Энергию солнца способны улавливать

Биоэнергетика растений и человека

В природе важнейшим энергетическим источником является солнечное излучение, а единственное вещество или субстанция, которая может улавливать и накапливать солнечную энергию, это хлорофилл.

Многие ученые полагают, что благодаря процессу фотосинтеза хлорофилл поглощает энергию солнечного света и при помощи воды аккумулирует ее в растениях.

Конечным продуктом фотосинтеза является высокоэнергетическая молекула аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ), в которой энергия закольцована в химическую связь и в дальнейшем используется в любых энергетических реакциях.

Было доказано, в частности, что зеленая масса растений во многом создается за счет энергии Солнца и газов ат­мосферы, в том числе и азота. При этом именно хлорофилл способен связывать содержащиеся в атмосфере азот и другие химические элементы, используя энергию солнечного излучения.

Без этого невозможно существование жизни. Мы получаем необходимую для жизни энергию фактически из солнечной энергии, накопленной в растительной пище. Энергия пищи животного происхождения также первоначально связана с растительной пищей.

И самое удивительное, что заключенная в основных энергоносителях – нефти и угле теплотворная энергия также имеет первоначально солнечно-растительное происхождение.

Указанные энергоносители представляют собой нечто иное, как остатки растений, жившие миллионы лет назад и также улавливавшие и накапливавшие хлорофилл.

На основе этой гипотезы можно сделать очень важный вывод, что фауна и флора на Земле и сам человек живут в основном за счет энергии солнца через посредничество хлорофилла.

Но, может быть, растения — это единственный вид сложных живых организмов, способных непосред­ственно усваивать атмосферный азот и строить из него белки?

Многие ученые полагают, что способ­ность улавливать и аккумулировать солнечную энер­гию является свойством не только растений.

Еще в начале века ученые обращали вни­мание на химическое и биологическое сходство хлорофилла растений с ге­моглобином крови.

В частности, пространственная структура молекулы гемоглобина человека почти точная копия молекулы хлорофилла у растения. Единственное отличие – в гемоглобине вместо 4 атомов магния присутствует 4 атома железа.

Кроме того, по своему биохимическому составу хлорофилл, который является пигментом и обусловливает зелёный цвет растений, почти идентичен гемоглобину, который придает красный цвет крови.

Они различаются незначительной деталью – коферментами (коэнзимами), малыми молекулами небелковой природы, играющими роль активаторов.

Известный швейцарский клиницист Максимилиан Оскар Бирхер-Беннер (1867–1939) – один из основоположников современной диетологии, о котором мы уже упоминали, еще в начале прошлого века высказывал предположение, что «и в животном организме может про­исходить превращение энергии Солнца в химическую энергию».

Подтверждение этой мысли совсем недавно нашли американские ученые из Массачусетского технологического института.

Проводя эксперименты с углеродными нанотрубками, они обнаружили, что их можно использовать для создания накопителей солнечной энергии в химической форме, без преобразования в электричество.

В ходе эксперимента были получены новые молекулы, структура которых изменяется при воздействии солнечного света и может оставаться стабильной в этой измененной форме на неопределенный срок.

Молекулы, полученные в ходе эксперимента с использованием наноразмерных шаблонов, имеют особую физическую структуру, которая позволяет накапливать в 10 тыс. раз больше солнечной энергии, чем рутениевый аккумулятор тепла.

Можно предположить, что и в человеческом организме существуют такие же молекулы и такой же механизм превращения солнечной энергии в химическую и ее сохранение.

Современные ученые считают, что в принципе человек способен получать энергию, в том числе и солнечную, непосредственно через кожу и этого может быть вполне достаточно для поддержания нормального функционирования организма.

Постепенно на стыке таких наук, как молекулярная биология, биофизика и биохимия, сформировалось самостоятельное научное направление – биоэнергетика, изучающая механизмы преобразования энергии в процессах жизнедеятельности организмов.

Научной основой биоэнергетики можно считать работы немецкого врача и естествоиспытателя Юлиуса Роберта фон Майера (1814-1878).

В 1842 г. ученый опубликовал статью «Замечания о силах неживой природы», где обосновал механическую теорию тепла.

В частности, он указывал на эквивалентность затраченной работы и производимого тепла. Таким образом, заложил основы закона сохранения и превращения энергии, ставшего в последствии первым законом термодинамики.

В середине прошлого века центральное место в биоэнергетике заняли исследования механизма преобразования энергии в живых организмах.

Современные исследования в области биоэнергетике основываются на научной гипотезе, согласно которой к живым организмам применимы основные законы физики, химии и термодинамики.

Фундаментальная особенность биоэнергетики заключается в том, что живые организмы это – открытые системы, функционирующие лишь в условиях постоянного обмена веществом и энергией с окружающей средой.

Обмен веществ (метаболизм) в биологическом организме, в том числе в его клетках состоит из двух параллельных взаимодополняемых процессов:

• катаболического, представляющего собой распад сложных веществ на более простые;
• анаболического, в основе которого лежит синтез более сложных веществ из простых.

Катаболические процессы являются экзергоническими, т. е. идут с уменьшением свободной энергии. Согласно общим законам термодинамики экзергонические процессы могут протекать спонтанно, самопроизвольно.

Анаболические процессы — эндергонические, т.е. протекают с увеличением свободной энергии, для чего требуется приток свободной энергии извне.

Таким образом, в клетке происходит сопряжение обоих процессов, при этом одни процессы используют энергию, освобождаемую при протекании других.

При этом роль почти единственного трансформатора и передатчика энергии в живом организме выполняет аденозинтрифосфорная кислота (АТФ), расщепляющаяся до аденозиндифосфорной кислоты (АДФ) или аденозинмонофосфорной кислоты (АМФ), которые создают промежуточные, обогащенные энергией соединения.

Свободная энергия аккумулируется в фосфатных связях этих соединений. При этом АТФ похожа на заряженную батарейку, а АДФ соответственно на разряженную.

Производит АТФ в организме своеобразная «энергетическая станция» клетки – митохондрия, которую считают источником энергии в организме.

Энергия связей АТФ является универсальной формой запасания свободной энергии для всего живого мира. Все преобразования энергии в процессах жизнедеятельности осуществляются через аккумуляцию энергии в этих связях и её использование при их разрыве.

Энергетика процессов метаболизма, в которых энергия сохраняет форму химической, изучена достаточно глубоко.

Однако до сих пор непонятен процесс перехода энергии из химической формы в механическую или в какой-нибудь иной вид энергии.

Например, работа, совершаемая сокращающейся мышцей, производится за счёт энергии, освобождающейся при гидролизе АТФ, но механизм этого преобразования энергии до сих пор не ясен.

Система волноводов «Кенрак»

Ученый из Северной Кореи Ким Бон Хан в 1962 г. объявил о сенсационном научном открытии. Опираясь на теорию древней китайской медицины и используя современное электронное оборудование, корейский ученый обнаружил в организме человека сложную систему, состоящую из тонкостенных трубок, в местах утолщения которых оказывались биологически активные точки (БАТ).

Новая система получила название Кенрак. Эта система принципиально отличается от нервной, лимфатической и кровеносной систем и структурно совпадает с энергетическими меридианами.

О существовании системы энергетических меридианов и биологически активных точек (БАТ) индийские и китайские целители знали еще несколько тысячелетий назад, о чем мы уже писали.

Китайские медики насчитывают на человеческом теле около 700 БАТ, корейские – 693 БАТ, японские – 120 БАТ. В настоящее время некоторые специалисты говорят о существовании более 1000 БАТ.

Система Кенрак, вобравшая в себя систему энергетических меридианов, получила в обиходе название акупунктурной системы.

То есть ученый попытался поместить акупунктурную систему в привычные нам рамки анатомии физического тела человека.

Многочисленные исследования выявили, что в организме людей и животных существуют четыре системы каналов, соответствующих меридианам акупунктуры:

· каналы, свободно плавающие внутри кровеносных и лимфатических сосудов;

· каналы, проходящие по поверхности внутренних органов организма;

· каналы, идущие вдоль внешней поверхности кровеносных и лимфатических узлов;

· каналы, распределенные в центральной и периферической нервной системе.

В целом акупунктурная система в организме выполняет роль своеобразного электронного насоса, «перекачивая» электроны и попутно снабжая их кинетической энергией от точек акупунктуры на поверхности кожи к местам «потребления» – внутренним органам.

Ученый утверждал, что «система Кенрак» состоит из так называемых «телец Бон Хана», которые находятся в области акупунктурных точек, пронизывающих организм в соответствии с энергетическими меридианами.

Эти тельца связаны трубочками, имеющими очень тонкие стенки и в сечении овал или круг. Бонхановые трубочки располагаются вокруг кровеносных сосудов и в самих сосудах.

По ним циркулирует полупрозрачная тягучая жидкость, содержащая дезоксирибонуклеиновую кислоту, которая входит в состав зерен, названных саналовыми. Зерна санала могут превращаться в клетки, а клетки распадаться на зерна.

Эти трубкообразные структуры имеют выход на кожные и подкожные покровы и оканчиваются маленькими неплотными овальными образованиями, отличными от близлежащих тканей. Расположение этих образований соответствует акупунктурным точкам.

Корейский ученый считает, что именно «система Кенрак» позволяет человеку получать энергию из внешней среды через рецепторы на кожном покрове, дыхательной системы и слизистой оболочки в пищеварительном тракте.

Энергия в виде токов высокой частоты поступает также через биологически активные точки.

Особенно эффективен этот процесс, если кожа влажная и теплая, а мускулатура под ней активная. Это значит, что на количество энергии, получаемой из воздуха организмом, оказывает влияние интенсивность энергетических излучений находящейся под кожей мускулатуры.

На коже концентрируется необходимая организму энергия, потому что процессы возбуждения и торможения в данном организме притягивают к себе энергию извне.

Таким образом, в результате внутренней активности организма на коже концентрируются частицы необходимой энергии.

В этой связи следует отметить, что еще академик Ж. Кальмор, развивая идеи А.Л. Чижевского, показал, что кожа является органом поглощения космического излучения, кванты которого (а квант электрического поля – это электрон), соединяясь с внутренней энергией обмена, образуют энергетическую основу организма.

Как показали эксперименты, протекание всех без исключения окислительно-восстановительных процессов в организме зависит от количества свободных электронов и степени их разгона в акупунктурной системе, что и определяет общую энергетику организма.

За кожей признается роль звена, соединяющего организм человека и животного со Вселенной.

Фактически «система Кенрак» представляет собой сеть волноводов и служит для передачи токов высокой частоты. Скорость протекания энергии по ней намного превосходит скорость химических реакций и скорость нервного импульса.

Эти структуры захватывают из воздуха электроны, из которых, получая низкочастотный ток действия, перед дальнейшей передачей преобразуют его в ток высокой частоты. Затем – «на выходе» происходит обратное преобразование в ток действия уже для следующего электрона.

Когда электрон попадает в волновод, он разгоняется в нем до сверхзвуковых скоростей. Возрастают электродвижущая сила и кинетическая энергия электронов, которые и приводят в действие все химические реакции в организме.

Причем сам движущийся электрон создает в канале электрическое поле, которое, в свою очередь, ускоряет его движение. Канал, таким образом, представляет собой не просто электронопровод, а сверхпроводник – ускоритель электронов, в котором наблюдается еще и эффект сверхтекучести.

До сих пор ведутся споры о том, действительно ли была открыта «система Кенрак» или же это умелая научная мистификация, которая стала возможна с одобрения и при поддержке северокорейского руководства.

Многими известными учеными была доказана несостоятельность этой теории. Как бы то ни было, даже если это не более чем гипотеза, она поясняет реальные процессы, которые известны всем, кто занимается лечением на основе акупунктурных точек или же методиками диагностики, основанными на этих же принципах.

До сих пор не открыта и научно не доказана реальная основа этого явления, однако практика китайской и восточной медицины использования меридианов и акупунктурных точек насчитывает тысячелетия. Поэтому потребность научного обоснования этого метода сохраняется.

Советник Департамента стратегического развития Внешэкономбанка, профессор МГУ, д.э.н.

Источник

Преобразование энергии солнечного света и организмы использующие её

Сегодня мы поговорим об организмах, которые используют в своей жизнедеятельности солнечную энергию. Для этого нужно затронуть такую науку, как биоэнергетика. Она изучает способы преобразования энергии живыми организмами и использование её в процессе жизнедеятельности. В основе биоэнергетики лежит термодинамика. Эта наука описывает механизмы преобразования различных видов энергии друг в друга. В том числе, использование и преобразование различными организмами солнечной энергии. С помощью термодинамики можно полностью описать энергетический механизм процессов, происходящих вокруг нас. Но с помощью термодинамики нельзя понять природу того или иного процесса. В этой статье мы попробуем объяснить механизм использования солнечной энергии живыми организмами.

Как живые организмы получают солнечную энергию?

Для описания преобразования энергии в живых организмах или прочих объектах нашей планеты следует рассмотреть их с точки зрения термодинамики. То есть, системы, обменивающейся энергией с окружающей средой и объектами. Их можно подразделить на следующие системы:

Через некоторое время эти вещества разрушаются и обеспечивают организм энергией. Их продукты распада удаляются из организма. Их место в организме заполняют другие молекулы. При этом целостность структуры организма не нарушается. Такое усвоение и переработка энергии в организме обеспечивает обновление организма. Энергетический обмен необходим для существования всех живых организмов. При остановке процессов преобразования энергии в организме он умирает.

4Н ⇒ Не4 + 2е + hv, где

v ─ длина волны гамма-лучей;

h ─ постоянная Планка.

В дальнейшем, после взаимодействия гамма-излучения и электронов, энергия выделяется в виде фотонов. Эту световую энергию излучает небесное светило.

Солнечная энергия при достижении поверхности нашей планеты улавливается и преобразуется растениями. В них энергия солнца превращается в химическую, которая запасается в виде химических связей. Это связи, которые в молекулах соединяют атомы. Примером может служить синтез глюкозы в растениях. Первая стадия этого преобразования энергии ─ фотосинтез. Растения обеспечивают его с помощью хлорофилла. Этот пигмент обеспечивает превращение лучистой энергии в химическую. Происходит синтез углеводов из H₂O и CO₂. Это обеспечивает рост растений и передачу энергии на следующую ступень.

Фотосинтез у растений

Здесь стоит дать ответ на часто задаваемый вопрос: «Какой органоид использует энергию солнечного света?». Это хлоропласты, участвующие в процесс фотосинтеза. Они используют её для синтеза из неорганических веществ органических.

В непрерывном потоке энергии заключается суть всего живого. Он постоянно движется между клетками и организмами. На клеточном уровне для преобразования энергии существуют эффективные механизмы. Можно выделить 2 основные структуры, где происходит превращение энергии:

Человек, как и другие живые организмы на планете, пополняет энергетический запас из продуктов. Причём, часть потребляемых продуктов растительного происхождения (яблоки, картофель, огурцы, помидоры), а часть животного (мясо, рыба и другие морепродукты). Животные, которые мы употребляем в пищу, энергию также получают из растений. Поэтому вся получаемая нашим организмом энергия преобразуется из растений. А у них она появляется в результате преобразования солнечной энергии.

По типу получения энергии все организмы можно разделить на две группы:

• Фототрофы. Черпают энергию из солнечного света;
• Хемотрофы. Получают энергию во время окислительно-восстановительной реакции.

Как преобразуется энергия в живых организмах?

Существует 3 основных разновидности энергии, преобразуемой организмами:

• Преобразование лучистой энергии. Этот вид энергии несёт солнечный свет. В растениях лучистая энергия улавливается пигментом хлорофиллом. В результате фотосинтеза она превращается в химическую энергию. Та, в свою очередь, используется в процессе синтеза кислорода и других реакциях. Солнечный свет несёт в себе кинетическую энергию, а в растениях она превращается в потенциальную. Полученный энергетический запас сохраняется в питательных веществах. К примеру, в углеводах;
• Преобразование химической энергии. Из углеводов и прочих молекул она превращается в энергию макроэргических фосфатных связей. Эти преобразования проходят в митохондриях.
• Преобразование энергии макроэргических фосфатных связей. Она расходуется клетками живого организма для совершения разных видов работ (механическая, электрическая, осмотическая и т. д.).

Преобразование энергии макроэргических фосфатных связей

Использование организмами накопленной энергии

В процессе метаболизма организм получает энергетический запас, расходуемый на совершение биологической работы. Это может быть световая, механическая, электрическая, химическая работа. И очень большая часть энергии организм расходует в виде тепла.

Ниже кратко описаны основные типы энергии в организме:

• Механическая. Характеризует движение макротел, а также механическую работу по их перемещению. Её можно разделить на кинетическую и потенциальную. Первая определяется скоростью передвижения макротел, а вторая ─ их местоположением по отношению друг к другу;
• Химическая. Определяется взаимодействием атомов в молекуле. Она является энергией электронов, которые двигаются по орбитам молекул и атомов;
• Электрическая. Это взаимодействие заряженных частиц, которое вызывает их движение в электрическом поле;
• Осмотическая. Расходуется при передвижении против градиента концентраций молекул вещества;
• Регуляторная энергия.
• Тепловая. Определяется хаотическим движением атомов и молекул. Основной характеристикой этого движения является температура. Этот вид энергии является самым обесцененных из всех, перечисленных выше.

r ─ постоянная Больцмана (1,380*10 -16 эрг/град).
Вернуться к содержанию

Как из питательных веществ освобождается энергия?

В процессе извлечения энергии из питательных веществ есть 3 условных этапа;

• Подготовительный. Этот этап требуется для перевода биополимеров в клетках пищи в мономеры. Эта форма лучше всего подходит для извлечения энергии. Этот процесс (гидролиз) протекает в кишечнике или внутри. Гидролиз идёт с участием лизосом и ферментов цитоплазмы. Энергетическая ценность этого этапа нулевая. На этой стадии высвобождается 1 процент энергетической ценности субстратов, и вся она теряется в виде тепла;
• На втором этапе частично распадаются мономеры с образованием промежуточных продуктов. Образуются кислоты цикла Кребса и ацетил─КоА. Количество исходных субстратов на этой стадии уменьшается до трёх и высвобождается до 20 процентов энергетического запаса субстратов. Процесс идёт анаэробно, то есть, без доступа кислорода. Энергия частично накапливается в фосфатных связях АТФ, а остаток расходуется в форме тепла. Распад мономеров идёт в гиалоплазме, а остальные процессы ─ в митохондриях;
• На заключительном этапе происходит распад мономеров до Н₂O и СO₂ в реакции с участием кислорода. Биологическое окисление происходит с полный высвобождением энергетического запаса. Из 3 трёх метаболитов, которые присутствовали на предыдущем этапе, остаётся лишь H₂. Он является универсальным топливом в цепочке дыхания. На этом этапе освобождаются оставшиеся 80 процентов энергетического запаса. Часть энергии выходит в виде тепла, а остальная накапливается в фосфатных связях. Все реакции этого этапа идут в митохондриях.

Схема освобождения энергии из питательных веществ

Высвобождение энергии в живых клетках происходит постепенно. На всех этапах выделения она может накапливаться в химической форме, удобной для клеток вещества. Энергетическое строение клетки включает 3 разных функциональных блока, в которых идут различные процессы:

• I─процессы (образование субстратов окисления, которые соответствую окислительному ферменту в клетках);
• Блок S-H₂ (субстрат окисления);
• Процессы H генерации водорода. На выходе получается КН₂ (водород с коферментом).

Источник