|
Альманах «ЭВРИКА» Часть 4 ДЕЛЬФИН ПАСЕТ СЕЛЕДКУ
САКСАУЛ В АНТАРКТИДЕ?
К ученым Ботанического института имени В. Л. Комарова Академии наук СССР приезжают за консультацией самые разные специалисты. И все-таки они были несколько удивлены, когда к ним за помощью обратились... пограничники.
Пограничники рассказали, что служебные собаки, взяв след, уверенно преследуют нарушителей ночью. Но утром, после восхода солнца, овчарки словно бы утрачивают чутье — ведут себя неуверенно, сбиваются со следа.
Казалось бы, какая может быть связь между тонкостями пограничной службы и проблемами ботаники? Но точки соприкосновения стали проясняться, когда гости заговорили о такой уникальной способности растений, как фотосинтез.
Побуждаемые энергией солнечных лучей, они умеют извлекать из воздуха углекислый газ. И таким образом запасают углерод в виде углеводов, жиров и белков — этой пищи для всего сущего на земле. А взамен выделяют в атмосферу живительный кислород, которым дышит все живое.
Но это лишь одна сторона жизни растений: они, как и все живое, еще и дышат — поглощают кислород и выделяют углекислоту. Причем ночью, лишенные света, они, естественно, могут только дышать. И лишь с восходом солнца, когда включается фотосинтез, начинают выделять кислорода больше, чем поглощают.
Сопоставив это явление с поведением собак, пограничники задумались: может быть, главный виновник их бед именно фотосинтез? Кислород, который начинал бурно выделяться с восходом солнца, мог окислять сохранившиеся на листьях, цветах и стеблях растений пахучие вещества. И следы нарушителей границы как бы растворялись в воздухе.
Эту гипотезу и принесли пограничники на суд ученых. Но они хотели не просто утвердиться в своей правоте, но и получить практические рекомендации: как бороться с этим явлением?
Консультировали пограничников в Ботаническом институте сотрудники лаборатории экологии и физиологии фотосинтеза. Выбор на них пал не случайно. Руководитель лаборатории профессор Олег Вячеславович Заленский начал подобные исследования еще в довоенные годы. В 1940 году с помощью группы одесских альпинистов он поднял научные приборы в горы Восточного Памира. Сюда же, на высоту 6000 метров, были доставлены проростки ячменя и пшеницы.
Изучая, как идет фотосинтез в горах, ученый обнаружил важную закономерность: интенсивность этого процесса повышалась с ростом высоты над уровнем моря.
Уже эти исследования были проведены отнюдь не ради «чистой» науки. В те годы перед учеными была поставлена задача: помочь освоить высокогорные долины Памира для подсобного земледелия.
Позже, перебравшись с Памирской биологической станции в Ленинград, Заленский стал организатором и руководителем многочисленных экспедиций. Они изучали фотосинтез на Таймыре и острове Врангеля, в Сибири и Средней Азии, в пустынных степях далекой Монголии.
Ученых в первую очередь интересуют крайности — экстремальные условия существования растений. В таких условиях, образно говоря на грани жизни и смерти, легче всего познать, как растения приспосабливают механизм фотосинтеза к тем или иным особенностям окружающей среды...
Высокогорный як, если быстро спустить его с гор, погибнет от разрыва сердца. Символ раскаленных пустынь — кактус — просто-напросто зачахнет во влажных условиях тропиков. С этой точки зрения морошка в Африке или саксаул в Антарктиде — чистой воды фантазия. И тем не менее нельзя не удивляться, как гибко и цепко растения приноравливаются к самым суровым и трудным условиям.
Всякий знает, что первые же заморозки могут «прихватить» листву у картофеля. А на Памире тот же картофель может сохранить свою ботву при ночных понижениях температуры до минус 7—8 градусов! Как ему это удается? Все дело в том, что обычно в процессе фотосинтеза сахара, содержащиеся в растительных клетках, превращаются в крахмал. А растения, выросшие на Памире, накапливают преимущественно только сахар, который прочно связывает воду. И тем самым резко снижает точку ее замерзания. Теперь, чтобы превратить ее в лед, нужны морозы посильнее. Поэтому-то растениям и не страшны ночные заморозки на Памире.
Жизнь ставит перед учеными все новые проблемы. Скажем, сейчас в невиданных масштабах осваивается север страны. Но его природа очень хрупка: вездеход процарапал следы в тундре — и нужны десятки лет, чтобы эти шрамы исчезли. Природа здесь нуждается в помощи. Но в какой? Этот вопрос обращен к науке. А возьмите проблему тенелюбивых растений...
Оказывается, есть и такие. Они страшатся яркого света, прячутся от него в нижних затененных ярусах таежных -ельников, лесостепных дубрав, тропических гилей. Но вот лес начинают рубить. И молодь, жизнь которой складывалась в тени, неожиданно лишенная' защиты от света, может погибнуть. Спрашивается: как с учетом данных о1 фотосинтезе тенелюбов надо вырубать леса? Через дерево? Или узкими полосами? На эти вопросы должны дать ответ ученые.
Возьмите наши города, особенно крупные промышленные центры. Резкое ухудшение условий в них может стать причиной своего рода стресса у растений. Впервые его отчетливо наблюдали в начале века в Берлине, когда там ввели газовое освещение: при этом погибли столетние липы на знаменитой Унтер-ден-Линден. С этой точки зрения фотосинтез может служить хорошим индикатором стойкости растений, их терпимости к ухудшению внешних условий.
Кактусы словно верблюды умеют накапливать громадные запасы воды — до 2—3 тонн в одном растении! И потом крайне экономно расходуют ее. Этому помогает сама форма растений — многие кактусы «сложены» из шаров. А шар, как известно, среди, всех геометрических форм с тем же объемом обладает минимальной внешней поверхностью. Отсюда и минимальные потери влаги через оболочку.
Есть у кактусов и другая особенность: у них очень мало устьиц — тех отверстий в оболочке, через которые обычно испаряется вода. Но вот загадка: через эти же отверстия поступает и необходимый для фотосинтеза углекислый газ. А кактус, чтобы сохранить драгоценную влагу, днем вообще закрывает устьица. По логике, без сырья должен прекратиться и фотосинтез. А он идет! За счет чего? Оказалось, что кактусы открывают устьица по ночам, когда влажность окружающего воздуха увеличивается. И, соответственно, резко уменьшаются потери влаги. В эти-то часы они и запасают впрок углекислый газ, чтобы днем, под лучами солнца пустить его на «переработку».
Может быть, подобные тонкости фотосинтеза заинтересуют инженеров, подскажут им, как создать аппараты для очистки воздуха городов от индустриальных выбросов? С фотосинтезом связана и другая заманчивая идея: не исключено, что в будущем он ляжет в основу производства искусственной «небесной» нефти — из углекислоты воздуха. Но это уже проблемы за гранью сегодняшнего дня.
|
