Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Биология -> Бич Г. -> "Биотехнология. принципы и применение " -> 20

Биотехнология. принципы и применение - Бич Г.

Бич Г., Бест Д., Брайерли К., Кумбс Дж. Биотехнология. принципы и применение — М: Мир, 1988. — 480 c.
ISBN 5-03-000058-5
Скачать (прямая ссылка): biotehnologiyaprincipiiprimeneniya1988.djvu
Предыдущая << 1 .. 14 15 16 17 18 19 < 20 > 21 22 23 24 25 26 .. 210 >> Следующая

энергии при фотосинтезе на практике составляет 5-6%. Эти оценки получены
на основе изучения процесса связывания С02, а также сопутствующих
физиологических и физических потерь. Одному молю связанного С02 в форме
углевода соответствует энергия 0,47 МДж, а энергия моля квантов красного
света с длиной волны 680 нм (наиболее бедный энергией свет, используемый
в фотосинтезе) составляет 0,176 МДж. Таким образом, минимальное число
молей квантов красного света, необходимое для свя-
48
Глава 2
зывания 1 моля СОг, составляет 0,47:0,176 = 2,7. Однако, поскольку
перенос четырех электронов от воды для фиксации одной молекулы С02
требует не менее восьми квантов света, теоретическая эффективность
связывания равна 2,7:8 = 33%. Эти расчеты сделаны для красного света;
ясно, что для белого света эта величина будет соответственно ниже. В
наилучших полевых условиях эффективность фиксации в растениях достигает
3%, однако это возможно лишь в короткие периоды роста и, если пересчитать
ее на весь год, то она будет где-то между 1 и 3%.
На практике в среднем за год эффективность фотосинтети-ческого
преобразования энергии в зонах с умеренным климатом составляет обычно
0,5-1,3%, а для субтропических культур - 0,5-2,5%. Выход продукта,
который можно ожидать при определенном уровне интенсивности солнечного
света и разной эффективности фотосинтеза, легко оценить из графиков,
приведенных на рис. 2.4.
Эффективность
фотосинтеза
Среднее количество солнечной энергии за год, Вт/м <100 Йт/м2= 3150 МДж/м
2 за год)
Рис. 2.4. Ожидаемая (хорошая) урожайность однолетнего растения как
функция годичной солнечной энергии при разной эффективности фотосинтеза
(Hall; 1982).
2.3.2. Интенсификация фотосинтеза методами биотехнологии
Увеличение выхода биомассы за год в существующих сегодня системах
растениеводства может быть достигнуто двумя путями: во-первых, за счет
увеличения скорости фотосинтеза до пре-
!
_________________________Энергия и
биотехнология__________________________45>
делов, возможных в оптимальных условиях, во-вторых, путем, удлинения
периода оптимального фотосинтеза.
Для того чтобы достичь этой дели, необходимо оценить относительную
важность различных факторов, ограничивающих фотосинтез. Действие этих
факторов определяется как внутренними фотобиологическими и
физиологическими ограничениями, так и теми характеристиками окружающей
среды, которые сказываются на проявлении этих лимитирующих факторов. К
числу таких важнейших факторов относятся: индекс урожайности, свет, СОг,
вода, температура, питательные вещества, вредители и болезни, влияние
кислорода и фотодыхание, темновое дыхание, ограничение скорости переноса
электронов, содержание ферментов карбоксилирования, светособирающих
пигментов, диссипация энергии в побочных реакциях и скорость переноса
веществ из хлоропластов.
Действие основных лимитирующих факторов можно ослабить путем увеличения
энергетических затрат при культивировании, но к их числу относятся и
неконтролируемые факторы внешней среды. Для получения большого количества
биомассы нужны тщательный отбор и выведение сортов растений, способных
эффективно использовать благоприятные условия окружающей среды при
минимальных затратах.
Наибольшие успехи в повышении урожайности' сельскохозяйственных культур
были достигнуты путем улучшения как селекционной работы, так и
агротехники. Однако в общем селекция была в основном направлена на
увеличение индекса урожайности культур, а не общего количества собираемой
биомассы.
Приросты урожайности за счет улучшения агротехники обычно связаны с
увеличением энергозатрат (в форме горючего для тракторов, удобрений и
средств защиты растений, получаемых за счет ископаемого топлива). В
результате урожай с единицы площади возрастает, но в пересчете на
затраченную энергию падает. Такие изменения приемлемы при выращивании
пищевых культур, но нежелательны для "энергетических", когда необходимо
получить большой урожай биомассы при малых энергозатратах. Ясно, что
эффективные системы производства биомассы потребуют дополнительного
вклада энергии. Величину его, а также ожидаемый выигрыш (в смысле
увеличения энергопродуктивности) еще предстоит оценить.
Существенное увеличение выхода продукции было достигнуто в ходе отбора
растений с листьями оптимальной формы, ригидности и расположения, имеющих
улучшенный тип кроны и способных эффективнее улавливать свет. В принципе
эффективность фотосинтеза можно повысить и путем изменения одного или
нескольких составляющих его процессов или факторов;.
4-1344
50
Глава 2
1) улавливания света и переноса электронов; 2) усвоения углекислого газа
и регуляции реакций основного обмена углерода, включающих темновое
дыхание и фотодыхание; 3) свойств мембран, особенно структуры липидов и
температурной чувствительности; 4) анатомических признаков для увеличения
экономичности использования С02 и воды.
Проведя оценку существующих сортов культур как потенциальных продуцентов
Предыдущая << 1 .. 14 15 16 17 18 19 < 20 > 21 22 23 24 25 26 .. 210 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed