Почему растения зеленые
Елена Голец 7107
Почему растения зеленые? Такой вопрос долгое время ни у кого даже не возникал. Многим он показался бы даже праздным. В те времена, когда еще господствовали ненаучные представления, зеленый цвет растений часто объяснялся тем, что такой цвет приятен для человеческого глаза!
Зеленая окраска растений
Еще в недалеком прошлом даже некоторые ученые считали зеленую окраску растений случайным явлением. Один натуралист, современник Дарвина, утверждал, например, что зеленый цвет растения - такой же простой факт, как цвет минералов и, очевидно, никакого биологического значения не имеет.
Зеленый цвет - важное физиологическое явление
Совершенно по-иному смотрел на это еще молодой тогда русский ученый Климент Аркадьевич Тимирязев. Он пришел к выводу, что зеленый цвет - самое важное физиологическое явление, и вопрос о причине зеленой окраски растений сделал одной из главных тем своих научных исследований.
В зеленом цвете, в этом самом широко распространенном свойстве растения лежит ключ к пониманию, главной космической роли растения в природе.
К. А. Тимирязев Тимирязев считал, что процесс жизни зеленого растения должен быть неизбежно подчинен общему закону природы - закону сохранения энергии, открытому М. В. Ломоносовым.
Фотосинтез
Блестящие по замыслу и точные по технике выполнения опыты Тимирязева по физиологии зеленого растения полностью подтвердили правильность его взглядов. Он доказал, что образование органического вещества из неорганического при участии света и хлорофилла есть действительно материальный процесс преобразования одного вида энергии (свет солнца) в другой вид (органическое вещество).
Этот процесс получил название фотосинтеза, что значит создание светом. Тимирязев выяснил также сложную природу хлорофилла и доказал прямую зависимость между составными цветами солнечного спектра (красным, оранжевым, желтым, зеленым, голубым, синим и фиолетовым) и активностью их участия в образовании органического вещества.
Он установил, что в фотосинтезе наиболее энергично участвует красная часть спектра, несущая наибольшее количество энергии солнечного луча. Значит, органические вещества - это по преимуществу преобразованная энергия красной части солнечного спектра - консервы Солнца, как образно назвал их Тимирязев.
Зеленая же часть спектра, совершенно не участвующая в образовании органического вещества, полностью отражается хлорофиллом клетки и, попадая в человеческий глаз, дает ощущение зеленого цвета. Именно поэтому растения и имеют зеленую окраску.
В преобразующем действии фотосинтеза на всю нашу планету заключается великая космическая роль зеленых растений: ведь только органическое вещество, возникающее в зеленом растении, представляет действенную форму связи между Землей и Солнцем. Академик В. Л. Комаров, исследовавший растительный мир Земли, писал об этой связи:
Поскольку солнечный луч встречает на Земле воздух, воду и камень, он мимолетный гость земной поверхности. Его сохранить нельзя, и процесс лучеиспускания, охлаждения, заметный особенно в ночное время, быстро уносит его в мировое пространство. Лишь поскольку луч Солнца встречает на своем пути зеленое растение, постольку путь его на Земле становится продолжительным, с постоянным переходом из деятельного, динамического состояния в покоящееся, и обратно.
Замечательное описание приключений солнечного луча, энергия которого, перейдя в органическое вещество, совершает поразительные изменения на нашей земле и осуществляет свою животворную космическую роль в сложных проявлениях жизни, дал К. А. Тимирязев.
Крахмал, превращаясь в растворенный сахар,- после долгих странствований по растению отложился, наконец, в зерне в виде крахмала или клейковины (белка). В этой или другой форме он вошел в состав хлеба, который послужил нам пищей. Он преобразился в наши мускулы, наши нервы. И вот теперь атомы углерода стремятся в нашем организме вновь соединиться с кислородом, который кровь разносит во все концы нашего тела. При этом луч Солнца, таившийся в нем в виде химического напряжения, вновь принимает форму явной силы. Этот луч Солнца согревает нас. Он приводит нас в движение. Быть может, в эту минуту он играет в нашем мозгу.
Роль зеленых растений в аккумуляции солнечной энергии
Меньше 1 процента энергии, поступающей от Солнца к растению, запасается им впрок. Лишь некоторые растения, имеющие очень большую поверхность листьев, могут аккумулировать до 3- 4 процентов солнечной энергии. Но как грандиозна эта работа зеленых друзей! Крупнейший ученый-геолог академик В. И. Вернадский называл организмы живыми горными породами.
В своей книге «Очерки геохимии» он нарисовал грандиозную картину движения химических элементов на нашей планете, рассказал о законах образования различных горных пород и круговороте веществ в природе. В этом круговороте колоссальную роль играют самые разнообразные организмы, но первое место среди них, бесспорно, принадлежит зеленым растениям.
Ведь только они поглощают энергию Солнца и тем самым создают условия для жизни на Земле!
Вернадский подсчитал, что вес биосферы нашей планеты, то-есть всех живых существ, населяющих поверхность суши, почвенные и подпочвенные слои земли, воды ее океанов, морей и других водоемов, составляет миллион миллиардов тонн! Чтобы представить себе, насколько велика эта масса, достаточно сказать, что по своему весу она в 2,5 раза больше всех имеющихся в земной коре запасов никеля, хрома, цинка, свинца, серебра и золота, вместе взятых.
Консервы Солнца
Грандиозные изменения произошли на нашей планете благодаря развитию органического мира. Постепенно в недрах Земли создались огромные запасы каменного угля, сланцев, нефти, торфа, известняков и т. п. Но ведь каменный уголь, торф, сланцы - это те же консервы Солнца, созданные зелеными растениями, превратившиеся со временем в вещества, состоящие главным образом из углерода.
Используя эти вещества, мы используем энергию Солнца, запасенную растениями в отдаленные эпохи жизни на Земле. Жидкое золото - нефть - это также созданный организмами продукт: остатки мельчайших животных и растений, когда-то существовавших в древних морях, (подробнее: Как зарождалась жизнь в древние эры Земли). Из остатков организмов, живших в древних морях, сложены громады известковых скал.
На протяжении многих и многих тысячелетий опускались на дно морское останки микроскопических организмов. Органическое вещество их разрушалось, а минеральное образовывало мощные толщи, поднятые нередко внутренними силами Земли на большую высоту в виде горных складок - гор. Каменный уголь, нефть, торф, сланцы, известняки содержат прежде всего углерод, собранный когда-то растениями при помощи солнечной энергии.
Это еще раз свидетельствует об огромном космическом значении зеленых растений. Ежегодно только зелеными растениями ассимилируется около 170 миллионов тонн углерода. Примерно столько же углерода в виде углекислого газа выделяется живыми организмами. Подсчитано, что в течение 700-800 лет весь углекислый газ атмосферы и воды проходит через тело зеленых растений!
Такова великая сила наших зеленых друзей, проявляющаяся в их малых клеточках, содержащих хлорофилл.
Тимирязев раскрыл тайну почему растения зеленые
Полтора столетия прошло с тех пор, как Тимирязев раскрыл тайну почему растения зеленые, и описал материальные процессы, происходящие в микроскопических хлоропластах клеток. Великий ученый ставил перед собой благородную цель - найти средства увеличить производительность зеленого мира в интересах человечества.
Дело, начатое Тимирязевым, получило дальнейшее развитие в работах ученых ботаников, всесторонне изучающих сложные явления фотосинтеза и обмена веществ у растений. Совсем недавно им удалось определить химический состав хлорофилла, в котором, как оказалось, кроме углерода, водорода, кислорода и азота, содержится еще и магний.
Основное свойство этого сложного соединения заключается в поглощении почти всех лучей солнечного спектра, кроме зеленых и незначительной доли красных. Установлено, что хлорофилл действует в зеленом растении лишь при наличии белков, с которыми он находится в непрочном соединении и на основе которых он, несомненно, и возник в процессе развития обмена веществ у древних первичных организмов.
Процесс возникновения органического вещества
Установлено также, что процесс возникновения органического вещества в клетках зеленых растений начинается с распада воды на водород и кислород. На эту работу и тратится энергия света. Кислород выделяется из растения, а водород получает тепловую энергию, которая расходуется им на соединение с углекислотой, в результате чего образуются углеводы - сахар, крахмал, (подробнее: Состав растительных клеток).
Создание качественно нового органического вещества из веществ неорганических является творческим моментом в деятельности зеленого растения. Процесс этот идет очень быстро, почти моментально: растение, освещенное солнцем, тут же выделяет кислород и образует органическое вещество.
