Чтение онлайн

Все шло к тому, чтобы фотосинтезом заинтересовались многие. Почти в то же время, когда Сенебье писал свои теоретические сочинения, англичанин Пристли экспериментально установил, что растения «исправляют» воздух, испорченный дыханием животных. Но Пристли не заметил, что «исправление» воздуха зависит от того, освещается растение солнцем или нет. Лишь через семь лет, в 1789 году, это открыл голландский ученый Ингенгуз.

Целая плеяда ученых, живших в разное время и в разных странах — Лавуазье, Де-Кандоль, Соссюро, Буссенго, Либих, Роберт Майер, — связала себя с решением этой проблемы.

Но понадобился гений К. А. Тимирязева, чтобы двинуть дело дальше и положить начало современному этапу работ по фотосинтезу. Тимирязев умело и блестяще сочетал точные методы разных наук — физиологии растений, физики и химии. Недаром ему было присвоено звание доктора точных наук. Девизом К. А. Тимирязева было «Работать — для науки, писать — для народа, то есть популярно». Даже о сложнейшей проблеме фотосинтеза он умел рассказывать интересно и увлекательно.

«Когда-то, где-то, — рассказывает ученый, — на землю упал луч солнца; но он упал не на бесплодную почву, — он упал на зеленую былинку пшеничного ростка, или, лучше сказать, на хлорофилловое зерно. Ударяясь о него, он погас, перестал быть светом, но не исчез. Он только затратился на внутреннюю работу. В той или другой форме он вошел в состав хлеба, который послужил нам пищей. Он преобразился в наши мускулы, в наши нервы. И вот теперь атомы углерода стремятся в наших организмах вновь соединиться с кислородом, который кровь разносит во все концы нашего тела. При этом луч солнца, таившийся в них 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…»

Количества энергии и углерода, накапливаемые растениями в угле, нефти, газе, древесине, торфе, выражаются в цифрах поистине космических! Как микробы, крохотные и невидимые, вершат порой гигантские процессы, так и растения, эти крохотные былинки на лике нашей планеты, преобразуют ее, вершат дела космического масштаба.

В нашей атмосфере 21 процент кислорода. Весь он также добыт и освобожден растениями из воды и минералов в процессе фотосинтеза.

Пока человек использует лишь 0,35 процента энергии, накапливаемой растениями в фотосинтезе. (Это равно годовой выработке 700 Волжских ГЭС.)

Мы могли бы сказать тем, кто пророчит планете мальтузианскую голодную смерть:

— Смотрите, какие колоссальные возможности роста у сельского хозяйства! Сколько энергии дает нам солнце! Сколько земель, пригодных для сельского хозяйства, пустует! По данным Организации Объединенных Наций, эта цифра доходит до 48 процентов!

Подумать только: в центре так называемого цивилизованного мира, во Франции, пустует 10 миллионов гектаров земель. И если в наше время голод или частичный голод охватывает 2/3 населения земли, то это происходит не из-за биологических, как пытаются доказать буржуазные идеологи, а из-за социальных причин.

Ученые подсчитали, что если бы всюду сельскохозяйственное производство поднять до уровня лучших западноевропейских ферм, то продукция сразу увеличилась бы вдвое. Например, в Соединенных Штатах урожай пшеницы с гектара вдвое ниже, чем в странах Западной Европы, где применяются более передовые методы обработки. В Индии применение японского метода выращивания риса привело к увеличению урожая вдвое. Вообще нужно сказать, что в странах с развитым сельским хозяйством урожай с гектара растет быстрее, чем само население.

Наши мастера высоких урожаев, вдохновленные высокими идеями коммунизма, на практике доказали, что человек в силах поднять урожайность растения в десятки раз и приблизиться к тому теоретическому «потолку», о достижении которого мечтали ученые, исследовавшие фотосинтез. Это открывает необыкновенный простор для творческих дерзаний работников сельского хозяйства. Уже сейчас для многих передовиков у нас стало обычным получать с гектара не менее 120 центнеров зерна кукурузы, 60–70 центнеров зерна пшеницы, 1000–1200 центнеров свеклы, 1000–1500 центнеров зеленой массы кукурузы…

Трудно себе представить, насколько освоенной, изобильной и плодородной станет через десятки лет вся суша. И не только суша!

Настанет время, и мы научимся несравненно лучше, чем сейчас, использовать растительность морей и океанов, и прежде всего микроскопические одноклеточные водоросли. Водные растения синтезируют органических веществ в восемь раз больше, чем сухопутные. И это не только потому, что море в два с половиной раза больше суши. Море плодороднее. Гектар суши в среднем дает за год 3–4 тонны растительности, а гектар моря — 8–9 тонн. Но как ее добывать? Над этим пусть подумают инженеры…

Мы немного отвлеклись, — говорит профессор А. А. Ничипорович. — Вернемся к загадке фотосинтеза, решение которой позволит не только в несколько раз поднять урожайность на тех же земельных площадях, но и обещает обогатить химическое производство новыми типами реакций, новыми катализаторами и новым сырьем.

Мы не случайно начали разговор о фотосинтезе с солнца. Ведь пища, которую нам дают растения, есть не что иное, как «консервы солнечных лучей». Но нужен был основной материал, который мог бы стать переносчиком солнечной энергии из неживой природы в растение, из растения — в животное, а затем снова в неживую природу. Таким материалом является углерод — элемент с замечательным свойством: он способен легко окисляться, соединяясь с кислородом, и восстанавливаться, освобождаясь от кислорода, присоединяя, например, водород.

Есть у этого элемента и другие достоинства. Атомы углерода могут соединяться в цепочки, кольца разнообразной длины, величины и конфигурации.

Они становятся основой, скелетами сотен тысяч молекул разнообразных органических веществ, которые легко превращаются друг в друга и дают вещества с самыми разнообразными свойствами.

Итак, растения питаются углеродом. Как же он проникает в растение? Огромное количество углекислого газа растворено в атмосфере и омывает листья, принося растению основную пищу.

Лист — это орган фотосинтеза, чрезвычайно мощный синтетический аппарат. Если растения занимают гектар, то площадь их листьев достигает 3–4 и даже иногда 10 гектаров. Однако фактически поверхность соприкосновения с воздухом у листа еще больше, потому что весь лист испещрен сотнями тысяч микроскопических устьиц. Внутри листа и происходит поглощение углекислоты зернами хлорофилла. Общая поверхность клеток, которые поглощают углекислоту, за счет такой пористости в 7—10 раз больше поверхности листа. Чтобы создать большие урожаи, растения должны усваивать из воздуха громадные количества углекислого газа.

Тесно пешеходам и автомобилям на узких улицах больших городов. А в крошечных устьицах еще «теснее». Обычно через каждое устьице диаметром в несколько микрон каждую секунду внутрь должно пройти 2500 миллиардов молекул углекислого газа. А навстречу им через те же устьица мчится такой же поток кислорода и в 2–3 тысячи раз большее количество молекул воды. Скользнув взглядом по зеленой листве, мы и не догадываемся порой, с какой бешеной скоростью идут процессы внутри листа.

Пришла осень. Вы сняли урожай сахарной свеклы. Урожай средний — 250–350 центнеров с гектара. Вы не поверите сразу, сколько углекислого газа усвоили из воздуха растения — 20 тонн! Это значит, что они смогли «съесть» весь углекислый газ из слоя воздуха в четыре километра над участком в гектар!