Месца зялёнай расліны ў эканоміцы прыроды. Прамяністая энергія

Вы знаходзіцеся: Месца зялёнай расліны ў эканоміцы прыроды

Калі ў тэрмаядзернай 'топцы' Сонцы вадарод ператвараецца ў гелій, энергія вызваляецца ў форме выпраменьвання розных выглядаў. Гэтыя розныя выгляды выпраменьвання, якія ўтвараюць бесперапынны спектр энергій, адрозніваюцца па даўжынях хваль (мал. 1.3). Даўжыні хваль зручна выяўляць у нанаметрах (адзін нанаметр - гэта мільярдная частка метра, 10-9 м). Бачная частка спектру ахоплівае даўжыні хваль ад 400 да 700 нм. (У некаторых людзей парог успрымальнасці з боку кароткіх і доўгіх хваль некалькі ссунуць, але ў якасці сярэдніх паказаныя межы цалкам можна прыняць.) Ніжняя мяжа (400 нм) адпавядае сіне-фіялетаваму канцу спектру, а верхні (700 нм) - чырвонаму яго канцу; асобныя колеры спектру размяшчаюцца ў наступным парадку: фіялетавы, сіні, зялёны, жоўты, памяранцавы, чырвоны. Расліны ўспрымаюць выпраменьванні амаль сапраўды ў тым жа інтэрвале даўжынь хваль, што і чалавечае вока, калі толькі не лічыць некаторых груп бактэрый, здольных выкарыстоўваць інфрачырвоныя прамяні, нябачныя для вока.

Напачатку нашага стагоддзя нямецкі фізік Макс Планк усталяваў, што прамяністая энергія існуе ў выглядзе асобных 'порцый', ці квантаў (інакш фатонаў), і што энергія гэтых квантаў прама прапарцыйная чашчыні выпраменьвання.

Паколькі хуткасць распаўсюду ўсіх выглядаў выпраменьвання аднолькавая (3-1010 гл/з), а твор чашчыні выпраменьвання на даўжыню хвалі роўна хуткасці святла чашчыня выпраменьвання можа быць вызначана па даўжыні хвалі і 'наадварот. Ясна, што чым больш даўжыня хвалі, тым ніжэй чашчыня і тым менш энергія квантаў. Так, квант ультрафіялетавага выпраменьвання валодае большай энергіяй, чым квант сіняга святла, а гэты апошні ў сваю чаргу нясе больш энергіі, чым квант чырвонага святла.

Пры соударении з якой-небудзь малекулай квант прамяністай энергіі можа быць паглынуты гэтай малекулай. У выніку паглынання энергіі малекула пераходзіць у 'узбуджаны стан', і ў такім стане яна апыняецца здольнай уступіць у рэакцыю, якая была для гэтай малекулы фактычна немагчымай, калі яна знаходзілася на ніжэйшым энергетычным узроўні. Каб выклікаць вызначаную хімічную рэакцыю, квант павінен валодаць энергіяй, якая перавышае нейкую крытычную велічыню, характэрную для дадзенай рэакцыі. Кванты рэнтгенаўскіх і караткахвалевых ультрафіялетавых прамянёў могуць, напрыклад, выбіваць з атамаў электроны, ператвараючы атамы ў іёны. Кванты бачнай вобласці спектру нясуць менш энергіі і не здольныя выклікаць іянізацыю; аднак калі яны паглынаюцца пігментамі хларапластаў, то яны могуць осущест віць ператварэнне СО2 у глюкозу. Кванты інфрачырвонага (цеплавога) дыяпазону не здольныя выклікаць ніводнай з гэтых рэакцый, але яны могуць выклікаць іншыя перабудовы малекул, якія патрабуюць меншых колькасцяў энергіі.

Сонечная радыяцыя, вельмі складаная па сваім складзе, дасягае паверхні Землі ў моцна змененым выглядзе. Напрыклад, азонавы пласт атмасферы ('азонавы шчыт Землі') інтэнсіўна паглынае ўльтрафіялетавыя прамяні. Гэта вельмі спрыяльны факт, таму што калі б ультрафіялетавае выпраменьванне дасягала зямной паверхні неослабленным, тое яно моцна пашкоджвала б усё жывое на нашай планеце. У апошні час некаторыя навукоўцы выказваюць асцярогі, што азонавы шчыт Землі можа апынуцца часткова разбураным у выніку дзейнасці чалавека, у прыватнасці пад уплывам выхлапаў звышгукавых самалётаў і з прычыны назапашвання ў атмасферы фторарганічных злучэнняў, выкарыстоўваных у аэразольных балонах. Такі эфект меў бы, вядома, згубныя наступствы для жыцця на Зямлі. Інфрачырвонае выпраменьванне Сонцы паглынаецца галоўным чынам прысутнымі ў атмасферы вадзянымі парамі, а таксама ў нейкай ступені двухвокісам вугляроду, хоць яе ўтрыманне ў атмасферы вельмі невяліка; дзякуючы гэтаму паглынанню тэмпература на паверхні Землі падтрымліваецца ў межах, прымальных для жывых арганізмаў. Праходзіць скрозь атмасферу і дасягае паверхні Землі па перавазе тое выпраменьванне, якое адпавядае бачнай і інфрачырвонай абласцям. Менавіта гэта выпраменьванне складае аснову энергетыкі ўсіх жывых сістэм на Зямлі. Вызначаную частку гэтай прамяністай энергіі ўлоўліваюць і запасяць падчас фотасінтэзу зялёныя расліны.