Беседы об экологии - [3]

Слова «солнце — источник всего живого» привычны. Их знают все, они правильны. И отрывочные представления о чудесном механизме фотосинтеза, оставшиеся после десятилетки, они также верны. Но почему мы перестали испытывать неугасающее удивление перед этим уникальным явлением природы? Не хватает эмоциональной энергии? Привычные штампы заслонили сущность?

А ведь было, было время восторгов и удивлений! Каким простым и ясным казалось все лет 300–400 назад. Растения живут, плодоносят, получая все нужное им из почвы. Иначе и быть не может: для чего же тогда у них корни? Ведь не только удерживаться в грунте, но и снабжать растения жизненными соками. И влияние удобрений на урожай подтверждало эту, казалось бы, незыблемую истину. Солнцу тогда в жизни растений отводили вполне почетную роль источника тепла. В самом деле, зимой, когда оно «холодное», рост растений прекращается: однолетние умирают, а многолетние погружаются в глубокий сон. На помощь естествоиспытателям приходила тогдашняя философия, объяснявшая все проявления жизни с точки-зрения витализма — присутствия «жизненной силы».

Первая заметная трещина в этих представлениях возникла в 1630 году. Фламандец ван Гельмонт взял горшок, насыпал в него землю, которую предварительно взвесил, и посадил саженец ивы. Через 5 лет он вновь определил вес земли и растения. Дерево за это время стало тяжелее на 74 килограмма, а вес почвы уменьшился только на 57 граммов. Чудо? Ван Гельмонт решил, что ива получала питание с водой, которой поливали землю.

Почти через полтора века после этого опыта английский химик Джозеф Пристли доказал, что растения «исправляют» воздух, который был «испорчен» горящей свечой. А затем он провел оригинальный и смелый эксперимент: посадил на подоконник двух мышек и плотно прикрыл их стеклянными колпаками. Через некоторое время одна из мышек погибла от удушья. А вторая продолжала жить. И мышки были одинаковыми, и колпаки. Но только вместе со счастливицей под колпак была помещена ветка мяты. Растение дышало и выделяло «чистый воздух», необходимый для дыхания зверька. Опыт был поставлен в 1771 году, когда химия еще не располагала точными методами анализа содержания газов в атмосфере, да и вообще имела смутное понятие об этих газах (отсюда — «испорченный воздух», «чистый воздух»).

Опыты естествоиспытателя привлекли огромное внимание. Ученые, добивавшиеся в ту пору успеха, быстро становились любимцами и баловнями публики. Однако к восхищению опытами Д. Пристли вскоре стало примешиваться и недовольство. Эксперименты не всегда оказывались удачными, иногда гибли зверьки под обоими колпаками. Трава переставала очищать воздух. Но почему? Потребовалось еще десять лет для того, чтобы швейцарец Ж. Семебье выяснил причины неудачи. Следы привели… к Солнцу. Оказалось, что лишь днем под воздействием солнечных лучей кустик мяты выделяет кислород.

Продолжая опыты, ученый сделал вывод, что растения забирают некоторое вещество из «испорченного воздуха» и усваивают его, выделяя «чистый воздух». А это и есть питание растений.

К. Тимирязев в книге «Солнце, жизнь и хлорофилл» рассказал историю, услышанную им от своего учителя Ж. Буссенго. Она о том недоверии, которое вызывали у некоторых ученых открытия в области фотосинтеза.

Ж. Буссенго и его коллега Ж. Дюма изучали в лаборатории питание растений. Опыты шли нормально, растение на свету, как это и полагалось, разлагало углекислоту и выделяло кислород. Но вдруг оно «закапризничало»: несмотря на солнечную погоду, стало выделять углекислоту. Это противоречило всему, что было до сих пор известно. Уж не повторяются ли неудачи Д. Пристли? Быть может, они не были беспричинными?..

Нет, ученые находились на правильном пути. Их подвел знаменитый физик А. Реньо. У него были сомнения в том, что Ж. Буссенго и Ж. Дюма способны при помощи химических методов определять присутствие под колпаком прибора ничтожных количеств углекислоты. Поэтому он «перепроверял» исследователей: в их отсутствие прокрадывался в лабораторию и немного дышал в трубку. История, ставшая научным анекдотом, завершилась благополучно — ко всеобщему удовлетворению…

Фотосинтез. Этот великий процесс до сих пор продолжают все глубже и глубже познавать ученые многих специальностей. Мы не будем углубляться в его детали, «браконьерствовать», забираться во владения других биологических, химических и физических наук. Для экологии важны конечные результаты фотосинтеза. Напомним только схему этого процесса.

В большинстве растений имеется хлорофилл — пигмент, придающий им зеленую окраску. На свету, под воздействием солнечных лучей, в недрах хлорофилла происходит реакция, в результате которой образуется органическое вещество растений и выделяется углекислота. Из шести молекул углекислого газа и шести молекул воды в растении возникает одна молекула углеводорода — глюкозы. Рождается живое вещество планеты.

Говоря о фотосинтезе, обычно обращают внимание на химическую сторону процесса. Но чрезвычайно интересна и физическая сторона этого явления. Из атомной физики известно, что чем дальше электрон от ядра, тем большей энергией он обладает. Если сравнить между собой по запасам энергии различные химические элементы, то, очевидно, что «богаче» те из них, которые имеют больший атомный вес.