Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 4)

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.

10.«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 С₄₀Н_5бО₂. 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.

Прежде всего приготовьте вытяжку антоцианов. С этой целью листья бересклета или какого-то другого растения, окрашенные осенью в красные или фиолетовые тона, измель­чите ножницами, поместите в колбочку, прилейте воды и нагрейте на спиртовке Вскоре раствор станет красновато-си­ним от присутствия антоциа­нов. Полученную вытяжку пиг­ментов налейте в две пробирки. В одну добавьте слабой соля­ной или уксусной кислоты, а в другую — раствор аммиака.

Под действием кислоты раст­вор станет розовым, тогда как в присутствии щелочи — в за­висимости от количества и концентрации этой щелочи — зеленым, синим и желтым.

Антоцианы, как и каротиноиды, более устойчивы к низ­ким температурам, чем хлоро­филл. Поэтому они и обна­руживаются в листьях осенью. Исследователи установили, что образованию антоцианов способствуют высокое содер­жание Сахаров в раститель­ных тканях, сравнительно низ­кая температура и интенсив­ное освещение.

Увеличение содержания сахаров в осенних листьях про­исходит за счет гидролиза крахмала. Это имеет важное значение для транспортировки ценных питательных веществ из отмирающих листьев во внутренние части растений. Ведь сам крахмал нетранспор­табелен в растении. Однако скорость оттока образующихся в результате его гидролиза Сахаров из листьев при низких температурах невелика. Кро­ме того, при падении темпе­ратуры ослабляется дыхание растений и, следовательно, лишь незначительное количе­ство Сахаров подвергается окислению. Все эти факторы благоприятствуют накоплению в растительных тканях Саха­ров, которые начинают исполь­зоваться в синтезе других веществ, в частности антоци­анов.

О превращении избытка сахаров в антоцианы свидетель­ствуют и другие факты. Ес­ли у виноградной лозы путем кольцевания (удаление части коры в виде кольца) затруд­нить отток продуктов фотосин­теза, то листья, расположен­ные выше кольца, через две-три недели приобретают крас­ный цвет из-за накопления антоцианов. При этом их об­разуется так много, что зеле­ная окраска хлорофилла ста­новится незаметной.

То же самое наблюдается не только при понижении температуры или кольцевании, но и при недостатке фосфора. Если, например, томаты вы­ращивать на питательном рас­творе, лишенном этого элемен­та, то нижняя часть листьев, а также стебли приобретают синий цвет. Дело в том, что при отсутствии фосфора в рас­тениях не может осущест­вляться процесс окисления Сахаров без соединения с остатком фосфорной кислоты молекула сахара остается не­активной. Поэтому в расти­тельных тканях происходит на­копление избыточных коли­честв Сахаров, которые исполь­зуются на синтез антоцианов. Увеличение содержания этих веществ ведет к посинению стеблей и листьев растений, испытывающих нехватку фос­фора.

Образование антоцианов за­висит также от интенсивнос­ти света. Если осенью вни­мательно приглядеться к яр­кой окраске деревьев и кустар­ников, то можно заметить, что багряный цвет имеют в основ­ном те листья, которые лучше всего освещены. Раздвиньте пылающий огненными красками куст бересклета, и вы увидите внутри желтые, бледно-желтые и даже зеленые листья. Во время дождливой и облачной осени листва дольше сохраняется на деревьях, од­нако она не так ярка из-за недостатка солнца. Преобла­дают желтые тона, обусловлен­ные присутствием каротиноидов, а не антоцианов.

Низкая температура также способствует образованию ан­тоцианов. Если стоит теплая погода, то лес изменяет свою окраску медленно, но едва ударит морозец, как сразу запылают осины и клены.

М. М. Пришвин в миниатю­ре «Светильники осени» писал: «В темных лесах загорелись светильники осени, иной лист на темном фоне так ярко го­рит, что даже больно смот­реть. Липа стоит уже вся черная, но один яркий лист ее остался, висит, как фонарь, на невидимой нити и светит».

11.Радуга флоры

Уж коли мы заговорили о пиг­ментах растений, следует рас­сказать и о причинах разно­образия окраски цветков.

Зачем цветкам их яркая, сочная окраска? В конечном счете для того, чтобы привлечь к себе насекомых-опылителей. Многие растения опыляются лишь определенными видами насекомых, поэтому окраска цветков часто зависит от того, для каких именно насе­комых предназначены цвето­вые сигналы. Дело в том, что в отношении цвета насекомые бывают довольно капризны. Скажем, пчелы, шмели, осы предпочитают розовые, фиоле­товые и синие цветки, а около . желтых обычно толкутся мухи. Красный же цвет многие насе­комые, наделенные не слишком совершенным зрением, путают с темно-серым. Поэтому в наших широтах чисто-крас­ные цветки довольно редки. Исключение — мак, но и его лепестки имеют примесь жел­того цвета; обычно именно этот оттенок и замечают пче­лы. Лучше других насекомых красный цвет различают ба­бочки — они-то, как правило, и опыляют красные цветки наших широт, например гвоз­дики. А вот среди тропиче­ских растений красный цвет более распространен, и от­части это связано с тем, что опыляют их цветки не насе­комые, а птицы: колибри или нектарницы, у которых зре­ние более развито.

Бывает, что у одного и того же растения окраска цветков с возрастом изменяется. Это хорошо заметно у ранневесеннего растения медуницы: розо­вый цвет ее молодых цветков сменяется по мере старения синим. Старые цветки меду­ницы пчелы уже не посеща­ют: они, как правило, опылены и нектара не содержат. И в этом случае смена окраски служит сигналом для насеко­мых — не теряйте времени даром!

А вот у гилии (США) — красивого растения из семей­ства синюховых, родственни­цы флоксов, произрастающей в горах штата Аризона (США), цветки первоначально имеют алый цвет, который, как уже отметили, привлекает птиц. Но когда колибри поки­дают горы, гилия меняет окрас­ку вновь появляющихся цвет­ков: они становятся бледно-красными или даже белыми.

Характеристики

Список файлов реферата