Владимир Комаров - Происхождение растений

Впервые этот факт обратил на себя внимание английского химика Пристли [3] Впервые этот факт обратил на себя внимание М. В. Ломоносова. Однако Ломоносов не успел экспериментально подтвердить справедливость своих предположений. — Прим. ред. еще в 1772 г. Открыв кислород, Пристли заинтересовался, естественно, и вопросом, откуда он берется, и нашел, что зеленые растения исправляют воздух, испорченный дыханием животных или горением. В 1779 г. Ингентуз выяснил, что в темноте опыт Пристли не удается и что для выделения растением свободного кислорода необходим свет достаточной напряженности. В 1782 г. Сенебье открыл, что при этом затрачивается углекислота и что выделяемый растением кислород — это тот самый кислород, который был предварительно поглощен растением в виде связанного кислорода углекислоты [4] Дальнейшую разработку этот вопрос, особенно с энергетической стороны, получил уже во второй половине XIX в. в работах К. А. Тимирязева. К. А. Тимирязев показал, что процесс построения органического вещества из неорганических протекает в зеленом хлорофилловом зерне. Хлорофилл поглощает солнечные лучи, энергия которых и производит работу по расщеплению углекислоты и соединению углерода с. водой. При этом обнаружилось исключительное значение красных лучей солнечного спектра, наиболее активно поглощающихся хлорофиллом и вместе с тем наиболее богатых энергией. К. А. Тимирязев показал также исключительную роль зеленого растения в жизни природы, подчеркнув, что оно является единственным аппаратом, непосредственно использующим и накапливающим солнечную энергию на Земле. Он говорил о космической роли растений, так как только с появлением зеленого растения в земной атмосфере возник свободный кислород, присутствие которого направило все дальнейшее развитие лика Земли и биосферы по определенному пути. — Прим. ред. .

Таким образом, наличие на Земле мира зеленых растений обеспечивает питание и дыхание животных и человека, а также накопление горючих материалов, представляющих собою частью также углеводы, частью углеводороды и даже почти чистый углерод.

Без зеленых растений жизнь на Земле была бы ограничена ничтожным кругом некоторых своеобразных по своему питанию бактерий. Все остальные живые существа поддерживают свое существование только благодаря способности растений накоплять углеводы, жиры и белки, а также вырабатывать свободный кислород в количествах во много раз больших, чем это необходимо для их собственных питания, дыхания и роста.

Таким образом, космическое значение растения состоит прежде всего в том, что оно поглощает солнечные лучи, заставляет их заряжать частицы диссоциируемого одновременно из углекислоты углерода потенциальной химической энергией. Оно создает на Земле мощные запасы солнечной энергии, обогащает атмосферу кислородом и образует запасы пищи, обеспечивающие питание животных и человека. Далее мы увидим, что своим химизмом растение воздействует и на неорганическую природу. Для человека растения — неисчерпаемый источник питания и всякого рода индустриального сырья.

Отсюда понятен наш интерес к тому, как это случилось, что на Земле появились зеленые растения, откуда явились первые их зачатки, как они заселили Землю, как преобразовались в современные нам растительные формы и как образовались те леса, которыми мы окружены в настоящее время.

«Формой развития естествознания, поскольку оно мыслит, является гипотеза. Наблюдение открывает какой-нибудь новый факт, делающий невозможным прежний Способ объяснения фактов, относящихся к той же самой группе. С этого момента возникает потребность в новых способах объяснения, опирающегося сперва только на ограниченное количество фактов и наблюдений. Дальнейший опытный материал приводит к очищению этих гипотез, устраняет одни из них, исправляет другие, пока, наконец, не будет установлен в чистом виде закон» [5] Ф. Энгельс. Диалектика природы. М., Госполитиздат, 1952, стр. 191. .

Работы астрономов, геологов и других ученых над строением и развитием небесных туманностей, звезд, Солнца, планет солнечной системы с их спутниками и нашей Земли позволяют с достаточной вероятностью установить общую картину тех изменений, которым подвергалась наша Земля в течение первых миллионов лет ее существования.

Зародилась она в составе одной из спиральных туманностей, подобной одной из ныне существующих на небо. Туманности эти состоят из быстро движущихся газовых частиц, имеющих более или менее однородное строение. В составе туманностей спектроскоп не обнаруживает линий спектра, по которым можно было бы судить о присутствии здесь определенных химических элементов. Нет ни углерода, ни кислорода, ни азота. Постепенно эта масса первичной материи, сжимаясь и сближая свои частицы, превратила часть энергии этих быстро движущихся частиц в лучистую энергию и приобрела свойства белой звезды. Около 1920 г. очень стройной казалась гипотеза Локайера, выведенная им из анализа звездных спектров. Локайер полагал, что при повышении температуры идет распад вещества до первичной материи, а при охлаждении происходит вновь созидание элементов из этой материи. Поэтому он думал, что на очень горячих космических телах есть только один элемент, именно протоводород, по мере охлаждения к нему присоединяется гелий, затем «протометаллы», еще позднее углерод, азот, кислород и кремний, при дальнейшем охлаждении появляются самые металлы, а протоэлементы исчезают. Согласно этой гипотезе схема звездной эволюции отвечала схеме эволюции химических элементов.

Позднее индийский ученый Мег-Над-Сада показал, что протоэлементы Локайера — не что иное, как ионизированные газы. При температуре в 12 000° ионизируются магний и кальций, а при температуре в 25 000° ионизируются даже водород и гелий.

Теперь почти единогласно признано, что вселенная построена преимущественно из тех же 92 элементов, которые входят в состав Земли. По словам А. Е. Ферсмана (Геохимия. т. I, 230), часть мирового процесса — от спиральных туманностей до белых звезд — рисуется в свете явлений создания более тяжелых атомов. Группировка водорода в гелий и сочетание гелиогрупп вместе являются источником огромных нагреваний, конденсации материи и накопления более тяжелых атомов. Синтез гелиевых групп из водорода идет с огромным выделением тепла. Получаемые из этого синтеза сочетания оказываются необычайно прочными элементами. Это — атомы, построенные из гелиогрупп и обладающие атомными весами, «ратными 4. Они обладают наибольшей распространенностью и устойчивостью атомов. Таковы гелий, углерод, кислород, магний, кремний, сера, кальций, железо и некоторые другие. Позднейшее развитие идет уже по линии образования сложных соединений. Так, кремний, вступая в разнообразные соединения с другими элементами, дает силикаты, составляющие основу всего мира минералов.