През протозойската ера (преди около 2,6 милиарда години) синьо-зелените и червените водорасли превземат планетата, като господството им продължило и в палеозойската ера (преди 570 милиона години). В късния палеозой се появяват примитивни растения, които не притежавали листа и корени, а само израстъци. Размножавали се чрез спори. Преди около 400 милиона години се появяват първите папратовидни растения, както и такива с корени, стебла и листа. През кайнозойската ера, преди около 70 милиона години, започва господството на покритосеменните и голосеменни растения, съставляващи в наши дни основната част от флората на земята.
Огромното разнообразие на форми и видове във флората дава невероятен тласък за появата на множество живи същества, които използвали растенията като основен хранителен източник. Без всякакво съмнение,
фотосинтезата е ключът, който отключва мащабните, грандиозните промени на планетата,
довели до появата на удивителното многообразие на растителни и животински форми на живот, които ни заобикалят. Неотдавна сътрудниците на Кралската ботаническа градина в Единбург (Англия) публикуваха информация, съгласно която понастоящем на земята растат 309 900 растения от различни видове. В различните източници по зообиология до 1990 година се отбелязва, че на земята са познати 1,5 милиона вида животни. Според други далеч по-смели оценки този брой е в границите от 3 до... 30 милиона! Въобще подобна оценка е невероятно трудна и повече от несигурна. Гръбначните животни съставляват едва 2,74%, докато безгръбначните – 97,26%, като в основната си част това са насекоми.
Четири столетия продължава сагата с разкриването на същността на грандиозния и величествен процес в природата – фотосинтезата. През 1630 година нидерландският натуралист Ян ван Хелмонт стига до извода, че растенията сами произвеждат съдържащите се в тях органични вещества, а не ги получават от почвата. Столетие и половина по-късно английският химик и теолог Джоузеф Пристли заключва, че при вегетацията си растенията „поправят” лошия въздух, получаван от горящата свещ.
Разкриването на същността на фотосинтезата е тясно свързано с името на нидерландския биолог, химик и физиолог Йоханес Ингенхаус – личен съветник и лекар на австрийската императрица Мария Терезия, който доказал, че неотменима необходимост за протичането на процеса е светлината, с помощта на която зелените части на растението превръщат въглеродния диоксид в кислород. В началото на XX немският химик и носител на Нобелова награда Рихард Вилщетер разкрива структурата на уникалното зеленото багрило на растенията – хлорофила, чрез което те улавят слънчевата енергия. Това дава начало на низ от сложни биохимични превръщания, които протичат в две фази – светла и тъмна. Няколко десетилетия по-късно нидерландският микробиолог Корнелис ван Нил доказва, че в светлата фаза се извършва разлагане (фотолиза) на водата, в резултат на което се отделя кислород. Живителният кислород, който прави възможна появата и развитието на на живота на нашата планета. В наши дни е известно, че в светлата фаза уловената от хлорофила лъчиста енергия способства за разлагане на водата и образуване на две богати на енергия химични съединения с умопомрачителни наименования – никотинамидадениндинуклеотидфосфат (НАДФ.Н2) и аденозинтрифосфат (АТФ). В тъмната фаза протича свързване на атмосферния въглероден диоксид и образуване на глюкоза по т.нар. цикъл на Калвин. Т.е.
глюкозата е първият и най-важен продукт на фотосинтезата
Която, между другото, природата е избрала като основен енергиен източник за човешкия организъм. В резултат на множество сложни превръщания растенията синтезират и редица други въглехидрати – целулоза, лигнин, нишесте, фруктоза, както и множество други вещества с разнообразна природа. Необходимата енергия за протичането на тези процеси се осигурява от споменатите две съединения със спиращи дъха наименования. Чрез фотосинтезата растенията и фотосинтезиращите водорасли и бактерии усвояват около 1350 теравата слънчева енергия годишно, в резултат на което се образуват 160 милиарда тона биомаса.
Нашето светило ежедневно изпраща към земята 174 000 теравата безплатна енергия,
огромната част от която ние не сме в състояние да усвоим и използваме. А за да се къпем в енергия са ни нужни само 18 теравата...
Откриването на състава, загадките и тайните на петия океан – ефирната и невидима материя, обгръщаща планетата, е свързано с имената на поредица от бележити учени с блестяща интуиция и невероятен творчески талант. През 1775 година, нагрявайки живачен оксид с увеличително стъкло, Джозеф Пристли получил газ, който предизвиквал ярък пламък на мъждукащата свещ. Този газ бил кислород. Две години преди това шведският химик Карл Шееле също получил кислород, но за откритието си съобщил едва през 1777 година. Спорът относно приоритета за това откритие не стихва и в наши дни. Чрез своите знамените опити ирланският химик Ръбърт Бойл и английският учен и енциклопедист Робърт Хук убедително доказват фундаменталната роля на кислорода в процесите дишане и горене.
В края на XVIII век французинът Антоан Лоран дьо Лавоазие изказва мисълта, че приеманата храна всъщност е „горивото” за човешкия организъм, което поддържа неговия живот. В средата на XIX век немският химик Юстус фон Либих назовава поименно тези „горива” – въглехидрати, белтъчини и мазнини. В края на същия век американският химик Уилбър Атуотър си поставил нелеката задача с помощта на конструирания от него калориметър да пресметне добиваната енергия при „изгарянето” на изброените „горива”. Ученият стигнал до извода, че въглехидратите и мазнините отделят около 4 ккал/г, мазнините – 9 ккал/г, а спиртът – 7 ккал/г. Справедливостта изисква да кажем, че получените от Атуотър стойности имат изключително приблизително значение. Най-малкото защото те са получени действително при изгаряне на въпросните вещества, докато храносмилателните процеси в човешкия организъм протичат при температури до 37 градуса по Целзий, при това под действието на специфични ензими – катализатори. Наред с това, с времето стана ясно, че за усвояването на различните хранителни вещества е нужен различен енергиен разход. Усвояването на белтъчините е свързано с по-голям енергиен ресурс в сравнение с въглехидратите и мазнините. Върху крайния енергетичен ефект влияние оказва състоянието на храната (раздробена или компактна, омокрена или суха, температурата ѝ и пр.), емоционално-психическото състояние, дори и съдържанието на кислород в околната среда. Иначе казано, процесите на утилизиране на хранителните вещества от всеки индивид протичат по уникален начин – с различна скорост, дълбочина, избираелност, т.е. с различна скорост. Т.е. педантичното пресмятане на погълнатите калории от полупрозрачни дами и особи с предизвикателно закръглени фигури е безсмислено и ненужно занятие, тъй като изводите във всички случаи са твърде далеч от реалността.
В наши дни в редица лаборатории се изследват и създават устройства, които, имитирайки уникалното зелено багрило – хлорофила, са способни да утилизират безплатната енергия, струеща безспирно към земята от животворното ни светило – Слънцето. Неотдавна учени от Масачузецкия технологичен институт в Бостън (САЩ), ръководени от д-р Даниел Носера, съобщиха за създаване на т.нар.
изкуствено листо,
което превръща отделяните при фотолизата на водата водородни йони в светлата фаза на фотосинтезата във водород. Чрез това устройство слънчевата енергия се трансформира в източник на енергия, който може да се използва както като автомобилно гориво, така и за получаване на електроенергия посредством т.нар. горивни елементи. Значителен успех достигнаха и учените от университета в Мелбърн (Австралия), които създадоха „листо”, съдържащо фотокатализатори от галиев и германиев арсенид и индиев фосфид, което достига цели 22% к.п.д! Размерите на това чудотворно „листо” са съизмерими с тези на обикновена карта за игра. За осигуряването на нужната ежедневна енергия на едно домакинство чрез това устройство са нужни само... четири литра вода! Навлизайки в лабиринта от съкровени тайни на природата човечеството трескаво търси решения за своите най-сериозни проблеми. Без съмнение, енергетичният е сред най-важните.
Доц. д-р Димитър ПОПОВ
