Яблони на Марсе - Чирков Юрий Георгиевич. Страница 4

Ответ на этот вопрос дал Юлиус Майер.

Майер (1814–1878) — немецкий врач, физиолог и физик, сын аптекаря. Медицина (практика в парижских клиниках) его не прельщала, он нанялся врачом (здесь было мало дел и можно было всласть поразмышлять) на судно, идущее на Яву. В тропиках заметил изменение цвета крови у своих пациентов (темная венозная кровь человека, попавшего из умеренного климата в тропики, становится почти столь же красной, как и артериальная). Пришел к выводу: существует связь между потреблением пищи и образованием тепла в живом организме — идея закона сохранения энергии была им схвачена! Опередив Джоуля и Гельмгольца, стал писать статьи, но его богатые идеи не были оценены. Споры о приоритете, научная травля, многие просто отрицали открытый Майером закон, смерть двух детей привели к тому, что в 1850 году он пытался покончить с жизнью: выбросился из окна с четвертого этажа, но и тут потерпел неудачу, остался хромым на всю жизнь. При подстрекательстве родственников в здравом уме был помещен в психиатрическую лечебницу, ему приписали манию величия, где его пытались излечить (врачи врача!) от необычных взглядов на мир, применяя жестокие и примитивные меры лечения. Сломленный жил после этого так тихо и уединенно, что многие считали его давно умершим, публично говорили и писали об этом. Признание и слава пришли слишком поздно, к концу жизни, когда у него в них уже не было особой нужды.

…Майер на корабле «Ява» приближался к Индонезии. Густой, пряный океан тропической растительности, этот буйный разгул зеленой стихии поразил воображение вчерашнего студента. Что происходит с лучом света, упавшим на зеленый лист? Он же не может исчезнуть там бесследно? Вновь и вновь на ум приходит то, о чем он размышлял все последние годы.

В 1845 году в работе «Органическое движение в его связи с обменом веществ» ученый подвел итоги своим долгим раздумьям, сформулировав закон сохранения энергии. Не забыл Майер зеленый лист и солнечные лучи. Он писал: «Природа поставила себе задачей перехватить на лету притекающий на Землю свет и превратить эту подвижнейшую из сил в твердую форму, сложив ее в запас. Для достижения этой цели она покрыла земную кору организмами, которые, живя, поглощают солнечный свет… Этими организмами являются растения…»

Вот, оказывается, каково предназначение растений: превращать энергию солнечного луча в иную форму энергии — химическую, запасенную (пища зверей, человека, микробов) в листьях кустарников и трав, стеблях, стволах деревьев.

Теперь наконец мы готовы к точным формулировкам.

hν + CO₂ + H₂O 

 C(H₂O) + O₂

Вот оно, это внешне простенькое суммарное уравнение фотосинтеза, отражающее усилия многих поколений ученых. Стрелка, указывающая вправо — подобными символами химики обычно обозначают направление хода реакции, — показывает, как растения запасают солнечную энергию, как в зеленом листе под воздействием световых квантов (hν) углекислота (CO₂) и вода (H₂O) преобразуются в углеводы C(H₂O) и кислород (O₂). Это и есть собственно фотосинтез. Стрелка, указывающая влево, говорит о том, что может идти и обратный процесс — дыхание. Оно осуществляется в клетках животных и человека. Вместе фотосинтез и дыхание образуют замкнутый круг или Великий Цикл. А движет этот цикл, запускает его космический источник энергии — Солнце, его лучи.

Какая поразительная картина открылась глазам ученых! Как ладно подогнано все в этом мире! Оказывается, углекислый газ, кислород и лучи Солнца — вот ключи к вечной молодости всего сущего на нашей планете. Великий Цикл. Ежегодно зеленый покров Земли запасает миллиарды тонн углерода (из углекислого газа атмосферы) и освобождает миллиарды тонн живительного кислорода. Им дышит все живое, оно же перерабатывает кислород снова в углекислый газ — пищу растений. И эта карусель жизни (с настоящими — не из фанеры! — лошадьми, верблюдами, жирафами) ежегодно совершает свой круговорот.

Глава 2

Сказ о зеленом головастике

«Почему и зачем растение зелено?» — так называлась одна из работ Климента Аркадьевича Тимирязева (1843–1920), посвятившего всю свою жизнь изучению фотосинтеза. Немало лет прошло с тех пор, одержаны замечательные научные победы, разработана невиданная для тех времен, облегчающая исследования научная аппаратура. А дать исчерпывающий ответ на этот, казалось бы, простой вопрос наука все еще не может…

Голландец Антони ван Левенгук (1632–1723) не был ученым в строгом, нынешнем смысле этого слова. Занимался торговлей (мануфактура и галантерея), а свой досуг использовал для шлифовки оптических стекол. В деле этом достиг он такого совершенства, что изготовленные им линзы, которые он вставлял в металлические держатели с прикрепленной к ним иглой для насаживания объекта наблюдения, давали 150–300-кратные увеличения.

Так, в 1674 году Левенгук смастерил первые образцы микроскопа. И тут страсть разглядывать скрытую дотоле от глаз человека часть Вселенной всецело овладела голландским купцом. А человек это был пытливый и неугомонный. Все, что попадалось ему под руку, Левенгук тут же тащил к микроскопу. И волос, и крылышко мухи, и кусочек ткани, и бумагу, и капельку дождевой воды… Свои наблюдения-открытия Левенгук описывал в научных статьях-письмах, посылая их в Лондонское Королевское общество, членом которого стал с 1680 года.

Естественно, Левенгук не прошел мимо зеленого листа. В растительной ткани, ее клеточках, он разглядел крохотные зеленые скопления частиц. В 1698 году, говорят, когда Левенгука посетил Петр Первый, голландец и русскому царю дал поглядеть через линзу на таинственные зеленые шарики…

Левенгук одним из первых наблюдал хлорофилл. Но получили его и, главное, дали ему имя французские химики Пьер Пельтье (1788–1842) и Жозеф Каванту (1795–1877). Именно они нарекли «листозелень» (словечко, придуманное Тимирязевым) хлорофиллом (от греческих «хлорос» — зеленый и «филлон» — лист).

Пельтье и Каванту были профессиональными фармацевтами, а значит, и химиками. Из листьев растений, из трав, коры деревьев, из корней они извлекали исцеляющие начала. Особенно прославило их открытие хинина: верного средства против малярии. Так, возясь с листьями, видимо, попутно, не придавая этому слишком большого значения, Пельтье и Каванту (в 1817 году они опубликовали «Заметку о зеленой материи листьев») и открыли хлорофилл.

Опыт с выделением хлорофилла прост и доступен каждому. Стоит залить свежие зеленые листья спиртом, и вы заметите, что спирт окрасится в зеленый цвет, а листья станут бесцветными. Эту нехитрую операцию и проделали Пельтье и Каванту. Но, кроме того, они промыли полученную полужидкую зеленую массу водой (удалив при этом водорастворимые примеси), а затем просушили ее и получили зеленый порошок.

Разделить пигменты, получить хлорофилл в чистом виде удалось русскому ученому Михаилу Семеновичу Цвету.

Цвет (1872–1919) — ботаник, физиолог и биохимик, сын итальянки и русского интеллигента, не поладившего с царским режимом. Родился в Италии, учился в Швейцарии, долгое время жил в Польше (она была тогда частью Российской империи), умер в России (в Воронеже). Он был поэтом (магистерская диссертация его начиналась словами: «Своеобразный таинственный процесс, происходящий в хлорофилловом зерне под прибоем световых волн…»), а дал толчок изобретению приборов, которые сейчас можно найти на любом заводе, связанном с химической промышленностью.