光合作用的發展以及我們今天可以利用的這一奇怪的差距。盧卡·隆戈（Luca Longo）的深入分析
在上一篇文章中，我們發現了葉子為什麼是綠色的。
此時出現一個問題：如果所有高級植物（實際上稱為綠色植物）僅捕獲紅色和藍色光，因為它們無法使用黃色和綠色區域中的太陽光譜部分，而且，它也是最多汁的，即最大的太陽輻射在哪裡？
（用括號括起來：這解釋了為什麼我們看到太陽是黃色的：它發出的並且到達大氣層的大部分光都是由該波長的光子組成的！）
我們是說，為什麼沒有人使用太陽光譜中最強烈的黃色部分？
說來話長。確實：這是一個非常古老的故事。
當形成由原始地球表面水坑中存在的分子的隨機混合產生的第一機制時，其中一些機制發展到能夠進行第一基礎光合作用的程度。它們是微小的水生細菌，其中一些至今仍然存在。其中之一，鹵化鹽細菌，在非常鹹的水中生存。
它使用一種叫做細菌視紫紅質的色素，它能夠進行一種光合作用，雖然效率不高，但是足以使其擺脫光合作用。 Bacteriorhodopsina與太陽光譜的黃綠色區配合得很好。讓我們牢記這一點，因為稍後我們將需要它。
可能其中第一批能夠合成細菌視紫紅質的細菌-或一種非常相似的色素-在所有僅靠散熱的其他細菌中發現了自己的優勢。的確，由於細菌細菌視紫紅質的秘密，他們感到自己就像在一個所有其他細菌都必須行走的世界中發明了自行車一樣。這些細菌散開並迅速覆蓋了地球表面上所有可用的區域，它們可以接收所需的所有光。在大約35億年前的世界中-天數越來越長-它們成為了主要物種。
我們指定：它們吸收光以獲取能量並產生硫和硫酸鹽。尚未有人學會如何使用二氧化碳生產氧氣。它不一定是一個非常舒適的星球...
他們的不幸之處在於，在這些原始光合細菌所在的表面之下（但僅在其下方），還有其他一系列機制也組織起來以利用陽光，但在這些第一光合細菌的陰影下，它必須滿足於表面上的第一個貪婪細菌吸收了黃色和綠色區域中的所有光之後剩下的那部分光。為此，後者發明了一種能夠利用可見太陽光譜最外層區域的機制。正是藍細菌：我們知道的第一個能夠進行葉綠素A和葉綠素B等光合作用的生物。等等。令人高興的是，這種新的光合作用2.0比以前的高效得多。因此，好像這些最後的“綠色”生物發現自己已成為一級方程式賽車，而直到那時仍在地球上占主導地位的生物仍在騎自行車。
在這一點上-首先是27億年前的藍細菌，然後是10億和2億年前的紅藻和褐藻，然後是7.5億年前的綠藻，最後是4.75億年前的綠色植物-它們被釋放並實際上被天然植物消滅了。競爭所有能夠以舊方式進行光合作用的生物。由於這個原因，今天在具有生態功能的生態位中發現了能夠進行這種光合作用的最新生物標本，這些生態位甚至不費力去綠色植物，例如鹹水或海洋深處。
但是陸生植物的發展又如何呢？他們為什麼保持綠色？為什麼沒有植物學會創建新的光合作用（3.0），該新的光合作用能夠利用黃綠色的光，而實際上幾乎沒有人使用了兩年半的十年？
人們認為光合生物不會感到選擇性壓力，無法驅動它們發展出一種更有效的光利用方式。實際上，在所有可用的陽光下（並且比原始環境更清潔，更透明的大氣），植物能夠轉化為能量的光量已經綽綽有餘。基本上，光不是植物光合作用的限制資源。
實際上，通過光合作用捕獲的太陽能數量巨大，約為130 TW / a（每年每兆瓦），僅占到達地球的太陽能流中所含122,000 TW / a的0.01％。 ，但它也是目前整個人類文明消費量的八倍：每年約16 TW。
光合作用不僅是為陸地生物提供可用能源的主要方法，而且還是其用於構建有機化合物的主要碳來源：光合作用每年將約1,150億公斤碳轉化為生物質，並將其從中獲取。大氣中的二氧化碳。
如果植物不需要的能量超過了他們已經能夠從陽光中獲取的能量，那麼對於人類來說也不是完全正確的。與植物不同，我們一直在尋找能源，最重要的是尋找不會對我們的星球造成太大損害的能源。
在埃尼可再生能源與環境研究中心，發明了一種技術，可以在不干擾光合作用，不將地球上的各種災害結合在一起的情況下，從太陽產生電能。這些是我們在這裡已經討論過的發光太陽能集中器（LSC）。
基於紅色平板的LSC能夠捕獲對應於黃色的光譜區域中的光，並以植物理想的波長將其重新發射為紅色。最初的初步研究證實，LSC的存在可以保護植物免受無法使用的太陽輻射的侵害，並通過增加最敏感的太陽光譜區域的光強度來促進植物的生長。
實際上，如果植物被紅色LSC遮蓋，則LSC板吸收的能量將用於發電，但是該板會將其不使用的大部分輻射轉換為紅光，這正是植物的功能。是貪婪的。如果我們通過LSC平板觀察植物，就會看到樹葉看起來完全是黑色的，因為幾乎沒有來自太陽的光子可以穿過平板，並且同時不被樹葉吸收而是反彈回我們的眼睛。
這樣，可以在同一塊土地上建造植物溫室，藻類光生物反應器，耕地-或者更簡單地說，可以在草地，樹林和森林上生長-但同時可以發電。
通過研究，我們可以填補自然界無法填補兩年半的空白。少說！
這兩篇文章的數據均取自：
“光合作用過程”。 Whitmarsh J，Govindjee，《光生物學概念：光合作用和光形態發生》。波士頓：克魯沃學術出版社。 （1999年）
“生活：過去，現在和未來”。尼爾森·科（Nealson KH），康拉德·PG（Conrad PG），倫敦皇家學會的哲學交易，系列B. 354（1392）：1923-39。 （1999年）
“能源部門的可持續發展與創新” Steger U，Achterberg W，Blok K，Bode H，Frenz W，Gather C，Hanekamp G，Imboden D，Jahnke M，Kost M，Kurz R，Nutzinger HG和Ziesemer T（2005年） ）。
“按能源類型和特定國家/地區分組的世界一次能源消費量”。能源信息管理局。 2016年。
文章來自soundcloud.com
這是在 Sun, 07 Mar 2021 07:03:11 +0000 在 https://www.startmag.it/energia/perche-le-foglie-sono-verdi-ecco-come-avviene-la-fotosintesi/ 的報紙 “Scenari Economici” 上發表的文章的翻譯。