Энергию солнца на службу человеку

05 апреля 2012
НАЧАЛО ВСЕХ НАЧАЛ
 
Сельское хозяйство является основным производителем продуктов питания, началом чему является такой природный процесс, как фотосинтез. Значение процесса фотосинтеза состоит в том, что живой организм выработал способность потреблять энергию солнца, создавая молекулы пищи.
Хитрость в том, что в зеленом листе должны соединиться три различные стихии: газ, жидкость и электромагнитые волны. И тут важны не только тончайшие биофизические и биохимические процессы, но и структура листа. Лист внутри порист, словно губка. На долю пор приходится 20-30% его объема. Эта «мера» облегчает дыхание и проникновение СО2 к клеткам мезофила — к мякоти, рыхлой и также пористой ткани листа. Эффективность работы листа обеспечена и тем, что один кубический сантиметр зеленой ткани листа заключают в себе 100-200 см2 «рабочей» поверхности. Расположенная где-то в толще листа отдельная клетка мезофилла, в которой плавают хлоропласты, крошечные органеллы зеленой клетки, эти «цехи» фотосинтеза, — конечная инстанция для всех потребляемых листом веществ. Именно она должна быть в достаточной степени и одновременно обеспечить лучистой энергией, влагой и углекислотой. На нее работают и устьица («ворота» — отверстия на поверхности листа), и внутренние поры, и «трубопроводы» — проводящие воду жилки растения.
Пути движения веществ, участвующих в жизненном цикле, исследовались методом «меченых» атомов. Установлено, что кислород выделяется только из воды, но не из углекислого газа. Таким образом, процесс, по существу, сводится к разложению молекул воды, т.е. к реакции:

2H2O + СОЛНЕЧНАЯ ЭНЕРГИЯ -> 2H2 + O2
 
Реакции, которые происходят в растениях под действием солнечной энергии, называют реакциями фотосинтеза. Согласно схеме, фотосинтезом управляет только вода.
Лишь 3-8% падающей на Землю солнечной энергии поглощается зелеными растениями. Из них 2-8% используется растениями в фотосинтезе. Для того, чтобы растительность поглощала больше поступающей на Землю солнечной энергии, необходимо повысить плотность зеленого покрова Земли. Это позволит в 3-4 раза повысить продуктивность биосферы Земли. Биосфера, преобразующая энергию и вещество на поверхности нашей планеты, формирует и равновесный состав атмосферы, состав растворов в природных водах, а через атмосферу — энергетику планеты. Она же влияет и на климат. Огромную роль играет в круговороте влаги на земном шаре испарения воды растительным покровом. Биосфера формирует все окружение человека. И небрежное отношение к ней, подрыв ее правильной работы будет означать не только подрыв пищевых ресурсов людей, но и подрыв газового и водного окружения людей. Вывод: люди без биосферы или с плохо работающей биосферой не смогут вообще существовать на Земле. Поэтому нам нужно точно инвентаризовать наше живое окружение, а особенно состояние водных ресурсов.
Ресурсы пресной воды на планете истощены. Воды много в океанах и морях, но в литре ее содержится в среднем 34 грамма солей, а воду считают питьевой, если концентрация солей составляет не более 1-2 граммов на литр.

НА ПРЕДЕЛЕ
 
По официальной статистике, 19500 населенных пунктов РФ исчезли с лица земли. Травой и деревцами зарастают не только не возделанные поля, но и когда-то многолюдные улицы. Деревня близка к точке не возврата, которая может предопределить ее окончательный крах.
В 2008 году заместитель министра сельского хозяйства РФ А.Петриков, выступая на «Правительственном часе» перед депутатами Госдумы, заявил о том, что уже нечем обрабатывать землю: 83% работающего на селе машинно-тракторного парка старше 9 лет, причем среди зерноуборочных комбайнов таких — 77%, среди кормоуборочных — 75%, а энергообеспеченность села в 4 раза ниже, чем в странах Европы-Америки. В 1992 году на селе работало 1 млн. 300 единиц тракторной техники, засевалось 109 млн. га земли. Спустя 15 лет в поля выезжало только 440 тыс. тракторов, засевалось всего 60 млн. га земли.
Состояние села и его хозяйства наиболее полно отражает животноводство, в особенности его самая трудоемкая отрасль — выращивание крупного рогатого скота. В XX веке его численность держалась на уровне 60 млн. голов, а на конец 2010 года уменьшилась до 8,8 миллиона голов. Такой резкий спад ставит под угрозу продовольственную безопасность страны.
В сельхозорганизациях РТ на сентябрь 2008 г. за год стадо крупного рогатого скота уменьшилось еще на 12475 голов. При этом стоимость мяса повышается.
  
КРУТИСЬ, МЕЛЬНИЦА!
 
В 50-е годы, работая заведующим ремонтными мастерскими в МТС Ципьинского района РТ, я помог запустить мельницу в деревне Арбор. Таких мельниц в то время в республике строилось немало. Но ситуация меняется, и не всегда в лучшую сторону. Недалеко от села Янгулово Балтасинского района я увидел неприглядную картину. Кроме разрушенного моста ничего не осталось от государственной мельницы. Река Шошма обмелела, в ее пересохшем русле лежали коровы. В реке вода была грязной, она стала не пригодной для питья и орошения земель. Вдоль побережья не наблюдалось растений, что говорило об остановке фотосинтеза, а это явление ведет к образованию пустыни.
По вопросу создания мельнично-энергетических комплексов (МЭК) я обратился в Министерство экономики и промышленности РТ. Однако там посчитали, что строительство МЭК нецелесообразно, поскольку указанное строительство негативно отразится на экологической ситуации и не окажет сколько-либо значительного влияния на проблему обеспечения потребителей электрической энергией.
Между тем строительство МЭКов позволяет: обеспечить непрерывную работу водоемов и их сохранение; восстановить круговорот пресной воды и кормовую базу для животноводства; иметь ресурсы пресной воды для орошения земель; разводить рыбу; производить муку, крупы; выработать электроэнергию для аккумулирования ее с помощью насосов; организовать производства овощей и фруктов. Кроме того, водоемы в реках являются солнечными бассейнами.
По моему мнению, для производства безотходной продукции в деревне нужна мельница. Традиционные деревянные мельницы 60 лет назад перемалывали четверть урожая зерна в России. Сейчас для использования водной энергии рек применяют более современные гидравлические двигатели, называемые гидротурбинами. Их также можно использовать для получения электроэнергии.
Строительство оросительных систем и солнечных бассейнов на полях РТ — это гарантия обеспечения растений пресной водой. В прошлом году шаг в этом направлении в республике сделан — около 10 тысяч гектаров пашни вновь стало орошаться благодаря принятой госпрограмме мелиорации. Тем не менее, при наличии водных артерий Волги и Камы с притоками Вятка, Белая и 120 малых рек в РТ мало искусственно орошаемых земель. Солнечные бассейны имеют ряд преимуществ перед коллекторами других типов. Это наиболее дешевые приемники больших количеств солнечной энергии, благодаря высокой теплоемкости воды, они обладают широкими возможностями сохранения внутренней энергии. В бассейнах малого размера теплообмен между водой и окружающей атмосферой, а также близлежащими слоями почвы протекает интенсивнее, чем в больших бассейнах, поэтому наиболее эффективны бассейны площадью 50 м2.
Все, что надо делать для увеличения количества сельхозпродукции, может быть выражено одной фразой — создание эффективной системы управления ростом и развитием растений. Для этого в почву вносятся удобрения, регулируется ее влажность. Без воды не может развиваться ни одна область интенсификации и ускоренного развития сельского хозяйства. Это главный путь для обеспечения населения РТ продовольствием. Это благо, освобождающее от хлопот о хлебе насущном. Эффективным ее использованием достигается независимость от капризов природы, от различных ограничений в производстве питания, связанных с природно-климатическими условиями.

ЭТО НУЖНО НЕ МЕРТВЫМ…
 
Экстремальная летняя жара может стать нормой в ближайшем будущем, считают американские ученые. Исследователи из Стэнфордского университета пришли к выводу, что в тропических регионах Африки, Азии и Латинской Америки беспрецедентный зной может воцариться в течение двух десятилетий. До Европы, России и Северной Америки невероятные температуры доберутся через полвека или раньше. Это может привести к катастрофическим засухам, как следствие, резкому сокращению урожаев по всему миру. Основной причиной климатических изменений ученые называют выброс парниковых газов.
Диоксид углерода хорошо пропускает большую часть солнечного излучения на Землю, но совершенно непрозрачен для инфракрасного излучения поверхности Земли. Антропогенное потепление может привести к изменению климата, увеличению количества осадков в одних зонах и уменьшению их — в других.
В природе совершается постоянный круговорот пресной воды. Происходит так называемый гидрологический цикл, который непрерывно повторяется. Ежегодно с поверхности морей и океанов испаряется 448 тыс. км3, а с поверхности суши — 71 тыс. км3 воды. В наших засушливых районах выпадает осадков меньше, чем испаряется. Произошли нарушения гидрологических циклов. При этом разрушается биологическое равновесие, механизм которого современная наука не знает, а последствия могут принимать катастрофический характер.
Около 1,2 миллиарда людей из 7 млрд. уже не получают необходимого количества воды для питья. При этом нехватка воды в мире возрастает. По мнению членов Всемирной комиссии по воде, уже в 2025 году 40% населения Земли будет жить в странах с абсолютном дефицитом воды.
Мы, ныне живущие, за это в ответе, и нам необходимо провести инвентаризацию ресурсов воды и состояния рек, озер, водоемов. Есть тревожные сигналы об исчезновении родников и пересыхании колодцев. Материалы инвентаризации можно использовать при подготовке государственной программы по строительству МЭК и оросительных систем в РТ. Модернизация в сельском хозяйстве невозможна без комплексной государственной программы. Подготовить ее может Академия наук РТ, которая всегда считалась главным генератором идей для народного хозяйства.
 
Габдельбар ГАРИФЗЯНОВ,
доктор технических наук, профессор.




Вернуться в раздел "АПК: опыт, проблемы, поиски..."