Николай Верзилин - Растения в жизни человека

На выступление английских физиков ответил русский ботаник К. А. Тимирязев статьей — «Точно ли человечеству грозит близкая гибель?»

В этой статье К. А. Тимирязев доказал, что человечеству нечего беспокоиться, потому что на земле существуют растения. Он напомнил об одном открытии химика Джозефа Пристли.

«18 августа 1772 года, — эта дата стоит того, чтоб ее запомнить, — пишет К. А. Тимирязев, — он ставит свой знаменитый опыт, который раскрывает взаимное отношение двух миров, растительного и животного».

Приводим подлинную запись Пристли, поставившего этот опыт:

«Я взял некоторое количество воздуха, совершенно испорченного дыханием мыши, которая в нем погибла; разделив его на две части, я ввел одну часть в сосуд, погруженный в воду, в другую же часть его, также заключенную в сосуд с водою, я ввел ветку мяты. Это было сделано в начале августа 1771 г. Через 8–9 дней я нашел, что мышь прекрасно могла жить в той части воздуха, в которой росла ветка мяты, но моментально погибла в другой порции его… В течение 7 дней пребывания в сосуде с испорченным дыханием воздухом побег мяты вырос почти на 3 дюйма на старых ветвях и, кроме того, образовал несколько новых».

Опыт Пристли.

Из этого исторического опыта можно было сделать вывод, что растения улучшают испорченный дыханием воздух, в котором стало мало кислорода и много углекислого газа.

Действительно, растения поглощают углекислый газ и выделяют кислород. Гектар леса может поддерживать дыхание 30 человек, гектар поля с кукурузой — 150 человек.

Количество поглощаемого в течение года углекислого газа растениями земного шара примерно равно 86 500 000 000 тоннам. Если принять во внимание, что в атмосфере содержится около 1 530 000 000 000 тонн углекислого газа, то для потребностей растений его хватило бы только на 18 лет. Но растениями поглощается и углекислый газ, выдыхаемый человеком и животными, выделяемый при горении топлива и разлагающимися в природе отмершими организмами. Без растений же неминуемо погибли бы человек и животные.

Для чего нужен углекислый газ растению?

В результате исследований К. А. Тимирязева и многих других ботаников выяснилось, что растение питается не только водой и солями, всасываемыми корнем из почвы, но и воздухом, всасываемым листьями.

На нижней стороне листа есть мельчайшие отверстия — «устьица», видимые только в микроскоп. Через эти отверстия воздух проникает в лист. По межклетникам в листе воздух проникает к верхнему слою клеток, освещаемому солнцем. В этих клетках, в протоплазме, находятся зеленые зернышки, называемые хлорофилловыми зернами. Эти зернышки пропитаны зеленым веществом — хлорофиллом (в переводе с греческого: «зелень листьев»); они и придают зеленую окраску растениям.

Строение листа и устьице.

Хлорофилловые зерна играют важнейшую роль в воздушном питании растений. К хлорофилловым зернам поступают из воздуха углекислый газ и одновременно по жилкам листа из стебля и корня — вода. При условии яркого солнечного освещения в хлорофилловом зернышке углекислый газ соединяется с водой — и образуется сахар, который сразу же превращается в крахмал. В микроскоп можно увидеть, как на хлорофилловом зернышке образуется крупинка крахмала. Присутствие крахмала легко доказать, поместив срез листочка в каплю разбавленного иода: крупинка крахмала станет синей. Почти одновременно с образованием сахара из листа выделяется кислород.

Чтобы понять, чтó происходит в хлорофилловом зернышке клетки листа, обратимся за помощью к химии.

Углекислый газ состоит из одной части углерода и двух частей кислорода. Вода состоит из двух частей водорода и одной части кислорода. В химии мельчайшие частицы вещества называют атомами.

Химический состав углекислого газа и воды можно записать так:

углекислый газ: углерод — 1, кислород — 2;

вода: водород — 2, кислород — 1.

В хлорофилловом зерне углекислый газ, соединяясь с водой, образует сахар, состоящий из углерода, водорода и кислорода. При этом часть кислорода улетучивается.

Углекислый газ + вода = сахар + 2/ 3кислорода .

А как же происходит превращение сахара в крахмал? Из сахара выделяется часть воды, то есть два атома водорода и один атом кислорода, и получается крахмал.

Сахар – 1/ 6 воды = крахмал.

Мы схематично, упрощенно изображаем процесс образования сахара и превращения его в крахмал. В природе эти процессы происходят сложнее.

Такой же примерно состав, как крахмал, имеет оболочка клеток растения — клетчатка, или целлюлоза.

Сахар и крахмал, которыми мы питаемся в том или ином виде, образовались из воды и углекислого газа. Углекислый газ и вода в зеленом листе растения под действием лучей солнца превратились в питательный продукт.

Крахмал в листьях снова превращается в сахар, который, растворяясь в воде, оттекает из листьев и поступает в разные части растения. Сахар притекает к растущим почкам, побегам, к цветкам, к корням, питая их. Сахар откладывается в плодах, в листьях капусты, луковицах лука. В клубнях же картофеля и семенах всех растений сахар превращается в крахмал, который сохраняется в них до момента их прорастания. Во время прорастания семян и клубней крахмал снова превращается в сахар и идет на питание и, тем самым, на рост стеблей, листьев и корней.

Из сахара в растении образуются жиры, а с присоединением получаемых из почвы азота, серы и фосфора — белки, из которых и состоит живая протоплазма.

Путь сахара в растении.

Сложные превращения различных веществ происходят в растениях.

Из простых неорганических веществ под действием солнечного света в растении образуются органические вещества: сахар, крахмал, жиры, белки, необходимые людям и животным для питания.

«Солнечный луч двигает и могучими мышцами промчавшегося скакуна и рукой великого художника, выполняющего свое произведение, и винтом гигантского парохода, разрезающего волны океана. Всё это совершается через посредство растительного мира», — писал академик С. П. Костычев.

«Стоит зеленому листу прекратить свою работу на несколько лет, и всё живое население земного шара, а в том числе и всё человечество, погибнет».

Создавая из углекислого газа, воды и минеральных солей органические вещества, растения улучшают состав воздуха. Вот почему там, где много растений, за городом, в лесу, на лугу так хорошо дышится.