История биологии с начала XX века до наших дней

Проблема фотосинтетической продуктивности наиболее активно стала разрабатываться с конца 40-х годов в Советском Союзе под руководством А.А. Ничипоровича, а также в Японии, Англии, США, Нидерландах и других странах. На основе этих исследований значительно расширилось и приобрело полную самостоятельность учение о сложных фотосинтезирующих системах (включая условия и факторы высокой продуктивности). Новая проблема включает в себя определения фотосинтетически активной радиации в различных географических зонах и степени полноценности этой радиации для фотосинтеза в зависимости от температуры, влажности, почвенного плодородия, физиологических и экологических особенностей растений. Предметом изучения стали также закономерности структурной и пространственной организации таких фотосинтетических систем, как естественные растительные сообщества и различные посевы. Исследуются их оптические свойства и создаваемые в них световые режимы, определяются несоответствия между теоретически возможными и реальными показателями фотосинтетической деятельности, выясняются причины этих несоответствий и пути их преодоления. Все это подчинено одной цели — найти условия для повышения фотосинтетической активности растений в посевах на единицу площади с 1–3 до 5–6 % от падающей солнечной энергии, что привело бы к увеличению накопления органической массы и повышению урожайности.

Разработка теории фотосинтетической продуктивности растений основывается также на культивировании растений в закрытом грунте при искусственном свете. Широкое развитие светокультура получила в СССР, в США и Франции. Использование ксеноновых ламп позволило в два раза повысить урожай и вдвое ускорить сроки созревания в сравнении с лучшими условиями открытого грунта. Коэффициент использования света этих ламп растениями достигает 8 %. Качественный состав света при выращивании в современных теплицах базируется на результатах исследования зависимости фотосинтеза от спектрального состава света.

Широкое развитие в 60-х годах получили работы по массовой культуре одноклеточной зеленой водоросли — хлореллы. В специальных, автоматически действующих аппаратах, куда помещали культуры хлореллы, исследователям разных стран удалось получить значительно более высокий коэффициент использования световой энергии, чем это пока достигнуто в полевых или тепличных условиях для высших растений, и различное содержание белков, жиров и углеводов в биомассе разных штаммов.