 |
Значај фотосинтезе |
|
| Snježana Rakić, prof. biologije | ||
|
Fotosinteza igra krucijalnu ulogu u kruženju karbona u eko sistemu Zemlje. |
ZA ODRŽAVANJE ŽIVOTA na Zemlji potrebne su velike količine energije, a sva
ta energija potiče od Sunca. Zelene biljke direktno koriste sunčevu
energiju, dok heterotrofni organizmi energiju dobijaju hranom. Energetska
vrijednost sunčevog zračenja, koje padne na m2 zemljišta u minutu iznosi
62,8 KJ, što je dnevno 37,7 MJ. Po nekim proračunima energetska vrijednost
sunčevog zračenja, koje stigne na Zemlju svakog dana, jednaka je
energetskoj vrijednosti koja se dobije izgaranjem 684 milijarde tona
ugljena. Čak 98% energije koja padne na zelenu površinu biljaka reflektira
se, a samo 2% biljke apsorbuju. Od tih 2% samo se oko 0,5% ugrađuje u
procesu fotosinteze u ugljene hidrate, a preko njih i u ostale organske
materije biljaka, koje su izvor hrane i energije za sav živi svijet na
Zemlji.
U toku procesa fotosinteze od vode i ugljendioksida nastaju ugljeni hidrati, a u atmosferu se oslobađa kiseonik, zahvaljujući kome žive svi aerobni organizmi. Godišnje se fotosintetičkom aktivnošću oslobodi oko 500 milijardi tona kiseonika, tako da se svakih dvije hiljade godina potpuno obnovi sav kiseonim u atmosferi. Svake godine od 690 milijardi tona ugljen-dioksida i 280 milijardi tona vode, fotosintezom nastaje oko 500 milijardi tona ugljenih hidrata. Oko 80% fotosintetičke proizvodnje je u morima. Ovu organsku materiju koriste, direktno ili indirektno hraneći se planktonom,uglavnom ribe, a čovjek , hraneći se ribama koristi samo 0,01%. Od navedenih 500 milijardi tona ugljenih hidrata nastalih fotosintezom u toku godine, za ishranu ljudi se utroši oko 1,5 milijardi tona. To je najvećim dijelom fotosintetička produkcija kultivisanih biljaka, a malim dijelom produkcija ostalih biljaka koja do čovjeka dospijeva indirektno preko mesa, mlijeka i jaja. Zbog neposredne proizvodnje organskih materija od neorganskih, autotrofni organizmi su označeni kao primarni organski proizvođači, a proces fotosinteze kao primarna organska proizvodnja. Svi heterotrofni organizmi u prirodi koriste hranu nastalu primarnom biljnom produkcijom. Tako sunčeva energija, ugrađena fotosintezom u organske materije, kao hemijska energija dospjeva u heterotrofne organizme. Biljkama se direktno hrane boljojedi i od složenih komponenti biljne mase stvaraju nove organske materije koje se u obliku mesa pojavljuju kao nova vrsta hrane za sekundarne potrošače, mesojede. Proizvodnja organske materije na nivou potrošača je sekundarna organska proizvodnja i ona ustvari predstavlja samo transformaciju organske materije nastale fotosintezom. Duž lanaca ishrane, vezana za organsku materiju, protiče i energija, ali se pri svakom prelasku sa jednog nivoa ishrane na sljedeći, gubi oko 50% energije u vidu toplote. |
|
|
Od količine primarne organske proizvodnje zavisi razgranatost lanaca ishrane i sastav biocenoza u određenim ekosistemima. S obzirom da primarni produktivitet zavisi od temperature, dužine dana i klimatskih prilika uopšte i sastav ekosistema zavisi od istih faktora. Hladni oceani su vrlo produktivni ekosistemi u kratkom periodu arktičkog ljeta. Tu su lanci ishrane vrlo kratki (plankton-kit),da bi se apsorbovana sunčeva enerija što prije iskoristila. Slično je i sa arktičkim kopnenim ekosistemima u kojima su lišajevi glavni proizvođači organske materije i glavna hrana za polarne biljojede. U principu, što je veći broj proizvođača hrane (fototrofnih organizama), biće i više potrošača, pa će i lanci ishrne u tom ekosistemu biti raznovrsniji i više razgranati. Biljna masa je sirovina za mnoge industrijske grane, ali potencijalno i veliki izvor energije, jer fotosintezom nastaju i znatne količine gorive drvene mase. Do primjene nafte i ugljena, a i u njima je transformisana energija Sunca, drvo je bilo primarno gorivo i u domaćinstvima i u industriji. Ni danas ovaj izvor goriva nije odbačen, a svjedoci smo da naročito postaje aktuelan u momentima ratnih sukoba. Kao izvor biljne mase za ovu svrhu bilo bi dobro da se koriste brzorastuće biljne vrste kao eukaliptus, kanadska topola, jablan, ali bi se mogli koristiti i mnogi korovi. Ove biljke uzgojene na 10 milijardi hektara dale bi energiju kao 1,5 milijardi barela nafte. U Brazilu fermentacijom ostataka šećerne trske dobijaju metanol koji se dodaje benzinu i dobija se pogonsko gorivo za automobile, a velike količine ulja za dizel motore zamjenjuju se biljnim uljima soje, palmi i suncokreta. Posljednjih godina sve se više usavršava dobijanje bioplina iz raznih otpadnih bioloških materija. To je metan , koji se dobija iz celuloze, sa primjesom CO2, H2, O2 i H2S. Bioplin se najviše koristi u Kini, gdje ima više od 7,5 miliona digestora za njegovu proizvodnju iz stajskog djubriva i biljne mase. Stručnjaci smatraju da će ova energija za deset godina podmirivati 6% svjetske potrošnje krutih i tekućih goriva. |
||
|
Vidjeli smo da biljke iskoriste 1 do 2% sunčeve energije koja dospije do
njihove površine tako da je i njihov koeficijent korisnog dejstva 1 do 2%.
Biolozi rade na rješavanju problema, kako povećati koeficijent korisnog
dejstva pri fotosintezi. Istražujući različite vrste, otkrili su da bi se
on mogao kod nekih algi povećati na 12,5%. Ogledi vršeni u SAD-u, Rusiji,
Japanu i Francuskoj pokazali su da ove alge daju veoma bogat rod od 50 i
više tona po hektaru. Ako bi se postigao navedeni koeficijent korisnog
dejstva sa hektara bi se dobijalo oko 250 tona algi. Elektroenergija koju
bi proizvodile elektrane koristeći alge kao gorivo,bila bi vrlo jeftina.
Istina, za sada se uglavnom radi na korištenju fotosinteze za dobijanje
hrane i povećanju prinosa u tom smislu, ali vrlo brzo će čovjek morati
tražiti nove izvore energije. Način na koji biljke direktno pretvaraju sunčevu energiju u hemijsku, posebno se izučava u centrima koji se bave istraživanjima vezanim za osvajanje kosmosa. Za dugogodišnja svemirska putovanja poseban problem predstavlja korištenje energije, jer ni jedan brod ne može da ponese onoliko energije koliko bi mu trebalo za putovanje koje bi trajalo desetljećima. Smatra se da bi jedan od načina snabdjevanja energijom pri takvom putovanju mogao biti sličan onome u biljnim ćelijama u procesu fotosintete, ali da pri tome od sunčeve energije ne nastaje hemijska nego električna energija.Ovo bi bio vrlo efikasan način da se kosmički brod snabdije energijom kad je u situaciji da primi svjetlost bilo kojeg sunca. Savremene fabrike, elektrane i motori sa unutrašnjim sagorjevanjem,izbacuju u atmosferu ogromne količine CO2.Velike količine ovog gasa apsorbuju biljke i koriste u procesu forosinteze, tako da zahvaljujući njima nije do sada došlo do značajnijeg porasta kocentracije ugljen- dioksida.Međutim, ako se zagadjivanje nastavi ovi tempom, biljni svijet, koga čovjek takodje nemilosrdo uništava, neće moći da iskoristi sav CO2 koji se oslobadja u atmosferu. Povećanje njegove koncentracije dovešće do intenzivnog apsorbovanja infracrvenog zračenja i zagrijavanja naše planete i donjih slojeva vazduha. To bi uslovilo stvaranje takve klime na Zemlji koja ne bi odgovarala mnogim vrstama, pa ni čovjeku kao vrsti. |
