Фотобиологическое действие оптического излучения

Солнце посылает к Земле огромное количество энергии мощностью более 1,4 · 10¹⁴ кВт. В летнее время облученность на поверхности, перпендикулярной лучам Солнца, превосходит 1000 Вт/м². Поглощенная (около 60%) часть этой энергии вызывает круговорот воды в природе (30%), аккумулируется в нагретых телах поверхности Земли и практически уже в течение суток вновь возвращается в мировое пространство.

На длительный срок оседает на Земле в основном энергия, захваченная растительным миром, составляющая в общем балансе поступления энергии примерно 0,003%. Этим относительно малым количеством энергии растения на Земле восстанавливают в год 175 млрд т углерода из углекислоты воздуха, создавая необходимые условия жизнеобитания по кислороду и продуктам питания. Вся жизнь на Земле тесно связана с лучистой энергией Солнца. Можно смело сказать, что биологическая жизнь на Земле – это, прежде всего преобразованная энергия оптических излучений во всех ее видах и качествах в богатые энергией биохимические связи. Огромные кладовые энергии природы фактически еще не открыты. Если по всему земному шару коэффициент использования солнечной энергии флорой поднять до 0,1%, то прокормить, одеть и обуть можно 1 триллион 200 млрд человек. А пока из более чем 5 млрд жителей Земли ежедневно, по данным ЮНЕСКО, умирают от голода более 7 тыс. человек.

Человек научился воспроизводить отдельные участки спектра солнечного излучения с помощью искусственных источников. Это открыло новые пути в использовании энергии на благо человечества. КПД фотосинтеза в лабораторных установках достигает 2%. Искусственный ультрафиолет стимулирует жизнь человека и животных, помогает избавиться от многих заболеваний, дезинфицирует воздух и воду. Кванты инфракрасного излучения – непременное условие всех биохимических реакций. Спектр солнечного излучения содержит весь оптический диапазон электромагнитных колебаний (рис. 1.1).

0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 λ,10^-3нм

Рис.1.1. Спектр излучения Солнца;1-вне атмосферы; 2-после поглощения слоем озона на высоте 20…30 км; 3-после молекулярного рассеяния; 4-после поглощения и рассеяния аэрозолем; 5 после поглощения водяным паром и кислородом (нижняя кривая соответствует спектральному распределению прямой солнечной радиации на поверхности Земли).

В природе оптические излучения (ОИ) действуют на живые организмы комплексно и служат не только энергетической базой строительства клетки, но и регулируют жизненно важные процессы роста и развития. Раскрытие и использование всех законов взаимосвязи живых организмов и оптических излучений – насущная задача человечества. К.А. Тимирязев в работе «Об усвоении света растением » писал: «…зерно хлорофилла – исходная точка всякого органического движения, всего того, что мы разумеем под словом жизнь» [4,5].