Спектральный анализ хлорофилла открыл нам очень важную тайну работы зеленого листа. Какую? Об этом будет сказано немного позднее.
А сейчас поговорим о том, какую роль играет зеленый лист в нашей жизни.
Почему мы стараемся озеленить города и поселки? Это известно каждому: растения очищают воздух — они поглощают углекислоту и выделяют живительный кислород.
Но об этой очень важной функции зеленого листа узнали не так уж давно. Было время, когда для ученых совсем не ясен был вопрос: откуда в воздухе берутся неиссякаемые запасы кислорода?
Мы дышим: вдыхая кислород, мы выдыхаем углекислый газ. Горят дрова, уголь, при горении также поглощается кислород и выделяется углекислый газ.
Куда же девается «испорченный» воздух? Откуда вновь и вновь появляется кислород? Ведь никаких запасов, как бы ни были они велики, не хватило бы при таком расходе. А между тем незаметно, чтобы состав воздуха менялся, перенасыщался углекислым газом. Его всегда немного в воздухе — сотые доли, и в кислороде нет недостатка. Кислорода вполне хватает миллиардам живых существ, населяющих нашу планету.
Над этим вопросом задумывались ученые. Для того чтобы разгадать тайну, они ставили опыты.
В стеклянную банку, где на донышке была налита вода, они ставили огарок свечи и прикрывали ее стеклянным колпаком. Воздух извне туда не мог проникнуть, края колпака были погружены в воду.
Свеча горела не долго. Она потухла, потому что под колпаком исчерпался кислород, а новые порции его не поступали. Воздух под колпаком насытился углекислотой.
А если вместо свечи под колпак поместить растение, что с ним будет? Ученые подозревали, что в процессе очищения воздуха участвуют растения. Но это еще нужно доказать.
Несколько дней стояло в воде под колпаком растение и не только не увяло, но напротив — продолжало развиваться. Что же произойдет, если теперь зажечь под колпаком свечу? Долго ли она будет гореть?
Огонек светил долго, пока не сгорела вся свеча.
Что же произошло? По-видимому, воздух под колпаком в присутствии растения изменился. Свеча при горении насыщала его углекислым газом, который, надо думать, поглощало растение, выделяя необходимый для горения кислород.
Ну, а что, если под колпак с растением поместить не свечу, а живое существо — скажем, мышь? Как она себя будет чувствовать?
Ученый посадил мышь, прикрыл ее колпаком и стал наблюдать. Мышь, по-видимому, не испытывала недостатка в кислороде. Она дышала, двигалась, жила, не проявляя ни малейшего неудовольствия.
Отлично! Значит, действительно зеленые растения поглощают углекислый газ и выделяют в воздух кислород.
Это было замечательное открытие. Оно показало, какую огромную роль играют в нашей жизни зеленые растения. Оно показало, что зеленый лист вовсе не бесполезный наряд, как думали раньше.
Ученые тщательно исследовали зеленый лист.
Зачем растению нужен углекислый газ, было известно давно. Углекислота содержит углерод, а углерод — важнейшая часть растения, его основа. Из углекислого газа в соединении с водой получаются углеводы: сахар, крахмал, клетчатка.
Предполагали, что углекислый газ впитывают из почвы корни.
Но это предположение оказалось неверным. Опыты показали, что этот газ добывают листья из воздуха. Он проходит через устьица, и через них же лист выделяет в воздух кислород.
Замечено было, что работает зеленый лист только на свету. Если света недостаточно или нет совсем, то растение не выделяет кислорода.
Но что при этом происходит в самом листе?
Ученые брали зеленый лист, накрывали его черной плотной бумагой. Черный цвет, как известно, поглощает все лучи солнечного спектра. А в одном или в нескольких местах бумаги делали отверстия, чтобы там солнечные лучи падали прямо на лист.
Через некоторое время ученые снимали черную бумагу и рассматривали лист под микроскопом. В тех местах, где его закрывала бумага, в хлорофилле не было никаких изменений. Но там, где через отверстия на лист падал луч солнца, появились бесцветные палочки и крупинки.
Тогда лист клали в спирт. Спирт становился ярко-изумрудным, а лист бесцветным. Его поливали раствором йода, и в тех местах, где были замечены крупинки, он становился темно-фиолетовым. Значит, крупинки эти не что иное, как крахмал. Только крахмал под воздействием раствора йода окрашивается в фиолетовый цвет.
Вспомните: крахмал появлялся лишь в местах, открытых для солнечных лучей. Там же, где черная бумага закрывала лист, крупинок крахмала не было. Значит, опыт доказывал, что крахмал в зеленом листе образуется только на свету.
Каким образом это происходит? Какие процессы совершаются в зеленом листе?
Раньше ученые предполагали, что в зеленом листе углекислый газ разлагается на кислород и углерод. Кислород уходит через устьица, а углерод, соединяясь с водой, которая всегда есть в клетках, образует нерастворимый крахмал, который затем легко превращается в растворимый сахар.