ФОТОСИНТЕЗ

В течение тысячелетий люди считали, что пи­тается растение исключительно благодаря корням, поглощая с их помощью все необходи­мые вещества из почвы. Проверить эту точку зрения взялся в начале XVI в. голландский на­туралист Ян ван Гельмонт. Он поставил простой опыт, который может при наличии известного терпения повторить каждый. Гельмонт взвесил землю в горшке и посадил туда побег ивы. В течение пяти лет он поливал деревце, а затем

высушил землю и взвесил её и растение. Ива весила более 75 кг, а вес земли изменился всего на несколько сот граммов! Вывод учёного был непреложен: растения получают питательные вещества прежде всего не из почвы, а... из воды. На два столетия в науке утвердилась теория "водного питания растений. Листья, по этой тео­рии, лишь помогали растению испарять излиш­нюю влагу.

К самому неожиданному, но правильному предположению — о воздушном питании рас­тений — учёные пришли лишь к началу XIX в. (Хотя из воды и почвы растения, конечно, тоже получают питательные вещества. )

Важную роль в понимании этого процесса сыграло открытие, совершённое английским хи­миком Джозефом Пристли в 1771 г. Сделано оно было случайно. Как известно, стоит зажечь под стеклянным герметичным колпаком свечу или посадить туда живую мышь, как воздух ста­новится непригоден ни для горения, ни для дыхания. Свеча гаснет, животное гибнет от уду­шья. Сегодня мы бы сказали, что в таком воздухе нет кислорода, зато много углекислого газа. Пристли искал способ очищения этого «испор­ченного» воздуха. Учёный подвергал его нагре­ву, охлаждению, но воздух не очищался. Прист­ли поместил под колпак с « испорченным » возду­хом цветок в горшке. Он полагал, что растение также скоро погибнет. Но, вопреки ожиданию, растение чувствовало себя вполне хорошо. Прист­ли вновь посадил под колпак мышь. У мыши, сидящей вместе с растением, также не наблюда­лось никаких признаков удушья.

Пристли сделал поразительный вывод: рас­тения (как в опыте, так и в природе) очищают воздух и делают его пригодным для дыхания. Позднее выяснилось: для того чтобы растение «очищало воздух», необходим свет.

Десять лет спустя учёные поняли, что рас­тение не просто превращает углекислый газ («ис­порченный воздух») в кислород. Углекислый газ необходим растениям для жизни, он служит для них настоящей пищей (вместе с водой и мине­ральными солями).

Надо сказать, что «питаться воздухом» совсем не легко. Ведь в воздухе всего 0, 03% углекислого газа. Чтобы вырастить один кубометр еловой древесины, растению надо «выкачать» углекис­лый газ из более чем миллиона кубометров воз­духа.

Воздушное питание растений называется фо­тосинтезом. Кислород в процессе фотосинтеза выделяется в качестве побочного продукта.

Миллиарды лет назад в атмосфере Земли не было свободного кислорода. Если бы человек был перенесён туда с помощью «машины времени», он бы немедленно задохнулся. Весь кислород, которым дышат почти все живые существа на­шей планеты, выделен растениями в процессе фотосинтеза. Фотосинтез сумел изменить весь облик нашей планеты!

80% кислорода выделяется морскими водо­рослями и только 20% — наземными растения­ми. Поэтому океан иногда называют «лёгкими планеты».

Но этого мало. Растения — настоящие фабри­ки органических веществ, работающие на сол­нечной энергии. Как это ни удивительно, но растительное происхождение имеют и органиче­ские вещества, из которых состоят организмы





животных, в том числе и наши с вами. Живот­ные лишь преобразуют вещества, первоначально созданные растениями. Климент Тимирязев пи­сал по этому поводу: «Человек вправе наравне с самим китайским императором величать себя сы­ном солнца». Итак, растения доносят до всех живых существ планеты энергию солнечных лу­чей. В этом заключается космическая роль фото­синтеза.

В «Путешествиях Гулливера» Джонатана Свиф­та рассказывается о Великой Академии в Лага-до, учёные которой были поглощены бессмыс­ленными или невыполнимыми проектами. Один из них, в частности, искал способ извлекать из огурцов заключённые в них солнечные лучи.

С современной точки зрения проект этот вовсе не так безумен, как казалось современникам Свифта. Дрова, каменный уголь, нефть, горючий газ, торф — всё это «консервы» из солнечных лучей. Причём каменный уголь и нефть донесли до нас тепло лучей Солнца, дошедших до Земли десятки миллионов лет назад!

Химическое уравнение фотосинтеза выглядит следующим образом:

6СО2+6Н2О=С6(Н2О)6+6О2.

С языка химических формул это можно пере­вести примерно так:



Зелёный цвет травы и листьев — цвет хлорофил­ла. Это вещество играет в фотосинтезе главную роль. Процесс фотосинтеза многоступенчатый.

Он запускается, когда на молекулу хлорофилла попадает частица света (фотон). Но дальше фотосинтез может идти и в темноте — процесс всё равно не ос­тановится. Точно так же, выстроив длинный ряд из костяшек домино, можно ударить по первой из них и со стороны смотреть, как падают осталь­ные. (Правда, каждую секунду на молекулу хло­рофилла падает не один фотон, а очень много. )

В процессе фотосинтеза учёные выделяют две фазы. Световая фаза идёт только на свету. Более длительная, темновая, в свете не нуждается.

Хлорофилл поглощает красные, синие и фио­летовые лучи, а зелёные лучи почти не поглоща­ет, поэтому мы и видим лист зелёным. Кроме хлорофилла в тканях растений присутствуют

вещества, имеющие оранжевую и желтую окра­ску. Некоторые из них тоже поглощают свет (хотя и хуже, чем хлорофилл). Осенью хлоро­филл в листьях деревьев разрушается (в нём содержатся ценные для растения азот и магний, которые невыгодно терять с листвой и которые переходят в другие органы растения) и оранже­во-жёлтые краски становятся заметными.

А в морские глубины красные лучи проника­ют плохо, поэтому в тканях красных и бурых водорослей наряду с хлорофиллом есть и другие вещества, поглощающие свет. Но, если не счи­тать некоторых бактерий, хлорофилл есть в клет­ках всех живых существ, способных к фотосин­тезу.