Заветы Тимирязева

Вкратце ответ (с техническим привкусом) может быть таким: увы! - коэффициент полезного действия растений по преобразованию энергии солнечного света в химическую энергию, запасенную в листе, - еще раз увы! - крайне мал. Да и с чего, собственно, ему быть высоким? Ведь растения вовсе и не созданы для того, чтобы кормить людей и животных, потакать чревоугодию: они кормильцы поневоле, так уж эволюция, можно сказать, распорядилась.

Чтобы связать между собой молекулы воды и углекислого газа и образовать молекулу глюкозы, достаточно трех квантов красного света. Растения реально поглощают больше: от 8 до 12 квантов. Таким образом, они действуют с КПД примерно 30 процентов, бесполезно рассеивая остальные 70 процентов световой энергии.

Отметим также еще раз, что растения способны использовать далеко не всякое излучение. Ультрафиолет (хотя здесь энергия лучей наибольшая) для них недоступен.

Не по вкусу растениям и инфракрасная область спектра. Инфракрасные лучи очень бедны энергией, их утилизируют лишь некоторые виды фотосинтезирующих бактерий.

Итог: лишь половина доступной для растений энергии солнечного излучения, та, что лежит в видимой области солнечного спектра, является для растений фотосинтетически полезной радиацией. А посему, рассуждая грубо, и получается: максимально возможный КПД ФАР (фотосинтетически активной радиации) растений при фотосинтезе составляет примерно 30/2=15 процентов.

Это теоретические оценки. Практика же показывает иное. В среднем по земному шару КПД достигает лишь 0,1 процента (вырастает в 150 раз меньше того, что могло бы вырасти!). Используется же человеком в виде пищи и того меньше - 0,001 процента!

Оставляя вопрос о том, будем ли мы когда-нибудь питаться целлюлозой, задумаемся вот над чем: ОД процента и 15 процентов, реальность и идеал - какие мощные резервы! Какие потенциальные возможности для прогресса уже существующего земледелия! Эти цифры никого не могут оставить равнодушными.

На рубеже прошлого и настоящего веков наш замечательный ученый К. А. Тимирязев писал, что недалеко то время, когда совместными усилиями ученых самых различных специальностей "...мы будем в состоянии разрешить вопрос, касающийся не только физиолога, но и практика, и экономиста, и вообще человека, интересующегося судьбами человечества... вопрос о предельном количестве органического вещества, которое человек в состоянии получить с известной площади земли при помощи растения...".

И далее Тимирязев четко сформулировал научную стратегию - добиться увеличения коэффициента использования солнечной радиации растениями до 10-15 процентов.

Расиределение энергии в солнечном спектре: растения поглощают лишь видимые лучи

Однако и в наше время этот коэффициент все еще остается на уровне 0,5, в лучших случаях 1 процента.

Что мешает? О, очень многое. Дело в том, что громадные количества приходящей на Землю солнечной энергии плохо, как правило, сочетаются с другими факторами - с температурным режимом, с поступлением влаги, с недостаточной обеспеченностью растений элементами минерального питания, с наличием возбудителей болезней, паразитов, вредителей и т. д. В итоге растения синтезируют органических веществ гораздо меньше, чем могли бы.