оно не было меньшим. Вопрос до сих пор все еще не решен.

Преобладающая часть данных свидетельствует в пользу более высоких цифр 8 или более квантов на молекулу кислорода.

Но даже это значение — эффективность, равная 35%, — также представляется весьма внушительным, если учесть, что мы не знаем реакции, вызываемой светом вне растительной клетки, при которой в химическую энергию превращалось бы более 10% энергии поглощенного света. Если бы были найдены промышленные способы улавливания и превращения даже 10% световой энергии, то это открытие вызвало бы, конечно, большую революцию в нашей энергетике, чем использование атомной энергии. [c.46]

    Синтез органических веществ в зеленых растениях из углекислого газа и воды с использованием световой энергии носит иазвание фотосинтеза.

Процесс фотосинтеза является основным источником образования органических веществ на нашей планете и, с этой точки зрения, вполне объясним интерес, который проявляют к нему представители различных отраслей естество- знания (биологи, химики, физики). Благодаря исследованиям М. Ненцкого, К. Тимирязева, Р. Вильштеттера, Г.

Фишера, М. Цвета и др. изучена химическая природа хлорофилла, играющего роль фотосенсибилизатора. Хлорофилл, нерастворимый в воде зеленый иигмент, в зеленых растениях находится в особых образованиях — хлоропластах. Хлоропласты содержат до 75% воды.

Сухое вещество хлоропластов состоит из белковой основы (стромы), хлорофилла, фосфатидов, каротиноидов, минеральных веществ, углеводов и т. д. Хлорофилл в хлоропластах содержится в отдель Ш1х гра нулах в сочетании с белками и липидами. [c.229]

    Если бы все пигменты улавливали световую энергию и передавали ее в фотосистему с одинаковой эффективностью, то спектр поглощения и спектр действия должны были бы иметь одинаковую форму однако два спектра несколько различаются (рис. 7-13, А).

Если берут отношение двух спектров (рис. 7-13, ), то выявляется сильно выраженное различие при больших длинах волн-так называемое красное падение . В 1957 г.

Эмерсон обнаружил, что еслв облучать растение светом, состоящим из более коротких (650 нм) и более длинных, но менее эффективных для фотосинтеза (700 нм), длин волн, то скорость выделения О2 становится гораздо боле высокой, чем при использовании света только одной из указанны выше длин волн. Этот результат, который наряду с другим фактами указывает на то, что две фотосистемы (называемые [c.88]

Читайте также:  Как правильно заряжать аккумулятор автомобиля зарядным устройством

    Фотореакция у зеленых бактерий. Механизмы фотореакции у зеленых бактерий еще не полностью выяснены. Есть указания на то, что первичный акцептор электронов, участвующий в световой реакции, у зеленых серобактерий обладает потенциалом около — 500 мВ (у пурпурных бактерий-всего лишь — 100 мВ ).

При столь больщом отрицательном потенциале становится возможным прямое использование электронов от первичного акцептора для восстановления ферредоксина и пиридиннуклеотида (рис. 12.17). Таким образом, восстановительную силу hlorobia eae, возможно, получают не путем обратного транспорта электронов, требующего затрат энергии.

Такая независимость от обратного транспорта электронов была бы важной отличительной чертой фотосинтеза у зеленых бактерий по сравнению с пурпурными. Тогда фотореакция у hlorobia eae не уступала бы по своей эффективности первой фотореакции цианобактерий.

С эволюционной точки зрения фотосинтез зеленых бактерий мог бы быть связующим звеном между фотосинтезом пурпурных бактерий и фотосинтезом цианобактерий и растений  [c.392]

    По-видимому, следует говорить не о реакции или даже процессе фотосинтеза, а о фотосинтетической функции растений, подчеркивая этим сложность и многообразие процессов, которые могут осуществляться с помощью энергии света, поглощенного пигментами фотосинтетиче-ского аппарата. В общем виде фотосинтетическая функция — это совокупность процессов поглощения, превращения и использования в различных эндергонических реакциях энергии световых квантов. [c.3]

    Пути миграции энергии возбуждения. Доставка энергии электронного возбуждения к РЦ фотосистем I и П высших растений и РЦ бактериального фотосинтеза осуществляется за счет миграции энергии в светособирающей антенне.

Миграция энергии в фотосинтезе — наиболее изученный тип безизлучательного переноса энергии электронного возбуждения в биологических системах (см. 9-11, гл. ХП1). Ее функциональное биологическое значение состоит в повышении эффективности использования поглощенных световых квантов.

Действительно, среднее время, необходимое для утилизации энергии кванта света (выделение молекулы О2), соста- [c.290]

Смотреть страницы где упоминается термин Световая энергия использование растениями: [c.583]    [c.432]    [c.79]    [c.20]    [c.182]    [c.230]    [c.82]    [c.397]    [c.425]   Фотосинтез С3- и С4- растений Механизмы и регуляция (1986) — [ c.34 ]

Использование энергии АТР

© 2019 chem21.info Реклама на сайте

Источник: https://www.chem21.info/info/1418825/

Метаболизм на уровне организмов

Растения синтезируют органические вещества, используя энергию солнечного света и поглощая питательные вещества из почвы и воды. Эти соединения служат растениям материалом, из которого они образуют свои ткани, и источником энергии, необходимой им для поддержания своих функций.

Для высвобождения запасенной химической энергии растения разлагают органические соединения на исходные неорганические компоненты — диоксид углерода, воду, нитраты, фосфаты и другие, завершая тем самым круговорот питательных веществ. В 80-х гг. XIX в.

немецкий биолог Вильгельм Пфеффер разделил все живые организмы по способу питания. Это деление сохранилось и до нашего времени. Пфеффер исходил из того, что зеленое растение в природе не нуждается в притоке органического вещества извне, а само может синтезировать его в процессе фотосинтеза.

Только исключительно зеленым растениям природой дано искусство создавать органические вещества из воды и воздуха, используя солнечную энергию.

https://www.youtube.com/watch?v=-S5Ev_IEz1k

Пфеффер назвал их автотрофами, что буквально означает «самопитающиеся, самокормящиеся» (от греч. «авто» — сам и «трофе» — кормиться, питаться). Автотрофные растения не только кормятся сами, но и кормят все остальные живые организмы. Это кормильцы биосферы.

Организмы, которые нуждаются в готовом органическом веществе, образованном другими, Пфеффер назвал гетеротрофами, что означает «питающиеся другими» (от греч. «гетер» — другой). К таким организмам относятся все животные, которые извлекают необходимую им энергию из готовой пищи, поедая растения или других животных.

Сюда же можно отнести группу бесхлорофильных растений-паразитов, которые, присасываясь к корням своих собратьев, в буквальном смысле тянут из них соки. В мире растений это наш лесной петров крест или полевая заразиха.

Автотрофные организмы

Автотрофные организмы, — это организмы, способные синтезировать органические соединения из неорганических (углекислого газа, воды и неорганических соединений азота и серы).

В зависимости от источника потребляемой энергии автотрофы классифицируют на фотосинтезирующие и хемосинтезирующие организмы. Первые используют световую энергию, тогда как вторые — энергию экзотермических химических реакций (в ходе превращения неорганических соединении), т. е.

энергию, образующуюся при окислении различных неорганических соединений (водорода, сероводорода, аммиака и др.). 

Автотрофные организмы образуют так называемую первичную продукцию — биомассу органического вещества, которая в дальнейшем утилизируется другими организмами. К автотрофам относятся некоторые бактерии и все без исключения виды зеленых растений.

Автотрофные организмы способны усваивать углекислый газ из воздуха и превращать его в сложные органические соединения. Таким образом автотрофы строят свое «тело» из неорганических соединений.

Каскад биохимических реакций, конечным продуктом которых являются белки и другие органические вещества, необходимые для жизнедеятельности, требует значительных затрат энергии. По способу получения энергии автотрофы подразделяются на фотоавтотрофы и хемоавтотрофы.

Фотоавтотрофные бактерии используют энергию солнечных лучей при синтезе органических веществ из двуокиси углерода по типу фотосинтеза у растений.

Важным компонентом уитоплазмы таких микробов являются пигменты: бактериопурпурин, бактериохлорин и др. Основная функция пигментов — поглощение и аккумуляция энергии солнечного света.

Наиболее типичными представителями группы фотоавтотрофов являются цианобактерии, пурпурные и зеленые серные бактерии.

Явление хемосинтеза у бактерий было открыто в 1888 г. выдающимся русским микробиологом С. Н.

Виноградским (1856-1953), показавшим, что в клетках нитрофицирующих бактерий одновременно могут протекать процессы окисления аммиака в азотную кислоту и двуокиси углерода в различные органические соединения. Такие микроорганизмы стали называть хемоавтотрофами, т. е.

получающими энергию в результате химических реакций. Хемоавтотрофы способны существовать только в присутствии неорганических соединений, при этом определенные виды бактерий способны окислять определенные минеральные вещества.

Единственным источником углерода для хемоавтотрофов служит углекислый газ. К группе хемоавтотрофов относятся бесцветные серные бактерии, нитрифицирующие бактерии, железобактерии и др. Все автотрофные микроорганизмы являются свободноживущими формами и не патогенны для животных и человека.

Однако среди автотрофов обнаружены микроорганизмы, которые способны усваивать углерод не только из СО2 воздуха, но и из органических соединений. Такие бактерии получили название миксотрофы (от лат. mixi — смесь, т. е. смешанный тип питания). В зависимости от способа поглощения азота, микроорганизмы могут подразделяться на аминоавтотрофы и аминогетеротрофы.

Аминоавторофы синтезируют белок из минеральных соединений и из воздуха, это в основном почвенные бактерии. У зеленых растений в основе автотрофного типа питания лежит процесс фотосинтеза.

Фотосинтез характерен как для высших растений, так и для водорослей, и, как уже упоминалось, фотосинтезирующих бактерий. Но наибольшего совершенства фотосинтез достиг все-таки у зеленых растений.

Что же такое фотосинтез?

Под фотосинтезом понимают процесс образования необходимых для жизнедеятельности как самих фотосинтезирующих организмов, так и всех других организмов, сложных органических соединений из простых веществ за счет энергии света, поглощаемой хлорофиллом или другими фотосинтетическими пигментами.

Начало исследованию фотосинтеза положили работы Дж. Пристли, Ж. Сенебье, Я. Ингенхауза. Дж. Пристли (1733-1804) в 1771 г. показал, что воздух, «испорченный» горением или дыханием, вновь становится пригодным для дыхания под воздействием зеленых растений.

Таким образом, было установлено, что зеленые растения способны поглощать углекислый газ (СО2) и выделять кислород (О2). Ж. Сенебье (1742-1809) доказал, что источником углерода для зеленых растений является углекислый газ (СО2), который усваивается ими под влиянием света. Ю.

Майер (1814-1878) выдвинул гипотезу, в которой утверждалось, что единственным на Земле аккумулятором солнечной энергии являются растения.

Фотосинтезирующими организмами являются растения, в листьях которых осуществляется фотосинтез. Зеленые растения образуют углеводы, которые передвигаются из листьев в корни, где вступают в реакции с аммиаком и образуют аминокислоты.

Хемосинтезирующими организмами являются микроорганизмы — нитрифицирующие, серобактерии, водородные бактерии и железобактерии. Свободный азот усваивают азотфиксирующие бактерии.

Гетеротрофные организмы

Гетеротрофные (от греч. heteros — другой, trophe — пища) организмы — это организмы, которые нуждаются в готовых органических соединениях. Ими являются животные, а также микроорганизмы. Гетеротрофные организмы получают энергию путем окисления органических соединений

Для животных характерен голозойный способ гетеротрофного питания, заключающийся в потреблении пищи в виде твердых частиц с последующей ее механической и химической переработкой. Напротив, для микроорганизмов характерен осмотическим способ гетеротрофного питания. При этом способе питание происходит растворенными питательными веществами путем поглощения их всей поверхностью тела.

К гетеротрофным организмам относятся все животные и человек, а также некоторые паразитические растения и бактерии. Разделение организмов по типу питания на автотрофные и гетеротрофные весьма условно. Некоторые автотрофы — фотосинтезирующие зеленые растения — могут усваивать небольшое количество органических соединений.

Некоторые растения-хищники (росянка, пузырчатка) используют органические соединения для азотного питания, а углеродное питание осуществляется посредством фотосинтеза. Некоторые автотрофы нуждаются в витаминоподобных веществах. В 1933 г.

с помощью изотопного метода американские ученые подтвердили, что ярко выраженные гетеротрофы (грибы и бактерии) способны усваивать углерод, поглощая СО2. Для гетеротрофных бактерий источником углерода служат готовые органические соединения: сахара, спирты, молочная, лимонная и уксусная кислоты, а также воск, клетчатка и крахмал.

Из микроорганизмов гетеротрофами являются возбудители брожения (спиртового, пропионово — кислого, молочно — кислого и маслянично — кислого), гнилостные и болезнетворные бактерии.

В зависимости от используемого субстрата, гетеротрофные микроорганизмы подразделяются на две обширные группы: мета- и паратрофы. Метатрофы используют органические соединения мертвых субстратов.

В эту группу входят в основном гнилостные бактерии. Паратрофы используют органические соединения живых организмов.

Именно эти микроорганизмы обычно вызывают инфекционные заболевания человека, животных и растений.

Гетеротрофы в качестве источника азота используют готовые аминокислоты: такой путь питания называют аминогетеротрофным. Строгими гетеротрофами являются животные и человек. Для них характерен голозойный тип питания. Поступление питательных веществ путем диффузии сменяется образованием органов для принятия пищи.

Например, у простейших, наряду с так называемым сопрозойным способом питания (всасыванием пищи всей поверхностью клетки), имеется и анимальный способ, т. е. заглатывание питательных веществ псевдоподиями (выпячивание цитоплазмы), ресничками или жгутиками.

У высших животных имеется строго дифференцированная и сложно организованная пищеварительная система.

Одним из начальных отделов пищеварительной системы является ротовой аппарат. Строение и функция ротового аппарата у животных разнообразно и зависит от вида корма; в основном различают грызущий, перетирающий, сосущий типы ротового аппарата.

Животных условно подразделяют на фитофагов (растительноядные) и зоофагов (плотоядные). Однако имеются и промежуточные, или смешанные формы. Применительно к животным, целесообразнее употреблять термин «пищеварение».

Пищеварение — это начальный этап обмена веществ в организме, состоящий в том, что сложные питательные вещества, входящие в состав пищи, распадаются на элементарные частицы, способные к участию в дальнейших этапах обмена веществ.

Например, жиры расщепляются до глицерина и жирных кислот, белки — до аминокислот, углеводы — до моносахаридов.

Для расщепления сложных веществ в организме животных и человека имеются разнообразные литические ферменты, часть органических веществ расщепляется симбиотическими микроорганизмами (в рубце жвачных и слепой кишке человека). Различают пищеварение в ротовой полости, желудочное и кишечное.

В организации процесса переваривания корма у животных и пищи у человека важную роль играют нервная система и железы внутренней секреции. Таким образом осуществляется нервная и гуморальная регуляции пищеварительных процессов.

  В ротовой полости пища подвергается механической обработке и действию ряда ферментов, в основном, амипазы и мальтазы. В желудке же пища претерпевает значительное химическое превращение. Под воздействием соляной кислоты и большого количества ферментов расщепляется большинство сложных органических веществ.

В кишечнике происходит дальнейшее химическое превращение питательных веществ и их всасывание.

Миксотрофные (от лат. mixtus — смешанный) организмы — это организмы, способные как к синтезу органических веществ, так и к использованию их в готовом виде. Например, эвглена зеленая на свету является автотрофом, в темноте — гетеротрофом.

По характеру диссимиляции различают аэробные и анаэробные организмы. Аэробные (от греч. aer — воздух) организмы для дыхания (окисления) используют свободный кислород. Аэробами является большинство ныне живущих организмов.

Напротив, анаэробы окисляют субстраты, например, сахара в отсутствие кислорода, следовательно, для них дыханием является брожение. Анаэробами являются многие микроорганизмы, гельминты.

Например, динитрифицирующие анаэробные бактерии окисляют органические соединения, используя нитриты, являющиеся неорганическим окислителем.

Автотрофные и гетеротрофные организмы, входящие в состав биогенезов, взаимно связаны между собой так называемыми трофическими связями. Значение трофических связей в структуре экологических сообществ очень велико. Благодаря им осуществляется круговорот веществ на Земле.

  Автотрофные организмы, ассимилируя неорганические вещества, используя энергию солнечного света или химических реакций, способствуют образованию так называемой первичной продукции — первичной биомассы или органического вещества.

Первичная продукция утилизируется гетеротрофными организмами, и значительная роль в этом принадлежит фитофагам, о которых мы упоминали чуть ранее. Фитофаги, в свою очередь, становятся жертвами хищников — зоофагов.

Отмершие останки животных и растений вновь превращаются в неорганические вещества, благодаря воздействию абиотических факторов внешней среды, а также организмов-редуцентов и гнилостной микрофлоры.



Источник: http://biofile.ru/bio/19219.html

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector