Детский университет. Исследователи объясняют загадки мира. Книга третья

Штойернагель Улла

Чтобы сдвинуть скейтборд уже вместе с фокусником, потребуются гигантские фотоэлементы. Но даже если ему это удастся, после первого же круга станет ясно: его номер далек от того, что ухитряются показывать растения. Это еще вовсе не фотосинтез.

В процессе фотосинтеза образуется глюкоза, или виноградный сахар, так что нашему иллюзионисту придется добавить еще один элемент – сахар. К примеру, вытянуть руки в воздух, чтобы в каждой оказалось по кучке леденцов и прочих сладостей. Именно такие штучки запросто проделывают

растения. Сначала подставляют листья солнечному свету и одновременно поглощают углекислый газ. А потом на своей «фотокухне» варят из них глюкозу. Процесс этот очень сложный, в чем можно убедиться, открыв любой химический справочник. Будь листья у растений синего цвета, ничего бы не получилось. Весь фокус в том, что они именно зеленые. Зелень – это не просто цвет, приятный нашему глазу. Листья зеленые потому, что в них содержится волшебник хлорофилл. Именно хлорофилл улавливает солнечный свет и производит с его помощью что-то новое – что-то, что растение использует для роста.

ОСЕНЬ

Осенью дни становятся короче, ночи длиннее, солнце уже не светит в полную силу, и листва потихоньку делается разноцветной. Зеленый цвет исчезает, потому что из листьев уходит хлорофилл, и на листьях проступают другие цвета. С приходом зимы у фотосинтеза начинаются каникулы. Исключение составляют лишь южные регионы, где достаточно солнца. В других областях осенью и зимой фотосинтез в замедленном виде протекает у хвойных и других вечнозеленых растений.

Хлорофилл – краситель зеленого цвета (по-гречески это слово означает «зеленый лист»); молекулы хлорофилла могут улавливать солнечный свет. Энергию «пойманного» света растение использует для своего роста. В листьях молекулы хлорофилла сложены в стопки, а стопки – в мешочки, которые называются хлоропластами. В каждой клетке зеленого листа содержится множество таких хлоропластов. Энергия солнца, которая поглощается хлоропластами, расходуется в листьях на много полезных дел. Так, с помощью этой энергии расщепляются молекулы воды, которую поставляют растению его корни. Молекулы воды состоят из атомов водорода и кислорода. Освободившийся кислород листья выделяют в атмосферу. А атомы водорода соединяются в хлоропластах с основной пищей растений – молекулами углекислого газа; они поступают из воздуха через крошечные дырочки – устьица, которые находятся на обратной стороне листьев.

САХАРНЫЕ СЕМЕНА

Прорастить семена можно и в темноте. Но тогда надо чем-то заменить фотосинтез. Для этого берут сахар. Выросшие таким образом растения могут даже цвести, но ни при каких обстоятельствах не станут зелеными: они будут белые, как альбиносы.

Молекулы еще меньше, чем клетки. Это самая маленькая частичка вещества, которая состоит из атомов химических элементов, а атомы, в свою очередь, из электронов. Молекулы хлорофилла по-особому реагируют на свет. Стоит лучу солнца попасть на них, как электроны в молекулах хлорофилла начинают очень активно двигаться туда-сюда, буквально скакать и прыгать. В результате этих перемещений образуются новые вещества и выделяется энергия. Которая бы так и пропала, если бы растение не обладало особым умением ее запасать в своих «батарейках». Все дело в том, что в листьях образуется вещество, которое называют АТФ (полное название аденозинтрифосфат). АТФ – один из ингредиентов того сладкого блюда, которое изготавливает растение. Именно молекулы АТФ запасают энергию света, которую они могут расходовать при необходимости, например, в пасмурные дни. Помимо АТФ для производства глюкозы растениям еще требуются углекислый газ и вода. Воду добывают корни растения, а углекислый газ, которого предостаточно в атмосфере, поступает через устьица на обратной стороне листа.

В солнечные жаркие дни растения производят много глюкозы. Но могут не сразу ее использовать, а оставить про запас, и для этого образовать из ее молекул длинные цепочки, то есть крахмал. А затем передать следующим поколениям, то есть пустить ее в клубни и плоды. В таком виде она может достаться и нам. Не удивительно, что фрукты, выросшие в солнечных регионах, самые сладкие.

На той кухне, где растение варило глюкозу, остается один ненужный продукт, который через устьица выделяется из листьев в воздух. Это кислород. Люди вдыхают его полной грудью и, словно в благодарность растениям, выдыхают углекислый газ. Как мы видим, человек и растение просто идеально подходят друг другу. Настоящая команда.

Впрочем, стоит признать, что растения превосходят по сложности наши технические

изобретения. Самая крохотная водоросль более эффективна, чем ультрасовременная солнечная батарея, разработанная лучшими инженерами мира. Она содержит в себе хлорофилл, без которого преобразование света в энергию было бы невозможно. Без него водоросль не могла бы расти и размножаться.

Как корню не сломаться

Хотя при ярком солнце растение трудится как целая кондитерская фабрика, но и избыток солнца может принести ему вред, вплоть до того, что растению придется полностью приостановить свою работу. Кто из нас не видел растений с поникшими цветами, вялыми, сморщенными, побуревшими листьями? Если процесс зашел далеко, то спасти его уже нельзя. Не нужно быть великим ботаником, чтобы поставить диагноз: смерть из-за нехватки воды. Вода растению жизненно необходима. Кто бы ни был виноват, человек или погода – в обоих случаях растение умрет.

САМАЯ ПЫШНАЯ ШЕВЕЛЮРА

Рис – обладатель воистину роскошной шевелюры. Волоски на его корнях растут исключительно быстро: если сложить вместе все волоски, которые за день вырастают на корнях одного растения, то в сумме их длина может достичь 90 километров.

Водой растение снабжают корни. Они же удерживают его в земле и создают противовес стволу и кроне, чтобы растение не сломалось. Но и это не все. Трудолюбивые корни формируют разветвленную систему канальцев, по которым проводят наверх воду и особые питательные вещества – минеральные соли, которые образовывались на протяжении тысячелетий при разрушении горных пород. Их названия чаще всего вспоминают, когда говорят о правильном питании: кальций, магний, натрий, калий, железо… И это далеко не полный список. Их еще называют микроэлементами, и в нашу пищу они тоже входят, хотя и в очень малых дозах. Например, кальций необходим для здоровых костей и зубов, магний – для мускулатуры, натрий и калий – для нервов, железо – для кровеносной системы.

Каким же образом растение добывает все эти минеральные вещества? Будь мы на месте растений, мы бы взяли бутылку минеральной воды, в которой в растворенном виде содержится все необходимое. Раскупорил бутылочку, вставил в нее соломинку и пей себе. Но попробуй мы вставить соломинку в землю, ничего бы не получилось – наелись бы земли, да и только. А вот растения умеют получать из почвы все, что им нужно. Кончики корней – а именно ими растение добывает воду – покрыты множеством тонких волосков, каждый из которых выполняет роль миниатюрной соломинки.

Чем больше корневых волосков, тем больше воды они способны добыть. Теперь понятно, почему корни все время растут – они ищут новые места. Рано или поздно почва рядом с растением беднеет, потому что корни высасывают из нее все необходимые для себя элементы. И корни стремятся расти туда, где еще много питательных веществ. Растение растет неравномерно: у него растут мягкие верхушки, молодые побеги, молодые участки тканей в стволе. И кончики корня. Правда, самый кончик корня защищает особый корневой чехольчик, и лишь за ним на корне можно разглядеть корневые волоски. Корни пробиваются сквозь почву в самых труднодоступных местах, и, если бы не эта защита, они бы, вероятно, то и дело ломались.

Одним словом, корни – настоящие силачи. Казалось бы, им все нипочем, но это не совсем верно. Если бы не солнце, растению пришлось бы туго. Хотя корни и качают воду вверх, но до вершины дерева они не могли бы ее поднять, это слишком высоко. Верхушки деревьев страдали бы от жажды. Их спасает солнце: словно через множество соломинок оно высасывает из них влагу. Как мы уже сказали, жидкость от корней поднимается вверх. А поскольку в растении больше влаги, чем в окружающей среде, то оно вынуждено постоянно отдавать свою влагу наружу. Разумеется, в сухие теплые дни испарение идет более интенсивно, чем в дождливые и прохладные. Влага испаряется через устьица, таким образом растение избавляется от воды и освобождает место для новой. Ежедневно на солнце испаряется очень много воды: до литра с одного подсолнуха, около 70 литров – с березы и целых 700 литров – с большого дерева во влажном тропическом лесу.

Корни не только умеют проходить сквозь землю и качать воду – у них еще отличный нюх на почвенные минеральные вещества. Для их добычи растение запускает свою насосную станцию, которая работает на АТФ (напомним, что это вещество получается в процессе фотосинтеза). Мало того: если микроэлементов все-таки недостаточно, у корней есть в запасе еще одна уловка – они выделяют в почву кислоту, так что минеральные вещества высвобождаются из горных пород и поступают в корень.

Конец ознакомительного фрагмента.