Прометей живой природы
Статья написана Павлом Чайкой, главным редактором журнала «Познавайка». С 2013 года, с момента основания журнала Павел Чайка посвятил себя популяризации науки в Украине и мире. Основная цель, как журнала, так и этой статьи – объяснить сложные научные темы простым и доступным языком
Все живое на Земле — это трансформированная и записанная в различной форме энергия Солнца. Изучая шаг за шагом путь солнечного луча через каскад его превращений в биогеоценозах, ученые надеются сейчас постичь тот главный механизм, от которого зависит вся жизнь на планете.
Чтобы биосфера могла существовать, чтобы движение в ней не прекращалось, должен осуществляться беспрерывный круговорот веществ, которым управляют потоки энергии. Именно массо- и энергообмен — это те крепчайшие нити, что связывают воедино всю биосферу и ее фрагменты — биогеоценозы. Приземный слой атмосферы, растения, почвы, грунты, микроорганизмы, животные — все эти элементы биогеоценозов передают друг другу, как эстафетную палочку, вещества, а с ними и энергию.
Какова роль каждого из этих звеньев в энергетических преобразованиях, какой из них выбрать в качестве рычага для управления природными процессами?
Солнце щедро снабжает нашу планету энергией. В общей сложности за год на земную поверхность поступает в тысячи раз больше килокалорий, чем вырабатывают сейчас все электростанции мира. Однако в экономике природы эти грандиозные энергоресурсы используются крайне неэффективно — почти вся масса солнечной радиации, практически не задерживаясь на Земле, отражается в космическое пространство.
Количество солнечной энергии, поглощаемой живыми системами, ничтожно по сравнению с общим энергетическим бюджетом Земли. Тем не менее, даже эта крохотная доля позволяет синтезировать значительное количество биомассы. В среднем на каждом квадратном метре земной поверхности за год образуется несколько тысяч граммов сухого органического вещества. В масштабе планеты это дает 150—200 миллиардов тонн. Сюда входит не только пища человека (она составляет всего 2—5 процентов от этой продукции), но и, так сказать, несъедобная биомасса, которую производят все основные экосистемы планеты — леса, океаны, болота, эстуарии, озера, реки, тундры, пустыни.
Солнечная радиация — природный фактор, который сам по себе не поддается управлению человека. Но вот направить его в нужное русло, заставить солнечный луч работать с максимальной отдачей — это уже реально. Задача эта под силу не только инженерам, которые вынашивают проекты создания гигантских электростанций, работающих на солнечном топливе, но и биологам. Правда, рядом с электростанциями будущего биологические ловушки солнечного луча, очевидно, покажутся более чем скромными, ведь основным элементом подобных конструкций останется все тот же испытанный «зеленый друг» — растение. Но в своих попытках приручить солнечный луч ученые возлагают на биологические системы не меньше надежд, чем на самые совершенные инженерные сооружения.
Обычно сельскохозяйственные культуры используют менее одного процента физиологической активной радиации Солнца — ФАР. Создавая растения, способные осуществлять фотосинтез с очень высокой интенсивностью, можно заметно поднять этот коэффициент, а следовательно, и добиться резкого роста урожаев.
Но это только начало. Можно ли создавать новые высокоскоростные виды транспорта, совершенствуя лишь сам экипаж? Разумеется, нет. Требуется коренная перестройка всех служб движения. Опыт «зеленой революции» показал, что даже самые высокоурожайные сорта полностью проявляют свои возможности только на высокопродуктивных землях.
Управляя энергетическими процессами, протекающими в почвенном покрове, доказывают ученые, можно создавать, иначе говоря, искусственно конструировать, плодородные почвы с заранее заданными свойствами. К примеру, уже сегодня есть реальная возможность превращать скудные сероземы полупустынь в почвы, плодородность которых может превосходить даже знаменитые черноземы. Для этого необходимо, в частности, создавать специальный водный режим, который позволил бы привести в действие огромные запасы солнечной энергии — и той, что идет прямо от нашего светила, и той, что уже прошла биологическую «переработку» в почве.
Автор: Павел Чайка, главный редактор журнала Познавайка
При написании статьи старался сделать ее максимально интересной, полезной и качественной. Буду благодарен за любую обратную связь и конструктивную критику в виде комментариев к статье. Также Ваше пожелание/вопрос/предложение можете написать на мою почту pavelchaika1983@gmail.com или в Фейсбук, с уважением автор.