Корневое
усвоение углекислоты-несовпадение теории с практикой.
Добрый день!
Многие
участники форума уже, видимо, прочитали статью А.Кузнецова "Фотосинтез,или
листовое питание растений". Ссылку на нее неоднократно давал А.Кондратьев.
Повторю снова http://www.sadincentr.ru/publikations/p199.
Главный вывод сего произведения-усвоение растениями углекислого газа (СО2)
для фотосинтеза происходит не листьями, а корнями путем всасывания почвенной
влаги с растворенной в ней углекислотой. Среди доводов в пользу своей
теории автор приводит несколько своих размышлений, 3 химических уравнения
и ни одного расчета, ни одного проведенного опыта в подтверждение своих
мыслей!!
Кузнецов: "Я никого ни в чем не пытаюсь убеждать. Я всего лишь поделился
с вами своим видением иной реальности". Другими словами, верьте мне
люди без всяких конкретных доказательств моей правоты!
А
вот если попытаться вдуматься и разобраться,смоделировать процесс поступления
СО2 через корневую систему и попытаться просчитать этот вариант в цифрах,то
концы с концами не сходятся. Давайте начнем рассуждать и считать. Достаточно
простого калькулятора.
Итак,вначале предисловие. Растворение идеальных
газов в жидкости описывается законами Генри и Дальтона. Согласно закону
Дальтона: растворимость каждого из компонентов газовой смеси при постоянной
температуре пропорциональна парциальному давлению компонента над жидкостью
и не зависит от общего давления смеси и индивидуальности других компонентов.
Закон Генри вытекает из закона Дальтона: количество газа, растворенного
при данной температуре в определенном объеме жидкости, при равновесии
прямо пропорционально давлению газа.
Закон Генри может быть записан в следующей форме:
Со = Kг * Pg, где Кг-коэффициент Генри, Pg-парциальное давление газа над
жидкостью, Со-молярная концентрация газа в растворе. Про парциальное давление
неплохо рассказал сам А.Кузнецов, повторять не буду. Далее-газы всегда
будут вытекать из области с высоким парциальным давлением в область с
более низким парц.давлением. Процент содержания СО2 выше в "почвенном
воздухе", чем в атмосфере, соответственно выше парциальное давление
в почве и движение СО2 будет из почвы в атмосферу, в область низкого парц.давления.
Так
какое количество СО2 будет растворено в воде, соприкасающейся с "почвенным
воздухом" и атмосферным? При взаимодействии с атмосферой, в которой
содержание углекислого газа согласно Кузнецова 0,03% (т.е.3*10-4), а по
последним измерениям 0,039% (3,9*10-4), в воде растворится по закону Генри
Со=3,4*10-2моль/литр/атм*3*10-4атм=1,02*10-5моль/литр.
Молярная масса СО2 равна 44гр/литр.Тогда
в одном литре воды растворено 45*10-5гр или 0,45 мгр. Вот найдена первая
несостыковка у Кузнецова, по его данным-0,6мгр. Откуда у него взялась
эта цифра?
А
вот если в уравнение Генри подставить парциальное давление СО2 в воздухе
3,9*10-4, получаем 13,26*10-6моль/литр или 583*10-6гр/литр или 0,58 мгр
в литре. Чтобы выяснить, какое кол-во СО2 уже из "почвенного воздуха"
растворится в воде, надо уяснить процент содержания углекислого газа,
из этого вычислим парциальное давление углекислоты. Здесь мы встречаемся
с еще одним несоответствием или попыткой ввести нас в заблуждение. Привожу
его слова: "Потому что концентрация углекислого газа может быть очень
высокой, а точнее, полностью "почти" почвенный воздух состоит
из углеккислого газа. Тогда его концентрация в почвенной воде может увеличиваться
от 10,100 и 1000 раз по сравнению с насыщением на "открытом воздухе".
Привел цитату без купюр.
На ум приходит фраза: "И тут Остапа понесло..."
Если 0,039% умножить на 1000, получаем 39%
СО2 в «почвенном воздухе». А где же тогда азот, которого в воздухе 78%
как известно, а где кислород? Не приводя ни одного измерения, не показав
ни одного источника данной информации, просит поверить, что почвенный
воздух состоит только из углекислого газа! Если не поверить, а поискать
информацию в солидных изданиях, то находим следующее: "Воздухопроницаемость-способность
почвы пропускать через себя воздух. Чем полнее выражена воздухопроницаемость,
тем лучше газообмен, тем больше в почвенном воздухе О2 и меньше СО2".
Далее, те же авторы: "Высокое содержание его(СО2)в почве(>3%)отрицательно
действует на семена, угнетает развитие растений, снижает урожай. Таким
образом,СО2 и О2 являются антагонистами в почве".
Т.П.Марчик,А.Л.Ефремов "Почвоведение с основами растениеводства"
Уч.пособие для студентов,Гродно,2006. "Концентрация диоксида углерода
в почвенном воздухе колеблется от 0,05 до 10-12%. В тоже время оптимальные
концентрации СО2 в составе почвенного воздуха варьируют от 0,3 до 3%(в
зависимости от конкретной с/х культуры). Избыток СО2 угнетает развитие
растений, замедляет прорастание семян, сокращает интенсивность поступления
воды в растительные клетки". Я.С.Шапиро"Агробиология:учебное
пособие".-СПб.:Проспект Науки,2010,стр.35.
И еще http://nakaryakov.narod.ru/courses/agro_eko/korni_hn.htm
:"Из смеси газов, которую представляет собой воздух, на подземные
органы влияют прежде всего углекислый газ и кислорорд. При высокой концентрации
СО2 в воздухе почвы рост корней тормозится, однако токсические концентрации
СО2 в культурных почвах встречаются лишь в исключительных случаях".
Если принять нормальное содержание СО2 в "почвенном воздухе"3%
(нам же не требуется угнетение растений высоким содержанием),а это больше
в 100 раз, чем в атмосфере,то по формуле Генри из почвы в литре воды растворится
45мгр углекислоты. Здесь можно упомянуть еще один научный факт. Ведь почвенная
вода не является чистой, в ней обязательно присутствуют разнообразные
растворенные соли. "А вот при повышении минерализации воды растворимость
газа падает.Так,при 0* растворемость кислорода в 1 литре воды с минерализацией
менее 1 гр/литр составляет 49 мл, а при минерализации 30 гр/литр -только
15,т.е.в три раза меньше" .О.В.Мосин,к.х.н., http://www.o8ode.ru/article/answer/voda_bez_vozduha_gazov.htm.
Таким
образом,в почвенной воде может быть не 45 мгр/литр растворенной углекислоты,
а несколько меньше. Но, хорошо, оставим в стороне это факт, пойдем навстречу
Кузнецову.
Теперь
рассудим, что происходит с водой, которую усвоило растение корнями и в
которой растворен угл.газ.Возьмем , например, виноград.
"Из общего обьема поглощенной растением воды лишь незначительная
доля задерживается растением, большая часть ее затрачивается на испарение"
К.Д.Стоев"Физиология винограда" т.1. Таким образом, практически
вся поглощенная вода проходит через растение(виноград) и испаряется в
атмосферу листьями. Теперь осталось выяснить, сколько литров почвенной
влаги испаряет куст винограда за сезон и мы будем знать, сколько он мог
усвоить СО2 корнями. Сразу оговорюсь, что единых данных нет и быть не
может. На величину транспирации оказывает влияние десятки факторов (осадки,температура,
размер куста, сорт, возраст и т.д.) Вариант
1. Читаем у Стоева К.Д."Физиология
винограда",т.1,стр.205: "У сорта Рислинг в Германии куст со
150-200 листьями выделяет при T=24*от 1 до 1,5 литров воды в сутки". Вариант
2. Далее, там же, стр.212: "Contardi
u Pimenides(1950)установили, что один куст винограда в условиях Аргентины(Мендоза)
после развития почек до листопада (в течении 207 дней) выделяет 4,11 L
воды в день." За вариант 3 можно взять такие данные: "Транспирация воды
в листьях винограда-473 мгр/100 см2/час". Р.Флинд"Биология в
цифрах", изд.Мир, Москва, 1992. Общая листовая поверхность куста
в среднем 5-8 м2. В.Воловик "Твой виноградник", т.1. Примем
площадь чуть больше,10м2.Перемножим, получаем 473 гр/час. Помножим на
24 часа (хотя в течении суток испарение неравномерное), получаем 11.3
литра в сутки. Умножим на 207 дней, получим 2350 литров воды за сезон.Тут
уместна оговорка,что такое количество влаги может испарять взрослый лист
с площадью 125-150 см2. В начале вегетации он не имеет таких размеров.
Следовательно, транспирация будет меньше .Но мы и на это закроем глаза
в пользу Кузнецова.
Теперь мы уже представляем разброс водопотребления кустом винограда и
примерное содержание СО2 в литре этой воды. Берем варианты 2 и 3, как
самые затратные. Вариант 2: 4,11*207=850 литров за сезон,
то есть 850*45мгр=38,3 гр СО2 за сезон усвоил куст винограда Вариант 3: 2350 литров за сезон, то есть 2350*45
мгр=105,8 гр. СО2
за сезон усвоил куст винограда.
Следующий шаг в наших рассуждениях. На синтез
1гр глюкозы в листьях необходимо 1.375 гр. СО2. Формула фотосинтеза:
6СО2+6Н2О+свет=зеленое растение=6О2+С6Н12О6
Уравнение показывает, что в зеленом растении
за счет энергии света из шести молекул воды и шести молекул диоксида углерода
образуется одна молекула глюкозы и шесть молекул кислорода. Кроме того,
синтезируются также аминокислоты (из которых строятся белки) и, наконец,
жирные кислоты (которые в сочетании с глицерофосфатом служат материалом
для синтеза жиров). Для аминокислот требуются, кроме того, азот и сера.
Поэтому оставим их в стороне, нас интересует превращение углекислоты.
Следовательно, из 38,3гр СО2 лист сможет синтезировать
27,9 гр глюкозы в варианте 2 и из 105,8гр СО2 77 гр глюкозы в варианте
3. И это за весь сезон, за 207 дней вегетации. Много это или мало?
Теперь подумаем,как используется виноградом
синтезированная глюкоза(сахар). Снова обращаемся к Стоеву. Откроем т.2,стр.278
"Баланс глюцидов (углеводов) в виноградной лозе, в % к общему содержанию
сахаров". Авторы Moreau u Vinet(1932). Отсюда видно,что в ягоде и
гребнях отложилось 35,5%, остальное накопилось в стволе 18,1%, зеленых
побегах 14,6%, корнях 17,2%, листьях 14,3%.
В соответствии с этими %,из наших синтезированных
листьями 27,9 гр и 77 гр непосредственно в гроздях будет накоплено 10
гр и 27 гр глюкозы. Ягоды винограда по Стоеву содержат около 85% воды,
остальное сахара. (По данным Клинга,цит.по Мержаниану,1939). Я знаю, что
есть кислоты и аминокислоты, дубильные в-ва, но их содержание невелико,
для приблизительного подсчета ими можно пренебречь.
Просчитав, получаем вес выросших гроздей
по
варианту 2- 66,66 гр и по
варианту 3 - 180 гр . Вот так! Весь урожай
виноградного куста с листовой поверхностью 10 кв.м. составит в лучшем
случае 180 гр., в худшем случае еще меньше, если признать теорию А.Кузнецова
о корневом всасывании СО2. Очень даже негусто.
Вам хочется иметь подобный урожай? Мне нет!
Хотя такой подсчет и не претендует на абсолютную точность, но позволяет
проверить порядок цифр. Теория Кузнецова не подтверждается, даже с большими
оговорками в его пользу! А вот если принять данные А.Л.Курсанова, что
через корни усваивается всего 5% СО2, т.е.1/20 часть, то умножив эти 66
и 180 гр на 20,получаем по первому варианту -1кг320гр и по второму варианту
3кг600гр, а это уже ближе к истине!
Итак, мой вывод на основании проведенных расчетов:теория А.Кузнецова
про исключительно корневое потребление углекислого газа для осуществление
процесса фотосинтеза не подтверждается полученными цифрами, даже с большими
округлениями в пользу этой теории.
Расчеты показывают несостоятельность«иной реальности».
Теория «корневого питания» углекислотой рассыпается как несостоятельная,
в принципе.
С уважением, Анкудинов Владимир Александрович, Волгоград
Автор
запрещает использование материалов, содержащихся в данном сайте без письменного
разрешения.
За информацию, предоставленную гостями сайта автор ответственности не
несет.
С уважением, автор сайта - Пузенко Наталья. Пишите мне puzenkon@mail.ru