Фотосинтез - проще простого

абиогенном происхождении кислорода атмосферы, исключающем участие живых

организмов в этом процессе. Так, например, в верхних слоях атмосферы под

действием жесткого ультрафиолетового излучения молекулы воды могут

распадаться на водород и кислород. Водород, как более легкий газ,

преодолевает притяжение Земли и уходит в космос. В среднем около 10 %

появившегося в стратосфере водорода навсегда покидает нашу планету.

Следовательно, соответствующее количество кислорода, образовавшегося при

фотолизе молекул воды, остается без «напарника» и постепенно скапливается в

атмосфере.

Другой возможный путь поступления в атмосферу абиогенного кислорода —

извержение вулканов. Дело в том, что в газообразных выделениях вулканов

кислорода довольно много, иногда до 12— 15 % (после исключения паров воды и

кислотных газов).

Отметим, однако, что этот источник представляется все же не очень

существенным. По крайней мере нужны весомые доказательства и точные расчеты

вклада абиогенных источников в формирование атмосферы Земли, накопление в

ней кислорода.

Что же касается фотосинтезирующих организмов, то их участие в

накоплении кислорода очевидно. Если величину огромных запасов каменного

угля и некоторых других горючих ископаемых (например, торфа),

использованных человеком и находящихся еще в недрах Земли, подставить в

уравнение фотосинтеза, то можно рассчитать, сколько кислорода поступило в

атмосферу в результате жизнедеятельности растении, давших начало этим

полезным ископаемым.

Следует также учесть всю биомассу существующих ныне растений,

органическое вещество которых образовалось с выделением кислорода.

Но все это еще не самое главное. Первичные запасы кислорода не могли

быть созданы современными растениями или деревьями каменноугольного

периода, поскольку совершенно исключена, возможность их существования в

атмосфере, лишенной его.

Сторонники абиогенного происхождения кислорода на Земле, люди, как

правило, не искушенные в биологии, спрашивают: если сначала в атмосфере

Земли кислорода не было, то где же первые растения брали кислород для

дыхания? При этом они полагают, что своим вопросом нанесли нокаутирующий

удар ретроградам-биологам, придерживающимся традиционного взгляда на

природу атмосферного кислорода. Между тем ученые никогда не рассматривали

современную растительность в качестве источника накопления первичного

кислорода. В книге Э. Броды «Эволюция биоэнергетических механизмов»

обстоятельно проанализированы различные точки зрения по этому вопросу.

Автор пишет: «Никто не сомневается, что до появления у растений фотосинтеза

содержание свободного кислорода было незначительным... Единственным

источником свободного молекулярного кислорода был фотолиз водяных паров в

высших слоях атмосферы, который протекал под действием солнечного

коротковолнового ультрафиолета. Свободный водород, возникавший при этом,

постепенно диссипировал в пространство, оставляя в атмосфере кислород...

Количество фотолитически образованного кислорода, несомненно, было гораздо

ниже тех количеств кислорода, которые высвобождаются при фотосинтезе в наше

время за тот же промежуток времени».

Уже в очень древних геологических слоях Земли обнаружены синезеленые

водоросли (сейчас их чаще называют цианобактериями), которые и явились

накопителями первичного кислорода в атмосфере Земли. Вполне естественно,

что древние синезеленые водоросли не обладали способностью дышать и

механизм распада органических веществ в их клетках напоминал процесс

брожения.

В пользу того, что первоначально атмосфера Земли не имела кислорода,

свидетельствует факт существования в природе анаэробных организмов.

Любопытно отметить, что многочисленные реакции обмена аэробных организмов,

в том числе современных животныхи растений, включают большое количество

реакции анаэробного распада веществ. Создается впечатление, что организмы,

приспособившись изначально обходиться без кислорода, упорно сохраняют свою

привычку.

Итак, первичные синезеленые водоросли образовали органические вещества

и кислород. Разрушение органического вещества происходило в анаэробных

(бескислородных) условиях, что и привело к накоплению значительных

количеств кислорода.

Что касается современной растительности, то, как уже отмечалось, ее

вклад в пополнение кислородного запаса на Земле весьма незначителен,

поскольку подавляющее большинство живых организмов окисляет органические

вещества только с его помощью. При этом устанавливается относительное

равновесие: сколько кислорода выделяется в ходе фотосинтеза, столько же его

поглощается при окислении образованного органического вещества.

Из сказанного вовсе не следует, что нужно и дальше безжалостно вырубать

на Земле леса, все равно, дескать, от них нет проку с точки зрения

накопления кислорода. Напротив, нам следует предпринять все возможные меры

к расширению площади зеленых насаждении. Дело в том, что в современную

эпоху очень резко возросла роль растении в очистке природной среды от

токсических примесей, выделяемых транспортом, заводами, фабриками и т. д.

«Лес, точно терем расписной, лиловый, золотой, багряный...»

Изменение окраски листьев — одна из первых примет осени. Много ярких

красок в осеннем лесу! Березы, ясени и липы желтеют, розовеют листья

бересклета, пунцово-красными становятся узорные листья рябины, оранжевыми и

багряными листья осин. Чем же обусловлено это цветовое многообразие?

В листьях растений наряду с зеленым хлорофиллом содержатся другие

пигменты. Для того чтобы убедиться в этом, проделаем простой опыт. Прежде

всего приготовим вытяжку хлорофилла, как это было описано нами выше. Вместе

с хлорофиллом в спирте находятся также желтые пигменты. Чтобы разделить их,

небольшое количество спиртовой вытяжки (около двух миллилитров) нальем в

пробирку, добавим две капли воды и около 4 миллилитров бензина. Вода

вводится для того, чтобы легче происходило расслоение двух жидкостей.

Закрыв пробирку пробкой или пальцем, следует энергично встряхнуть ее.

Вскоре можно заметить, что нижний (спиртовой) слой окрасился в золотисто-

желтый цвет, а верхний (бензиновый) — в изумрудно-зеленый. Зеленая окраска

бензина объясняется тем, что хлорофилл лучше растворяется в бензине, нежели

в спирте, поэтому при встряхивании он обычно полностью переходит в

бензиновый слой.

Золотисто-желтая окраска спиртового слоя связана с присутствием

ксантофилла, вещества, нерастворимого в бензине. Его формула С40Н5бО2. По

химической природе ксантофилл близок к каротину, присутствующему в корнях

моркови, — С40Н56, поэтому их объединяют в одну группу — каротиноидов. Но

каротин также имеется в листьях зеленых растений, только он, как и

хлорофилл, лучше растворяется в бензине, поэтому мы не видим его:

интенсивно-зеленая окраска хлорофилла «забивает» желтый цвет каротина, и мы

не различаем его, как ранее ксантофилл в спиртовой вытяжке. Чтобы увидеть

каротин, нужно преобразовать зеленый пигмент в соединение, нерастворимое в

бензине. Этого можно достигнуть с помощью щелочи. В пробирку, где произошло

отделение ксантофилла, добавим кусочек щелочи (КОН или NаОН). Пробирку

закроем пробкой и тщательно взболтаем ее содержимое. После расслоения

жидкостей можно увидеть, что картина распределения пигментов изменилась:

нижний спиртовой слои окрасился в зеленый цвет, а верхний — бензиновый — в

желто-оранжевый, характерный для каротина.

Эти опыты наглядно свидетельствуют о том, что в зеленом листе

одновременно с хлорофиллом присутствуют желтые пигменты — каротиноиды.

При наступлении холодов образования новых молекул хлорофилла не

происходит, а старые быстро разрушаются. Каротиноиды же устойчивы к низким

температурам, поэтому осенью эти пигменты становятся хорошо заметными. Они

и придают листьям многих растений золотисто-желтый и оранжевый оттенок.

Каково же значение каротиноидов в жизни растений? Установлено, что эти

пигменты защищают хлорофилл от разрушения светом. Кроме того, поглощая

энергию синих лучей солнечного спектра, они передают ее на хлорофилл. Это

позволяет зеленым растениям более эффективно использовать солнечную энергию

для синтеза органического вещества.

Осенний лес окрашен, однако, не только в желтые тона. С чем связана

лиловая и багряная окраска листьев? Наряду с хлорофиллом и каротиноидами в

листьях растений имеются пигменты, которые носят название антоцианов. Они

хорошо растворимы в воде и содержатся не в цитоплазме, а в клеточном соке

вакуолей. Эти пигменты очень разнообразны по окраске, которая зависит в

основном от кислотности клеточного сока. В этом легко убедиться на опыте.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8