Pull to refresh

Учёные предупреждают: тропическим деревьям становится слишком жарко для фотосинтеза

Reading time4 min
Views5.9K

Листья в тропических лесах мира приближаются к критической температуре, при которой прекращается фотосинтез, а некоторые из них, вероятно, уже перешли этот порог, что вызывает тревогу за судьбу этих важнейших экосистем при самых пессимистичных прогнозах изменения климата под воздействием человека, сообщается в новом исследовании.

В тропических лесах обитает примерно половина всех известных видов живых существ на Земле, и они играют важнейшую роль в здоровье и стабильности глобального климата. Несмотря на то, что этот разнообразный биом известен своими мягкими температурами, при температуре выше 46,7°C листья тропических растений начинают отмирать, поскольку они больше не могут осуществлять фотосинтез — основной метаболический процесс преобразования солнечного света в энергию, который питает растения.

Читать далее
Total votes 17: ↑15 and ↓2+13
Comments23

Биологи выяснили, что леса начали потреблять больше углекислого газа

Reading time2 min
Views16K

Новое исследование биологов Университета Западной Вирджинии показывает, что деревья во всем мире потребляют больше углекислого газа, чем считалось ранее. Это открытие делает леса еще более важным звеном в регулировании атмосферы Земли.

Читать далее
Total votes 29: ↑29 and ↓0+29
Comments93

Пустынная бактерия развила уникальный комплекс фотосинтеза

Reading time2 min
Views3.4K

Исследователи обнаружили необычный вид бактерий с уникальным механизмом фотосинтеза. Ее изучение поможет в развитии синтетической биологии для солнечной энергии.

Читать далее
Total votes 10: ↑10 and ↓0+10
Comments1

Жизнь во тьме: выращивание растений без фотосинтеза

Reading time11 min
Views13K


Еще со школьной скамьи мы знаем, что многим растениям для нормального существования необходим фотосинтез — удивительный процесс преобразования солнечного света в энергию химических связей. Но, какой бы гениальной ни была природа, фотосинтез нельзя назвать сверхэффективным процессом, так как лишь 1% солнечной энергии попадает в растение. Решение этой проблемы нашли ученые из Калифорнийского университета в Риверсайде (США). Они разработали метод, позволяющий выращивать растения в полной темноте, т. е. полностью без участия солнечного света. На чем основан искусственный фотосинтез, как он работает, и сможет ли он помочь с продовольственным кризисом? Ответы на эти вопросы мы найдем в докладе ученых. Поехали.
Читать дальше →
Total votes 50: ↑47 and ↓3+44
Comments5

Шкала Кардашева

Reading time6 min
Views10K

Как давно вы смотрели на звёзды? В городе их, за многоэтажками и искусственным освещением, уже и не увидишь. 10 000 лет назад, когда наши предки, вооружившись каменными топорами, начинали строить цивилизацию, звёзды были всего лишь частью ландшафта. Но и тогда они притягивали взоры и беспокоили воображение своей бесконечностью. Сегодня мы знаем (вернее думаем, что знаем) что такое звёзды. Сегодня мы уже приручили атомную энергию, покатались на Луне и планируем колонизировать Марс. Сегодня мы обладаем технологиями, которыми 10 000 лет назад могли обладать только боги, да и то только в воображении обкуренных шаманов. За мгновение по меркам вселенной, мы достигли невероятного могущества. Но стоит посмотреть на ночное небо, забитое бесконечным количеством огромных термоядерных реакторов, как наше самомнение вместе с нашим могуществом начинают блекнуть. 

В 1967 году советский физик Николай Кардашев, предложил шкалу классификации цивилизаций. Шкала очень простая: 

Цивилизация 1 типа - потребляет всю энергию, получаемую планетой от ее светила (уровень зародыш). Такая цивилизация колонизирует местную систему.

Цивилизация 2 типа - потребляет энергию, излучаемую ее звездой (уровень нуб). Эта цивилизация уже контролирует потоки энергии свой звёзды и возможно вполне готова к межзвёздным перемещениям.

Цивилизация 3 типа - контролирует энергию всей галактики (продвинутый юзер). Как это может выглядеть не понятно вовсе. 

Ну и можно добавить.  

Цивилизацию 4 типа - потребляет энергию всей вселенной (уровень бог). 

Читать далее
Total votes 22: ↑17 and ↓5+12
Comments35

Космические колонии: как искусственный фотосинтез может стать ключом к устойчивой жизни за пределами Земли

Level of difficultyEasy
Reading time4 min
Views4.3K


Жизнь на Земле обязана своим существованием фотосинтезу — процессу, появившемуся 2,3 миллиарда лет назад. Эта чрезвычайно интересная (и до сих пор не до конца понятная) реакция позволяет растениям и другим организмам получать солнечный свет, воду и углекислый газ, преобразуя их в кислород и энергию в виде сахара.

Фотосинтез — настолько неотъемлемая часть функционирования Земли, что мы воспринимаем его как нечто само собой разумеющееся. Но когда мы смотрим за пределы нашей планеты в поисках мест для исследования и заселения, становится очевидно, насколько редкий и ценный этот процесс.

Как мы с коллегами выяснили в новой работе, опубликованной в журнале Nature Communications, последние достижения в создании искусственного фотосинтеза могут стать ключом к выживанию и процветанию вдали от Земли.
Читать дальше →
Total votes 22: ↑19 and ↓3+16
Comments42

13-летний школьник патентует солнечную батарею «на числах Фибоначчи»

Reading time2 min
Views26K
Тринадцатилетний вундеркинд Эйдан Дваер (Aidan Dwyer) из штата Нью-Йорк изобрёл новый дизайн солнечных батарей повышенной эффективности.

Школьник исследовал природные проявления чисел Фибоначчи. Его внимание привлёк тот факт, что листья на ветках деревьев располагаются в виде повторяющейся спирали в строгом математической порядке.



Расположение листьев описывается дробью, в которой числитель и знаменатель входят в последовательность Фибоначчи: 1/2, 2/5, 1/3, 3/8, 5/13 (впервые этот феномен описан в работе швейцарского биолога Шарля Бонне в 1754 г.).
Читать дальше →
Total votes 201: ↑173 and ↓28+145
Comments162

В лесу родилась елочка: почему вечнозеленая хвоя вечно зеленая?

Reading time14 min
Views6.5K


Сложно себе представить новогодний интерьер или даже экстерьер без главного атрибута зимнего праздника — новогодней елки. Будучи вечнозелеными, хвойные деревья стали символом жизни, что не удивительно, ведь подавляющее большинство других растений в зимний период либо погибают, либо сбрасывают листву. Ученым давно известна разница между лиственными и хвойными деревьями, но некоторые моменты доселе оставались загадкой. Ученые из университета Умео (Швеция) провели исследование, в котором установили причину «вечнозелености» хвойных деревьев. Какие процессы поддерживают внешний вид хвои вне зависимости от сезона, насколько они сложны, и как это повлияло на людей? Ответы на эти вопросы мы найдем в докладе ученых. Поехали.

Читать дальше →
Total votes 24: ↑22 and ↓2+20
Comments1

Квантовый эксперимент показал, почему эффективность фотосинтеза близка к 100%

Reading time10 min
Views24K

"Святой Грааль" любой физической системы - это 100% КПД. В большинстве условий это практически невыполнимая задача, поскольку с момента передачи любой формы энергии в систему она неизбежно теряется под воздействием различных факторов – переноса тепла, столкновений, химических реакций и т. д., - прежде чем выполнить конечную задачу, для которой она была создана. Единственный способ, с помощью которого физикам удалось создать системы с практически идеальной эффективностью, - это довести природу до граничных условий:

охладить до температур, близких к абсолютному нулю,

обстрелять монохроматическими (лазерными) фотонами (кристаллические) системы с поглощающими решётками,

или довести до таких экстремальных условий, как сверхпроводимость и сверхтекучесть.

Читать далее
Total votes 43: ↑41 and ↓2+39
Comments15

В книге о солнечной энергии появился новый лист

Reading time2 min
Views3.5K
[Daniel George Nocera]

Учёный из MIT объявляет, что сотворил «один из Святых Граалей науки»: искуственный лист, способный иметь применение на практике. Это устройство посредством процесса, подобного фотосинтезу, создаёт электричество всего лишь из солнечного света и воды — по общему мнению, вдесятеро эффективнее, чем настоящий лист растения.

Дэниэл Ноцера (Daniel Nocera) признал, что плод трудов его команды не является первым в истории искусственным листом: честь первопроходца принадлежит Джону Тёрнеру из Национальной лаборатории восполняемой энергии. Но Ноцера поведал, что, в то время как разработка Тёрнера дорогá и нестабильна, продукт команды Ноцеры недорог и доказано, что он способен вырабатывать энергию 45 часов кряду.

Отличием этого устройства является, по словам Ноцеры, открытый им новый недорогой катализатор на основе никеля и кобальта. Катализатор помогает выделению кислорода и водорода из воды, и из получающихся в итоге газов можно извлечь энергию в топливной ячейке.

Ноцера говорит, что одного такого «листа» в сочетании с галлоном воды (≈4,55 л) хватит для того, чтобы в течение дня обеспечивать энергией домохозяйство. Следует отметить, что он имел в виду домá в развивающихся странах, так что объём энергопотребления там может быть меньшим, чем у технически развитых народов.

Говорят, что искусственный лист действует с 76-процентной энергоэффективностью (в отношении получаемой энергии к поглощённому солнечному свету). Сравните с примерно десятипроцентной эффективностью существующих солнечных батарей.

Читать дальше →
Total votes 146: ↑133 and ↓13+120
Comments144

Первые мгновения фотосинтеза рассчитали на суперкомпьютере

Reading time3 min
Views12K

Схема комплекса LHC-II для сбора световой энергии: хлорофилл a показан бирюзовым цветом, хлорофилл b – зелёным

Фотосинтез у растений и животных — процесс поглощения реакционным центром организма энергии квантов света с её конвертацией и накоплением в химическом виде. Синтезированные органические вещества потом служат топливом во внутриклеточных реакциях.
Читать дальше →
Total votes 20: ↑17 and ↓3+14
Comments10

Искусственная система превзошла натуральный лист по эффективности фотосинтеза

Reading time3 min
Views25K

Впервые учёным удалось эффективно совместить химический электролиз с деятельностью бактерий. Система производит спирт и другие вещества буквально «из воздуха»




Исследователи из Гарвардского университета создали бионическую систему, которая преобразует и сохраняет солнечную энергию в химическом виде, используя гибридный механизм из неорганических материалов и живых микроорганизмов. Такая схема помогает решить сразу две проблемы: 1) сохранение солнечной энергии, которая производится в избытке в светлое время суток и которой не хватает вечером; 2) устранение лишнего CO2 из атмосферы.

Новое изобретение превосходит по эффективности все существующие подобные разработки и даже превосходит фотосинтез в естественной природе. Научная статья опубликована 3 июня в журнале Science (doi:10.1126/science.aaf5039).
Читать дальше →
Total votes 42: ↑35 and ↓7+28
Comments40

Солнцеедсдтво. Или что делать, если ты в душе растение

Reading time5 min
Views5.9K


Привет Хабр! Недавно наткнулся на это чудо, «фотосинтезирующего» моллюска и решил написать о фотосинтезе не у растений. Сразу предупреждаю, текст с небольшой долей юмора и местами несерьезный.

Для простоты начнем с определения. Фотосинтез — это процесс трансформации поглощенной организмом энергии света в химическую энергию органических (и неорганических) соединений.

Растения и цианобактерии, обладают способностью к фотосинтезу, а вот животные — нет, что делает их строго зависимыми от источников пищи, т. е. готовых органических соединений.  А как было бы привлекательно животным научиться фотосинтезировать… Представьте стайки зеленых кур, коров… студентов, спешащих за солнцем, купающихся в его лучах… Им не нужно почти ничего, кроме солнечного света. Фантастика, не правда ли?
Однако в процессе эволюции подобные организмы уже возникали. Происходил процесс внедрения в клетки одного организма клеток другого организма (в том числе фотосинтезирующего), которые приживались там и становились эндосимбионтами. Эндосимбиоз между эукариотической клеткой и цианобактериями возник приблизительно 1,5 млрд лет назад. Тогда и появились первые аналоги современных хлоропластов.

Забавный момент. Предки некоторых фотосинтезирующих организмов никогда не вступали напрямую в эндосимбиоз с цианобактериями — они ассимилировали клетки водорослей, при этом переняв от них фотосинтез. Это явление получило название «вторичный эндосимбиоз». Им объясняется наличие в оболочке хлоропластов некоторых организмов более двух мембран и потерявшего своего значения сильно редуцированного ядра (нуклеоморфа). Типичными представителями таких организмов являются охрофитовые водоросли (Ochrophyta). Эндосимбиоз также может быть третичным и реже четвертичным. Но нам это сейчас не важно.
Читать дальше →
Total votes 8: ↑8 and ↓0+8
Comments6

Немецкие ученые разработали эффективный способ поглощения углекислоты из воздуха

Reading time4 min
Views13K
image

Несмотря на огромное разнообразие организмов, способных вырабатывать ферменты для превращения диоксида углерода в органические соединения, до сих пор еще никому не удавалось использовать эту возможность для преобразования СО2 в биотопливо или возобновляемые источники для получения ценных химических веществ. Слишком высокая концентрация углекислого газа в атмосфере – это серьезная проблема, но некоторые ученые рассматривают ее как возможность.

Команда исследователей из Института земной микробиологии Общества Макса Планка в Марбурге, Германия, разработала для растений новый высокоэффективный метод переработки СО2. Он основывается на новом ферменте для связывания углерода, благодаря которому этот процесс может гипотетически идти в 2-3 раза быстрее.
Total votes 22: ↑20 and ↓2+18
Comments10

Изобретён более дешёвый способ искусственного фотосинтеза

Reading time3 min
Views16K


Уже много лет учёные бьются над проблемой экономически рентабельного искусственного фотосинтеза. Цель в том, чтобы эффективно использовать бесплатную энергию солнечного света для проведения химических реакций. До настоящего времени удалось использовать с этой целью высокоэнергетические ультрафиолетовые лучи, но они составляют всего 4% спектра солнечного света. Для других частей спектра пока найдено лишь несколько эффективных материалов, но они требуют дорогостоящих добавок: платины ($31 за грамм), рения ($1000 за грамм) или иридия ($35 за грамм).

Профессор химии Фернандо Урибе-Ромо (Fernando Uribe-Romo) из Университета Центральной Флориды со своими студентами разработал новый синтетический материал, который преобразует CO2 в топливо под воздействием фотонов света. Такой материал решает сразу две проблемы: снижает количество парникового газа и даёт «экологически чистое» топливо. И самое главное, что для его изготовления не нужны драгоценные металлы! Здесь используется титан, который продаётся килограммами — он почти в тысячу раз дешевле, чем платина или иридий.
Читать дальше →
Total votes 14: ↑14 and ↓0+14
Comments20

Аспирант из Королевского художественного колледжа разработал искусственный лист

Reading time1 min
Views15K


Человек уже давно смотрит в космос, делая первые робкие попытки выйти за пределы атмосферы своей планеты, и поселиться на других планетах. В этом нам могут помочь искусственные растения, способные поглощать углекислый газ, и вырабатывать кислород.

Джулиан Мелчиорри (Julian Melchiorri), аспирант Королевского художественного колледжа, разработал синтетический лист, способный выполнять функции обычного зеленого листа: поглощать CO2 и вырабатывать кислород.

Читать дальше →
Total votes 31: ↑27 and ↓4+23
Comments29

Синтезированы молекулы, поглощающие весь спектр солнечного света

Reading time2 min
Views18K


Некоторые учёные считают, что будущее человечества напрямую зависит от того, сможет ли оно воссоздать технику фотосинтеза, научится ли использовать энергию Солнца так же эффективно, как это делают растения.

Но зачем ограничивать себя рамками, которые установила природа? Ведь мы можем сделать ещё лучше и даже улучшить природный хлорофилл.
Читать дальше →
Total votes 22: ↑17 and ↓5+12
Comments32

НАСА объяснило появление лишних 2,5 гигатонн CO₂ в атмосфере в 2015 году

Reading time3 min
Views21K

Из-за колебания температуры поверхностного слоя воды в экваториальной части Тихого океана каждый из трёх тропических регионов в 2015-2016 годы выбросил в атмосферу рекордное количество CO2

С начала 19 века количество CO2 в атмосфере Земли непрерывно увеличивается каждый год. До Великой индустриальной революции в атмосфере было примерно 595 гигатонн углерода в форме CO2, а сейчас это количество составляет 850 гигатонн.

Мировой океан и суша каждый год перерабатывают примерно половину выбросов CO2, которые происходят в результате человеческой жизнедеятельности. В разные годы процент переработки составляет от 20% до 80%. Непереработанный CO2 накапливается в атмосфере, с каждым годом увеличивая углеродный баланс и усиливая «парниковый эффект».

Но в 2015-2016 годах случилось странное событие, что ранее зафиксировало Национальное управление океанических и атмосферных исследований США. В эти годы содержание CO2 в атмосфере резко подскочило до максимального уровня за последние 2000 лет, хотя выбросы от человеческой деятельности остались на прежнем уровне. Сейчас НАСА объяснило этот феномен благодаря анализу показаний с нового спутника Orbiting Carbon Observatory-2 (OCO-2) — первой и единственной обсерватории НАСА для мониторинга CO2.
Читать дальше →
Total votes 26: ↑25 and ↓1+24
Comments68

Туристы изменили цвет озера монетками

Reading time1 min
Views19K
В течении десятилетий тысячи туристов посещали национальный парк Йеллоустоун. Одно из их любимых мест — маленький термальный источник Утреннее сияние (Morning Glory). С годами возникла традиция бросать в это великолепное голубое озеро монетки на память, а также камни и другой мусор.

Никто не думал, что монеты и камни частично блокируют подземные термальные источники и изменят температуру озера. Поэтому теперь его начали заселять фотосинтезирующие микроорганизмы других видов, которые раньше тут жить не могли.


Читать дальше →
Total votes 31: ↑30 and ↓1+29
Comments22

Горючее из воздуха и воды: инженеры создали революционную систему для искусственного фотосинтеза

Reading time1 min
Views16K
image
Схема работы чудо-системы

Учёные из национальной лаборатории имени Лоуренса в Беркли и Калифорнийского университета создали систему, которая превращает углекислоту в ацетаты при помощи солнечной энергии. Фактически, система имитирует работу фотосинтеза, на основе работы которого можно получать горючее, полимеры и другие химикаты. По мнению учёных, открытие совершает прорыв в биосинтезе.

«При естественном фотосинтезе листья получают энергию от солнца и перерабатывают двуокись углерода, чтобы в реакции с водой создать молекулы, формирующие их биомассу, — говорит Крис Чанг, один из авторов работы. – В нашей системе нанопровода получают энергию солнца и доставляют электроны бактериям, в результате чего двуокись углерода перерабатывается и комбинируется с водой, давая на выходе разные химические продукты».
Читать дальше →
Total votes 27: ↑22 and ↓5+17
Comments11
1