Их было четверо. Приключения в микромире. Том III

Но об этой очень важной функции зеленого листа узнали не так уж давно. Было время, когда для ученых совсем не ясен был вопрос: откуда в воздухе берутся неиссякаемые запасы кислорода?

Мы дышим: вдыхая кислород, мы выдыхаем углекислый газ. Горят дрова, уголь, при горении также поглощается кислород и выделяется углекислый газ.

Куда же девается «испорченный» воздух? Откуда вновь и вновь появляется кислород? Ведь никаких запасов, как бы ни были они велики, не хватило бы при таком расходе. А между тем незаметно, чтобы состав воздуха менялся, перенасыщался углекислым газом. Его всегда немного в воздухе — сотые доли, и в кислороде нет недостатка. Кислорода вполне хватает миллиардам живых существ, населяющих нашу планету.

Над этим вопросом задумывались ученые. Для того чтобы разгадать тайну, они ставили опыты.

В стеклянную банку, где на донышке была налита вода, они ставили огарок свечи и прикрывали ее стеклянным колпаком. Воздух извне туда не мог проникнуть, края колпака были погружены в воду.

Свеча горела не долго. Она потухла, потому что под колпаком исчерпался кислород, а новые порции его не поступали. Воздух под колпаком насытился углекислотой.

А если вместо свечи под колпак поместить растение, что с ним будет? Ученые подозревали, что в процессе очищения воздуха участвуют растения. Но это еще нужно доказать.

Несколько дней стояло в воде под колпаком растение и не только не увяло, но напротив — продолжало развиваться. Что же произойдет, если теперь зажечь под колпаком свечу? Долго ли она будет гореть?

Огонек светил долго, пока не сгорела вся свеча.

Что же произошло? По-видимому, воздух под колпаком в присутствии растения изменился. Свеча при горении насыщала его углекислым газом, который, надо думать, поглощало растение, выделяя необходимый для горения кислород.

Ну, а что, если под колпак с растением поместить не свечу, а живое существо — скажем, мышь? Как она себя будет чувствовать?

Ученый посадил мышь, прикрыл ее колпаком и стал наблюдать. Мышь, по-видимому, не испытывала недостатка в кислороде. Она дышала, двигалась, жила, не проявляя ни малейшего неудовольствия.

Отлично! Значит, действительно зеленые растения поглощают углекислый газ и выделяют в воздух кислород.

Это было замечательное открытие. Оно показало, какую огромную роль играют в нашей жизни зеленые растения. Оно показало, что зеленый лист вовсе не бесполезный наряд, как думали раньше.

Ученые тщательно исследовали зеленый лист.

Зачем растению нужен углекислый газ, было известно давно. Углекислота содержит углерод, а углерод — важнейшая часть растения, его основа. Из углекислого газа в соединении с водой получаются углеводы: сахар, крахмал, клетчатка.

Предполагали, что углекислый газ впитывают из почвы корни.

Но это предположение оказалось неверным. Опыты показали, что этот газ добывают листья из воздуха. Он проходит через устьица, и через них же лист выделяет в воздух кислород.

Замечено было, что работает зеленый лист только на свету. Если света недостаточно или нет совсем, то растение не выделяет кислорода.

Но что при этом происходит в самом листе?

Ученые брали зеленый лист, накрывали его черной плотной бумагой. Черный цвет, как известно, поглощает все лучи солнечного спектра. А в одном или в нескольких местах бумаги делали отверстия, чтобы там солнечные лучи падали прямо на лист.

Через некоторое время ученые снимали черную бумагу и рассматривали лист под микроскопом. В тех местах, где его закрывала бумага, в хлорофилле не было никаких изменений. Но там, где через отверстия на лист падал луч солнца, появились бесцветные палочки и крупинки.

Тогда лист клали в спирт. Спирт становился ярко-изумрудным, а лист бесцветным. Его поливали раствором йода, и в тех местах, где были замечены крупинки, он становился темно-фиолетовым. Значит, крупинки эти не что иное, как крахмал. Только крахмал под воздействием раствора йода окрашивается в фиолетовый цвет.

Вспомните: крахмал появлялся лишь в местах, открытых для солнечных лучей. Там же, где черная бумага закрывала лист, крупинок крахмала не было. Значит, опыт доказывал, что крахмал в зеленом листе образуется только на свету.

Каким образом это происходит? Какие процессы совершаются в зеленом листе?

Раньше ученые предполагали, что в зеленом листе углекислый газ разлагается на кислород и углерод. Кислород уходит через устьица, а углерод, соединяясь с водой, которая всегда есть в клетках, образует нерастворимый крахмал, который затем легко превращается в растворимый сахар.

Однако новейшие исследования показали, что этот процесс происходит иначе. Хлорофилл направляет энергию солнечного луча не на углекислый газ, а на воду, находящуюся в клетках растения. Водород входит в соединение с углекислым газом, образуя углеводы. А кислород воды выделяется в воздух.

В первую очередь в листе образуется сахар. Он превращается в нерастворимый в воде крахмал, который и накапливается в хлоропластах. А затем уже крахмал превращается в растворимый сахар.

Как видите, результаты процесса те же, но протекает он иначе.

Сахар, «странствуя» из клетки в клетку, попадает в корень, стебель, цветки. Из него образуется клетчатка, остов растения, из него же создаются и более сложные вещества — белки и другие.

Зеленый лист — словно чудесная фабрика природы, единственная, где впервые из мертвых, неорганических веществ вырабатываются органические, из которых и состоят все организмы.

Но почему эта фабрика зеленого листа работает только на свету? Потому что ей нужен двигатель — сила, которая приводила бы ее в движение.

Двигатель — это свет. Источник силы — солнечный луч.

Чем больше света, тем энергичнее работа. Лист потому и построен широким, плоским, чтобы поверхностью своей улавливать как можно больше света.

Эту способность зеленого листа использовать лучи солнца Тимирязев назвал фотосинтезом, то есть созиданием при помощи света.

Вот теперь пришла очередь рассказать о том, какую важную тайну работы зеленого листа открыл спектральный анализ хлорофилла.

Зеленый лист поглощает солнечный свет, а луч солнца — это поток «сгустков» энергии.

Не все лучи лист поглощает одинаково.

Известно было, что он задерживает часть красных, больше всего — синих и фиолетовых. Но ученые считали, что главную работу производят не эти сильно поглощаемые листом лучи, а оранжевые.

Дело в том, что желтые и оранжевые лучи самые яркие в спектре: они больше других раздражают наш глаз, они ослепляют нас в ясный солнечный день.

И вот по аналогии с действием света на наш глаз ученые решили, что именно желтые и оранжевые лучи производят главную работу в зеленом листе, именно они осуществляют фотосинтез.