Я помню, как слышал, что деревья и другие растения на самом деле получают большую часть своей массы от углерода, плавающего в воздухе, а не от земли под ними. Действительно ли состав воздуха содержит достаточно углерода, чтобы поддержать эту теорию, и достаточно ли велика площадь поверхности дерева, чтобы получать необходимое количество углерода непосредственно из воздуха?
Подавляющее большинство углерода дерева поступает из воздуха, который в среднем составляет 0,03-0,04% по объему (300-400 ppmv) CO 2 . Это фиксируется посредством фотосинтеза и в конечном итоге сохраняется в виде глюкозы, которую растение затем может использовать для своего метаболизма.
Если немного подсчитать, это означает, что для производства 1 кг углеводов (например, целлюлозы) заводу необходимо переработать порядка 2000-3000 кубических метров воздуха (и ≈550 г или мл H 2 O), что заполнил бы куб со стороной 13-14 метров. Обратите внимание, что это идеальная фигура; эффективность фиксации растения, скорее всего, упадет, поскольку оно истощает воздух CO 2 .
Растения многое берут из земли, а именно воду, связанный азот (для белков), фосфор (для нуклеиновых кислот) и некоторые ионы (натрий, калий, кальций и другие).
Я удивлен, что никто не упомянул Яна ван Гельмонта. Подводя итог рассказу Бланкеншипа, можно сказать, что в 17 веке он (Гельмонт, а не Бланкеншип) вырастил дерево в известном сухом весе почвы и взвесил опавшие листья дерева, а затем, в конечном счете, все дерево, включая корневую систему. Он обнаружил, что масса почвы почти не уменьшилась, и пришел к выводу, что масса дерева в основном возникла из-за полива (CO 2 обнаружен не был) .
Пользуясь знаниями о СО 2 , мы можем сделать вывод, что масса деревьев происходит от фиксации СО 2 и Н 2 О, а также присутствия Н 2 О в качестве биологического растворителя.
(1) Бланкеншип, Р.Э., Молекулярные механизмы фотосинтеза, Blackwell Science, 2002, с. 26
Да. На самом деле масса органических соединений поступает в основном из воздуха, поскольку фотосинтез по существу создает глюкозу, добавляя только водород к CO₂. Реакция 2H₂O → 2H₂ + O₂ может рассматриваться отдельно, как это было определено Сэмом Рубеном и Майклом Кейменом с помощью изотопной трассировки ¹⁸O, т.е. на самом деле из почвы поступает только водород в углеводах, и он, конечно, имеет гораздо меньшую массу. .
Как сказал Ник Т., более сложные соединения также включают в себя другие элементы, которые растения получают из почвы, но большинство из них по-прежнему состоят в основном из С и О. В общей массе дерева, конечно, также много воды и немного воды. полезных ископаемых в нем, но все же можно с уверенностью сказать, что дерево «состоит в основном из воздуха».
Что касается вашего вопроса о площади поверхности и содержании CO₂ в воздухе, ни один из них обычно не является ограничивающим фактором: в природе это воздействие света, воды и минеральных ресурсов (хотя в закрытых помещениях, таких как теплицы, иногда необходимо удобрение CO2).
Дрю Стин
Кенорб