Жизнь зеленого растения - Гэлстон А.
Скачать (прямая ссылка):
3. Как учебник, представляющий ботанический раздел в годовом курсе биологии.
4. Как пособие для неспециалистов, желающих получить представление о жизни зеленых растений, которые нас окружают. В таком контексте читатель должен воспринимать общие объяснения различных жизненных процессов растения, Ле прибегая ни к соответствующим химическим данным, ни даже к рассмотрению ультраструктуры. Во всех четырех перечисленных случаях вопросы, приведенные в конце главы, рассчитаны на то, чтобы помочь читателю восстановить в памяти главные факты и должным образом оценить важность различных затрагиваемых в главе тем. К каждой главе приложен список рекомендуемой литературы. С его помощью заинтересованный читатель легко может отыскать и другие, более солидные литературные источники.
Зеленое растение — удивительное создание природы. Исследование сложных процессов, из которых слагается его жизнедеятельность, дарило каждому из нас радость на протяжении многих и многих часов. Мы позволяем себе надеять^ ся, что наша книга донесет до читателя хотя бы часть того энтузиазма, который пробуждает в нас этот предмет.
Нью-Хейвен, Коннектикут Итака, Нью-Йорк
А. Гэлстон П. Девис Р. Сэттер
Глава 1
Место зеленого растения в экономике природы
История жизни на Земле, так же как и история самой Земли, начинается с Солнца. Лишь недавно человек сумел овладеть- энергией, выделяющейся при взаимодействиях атомных ядер. Если не считать этого, то единственным источником энергии- почти для всех форм жизни является Солнце. Любой машине для работы необходим какой-нибудь источник энергии: в часах используется энергия сжатой пружины; на гидроэлектростанции— кинетическая энергия падающей воды; в автомобиле, работающем на бензине, — химическая энергия молекул горючего, высвобождающаяся в процессе их окисления. Необходима энергия и всем живым существам; они также извлекают ее из окисляемого «горючего», называемого в этом случае пищей.
Пищевые вещества по своей химической природе очень разнообразны, но некое общее представление об их свойствах мы можем получить, рассмотрев обычный пищевой продукт — простой сахар глюкозу (СбН^Об), в молекулу которого входят 6 атомов углерода, 12 атомов водорода и 6 атомов кислорода. Все сахара принадлежат к классу углеводов — химических веществ, названных так потому, что в их молекуле присутствует углерод, а водород с кислородом входят в нее в том же соотношении (2:1), что и в молекулу воды. Глюкоза образуется (с одновременным выделением газообразного кислорода) в реакциях фотосинтеза, протекающих в зеленой клетке, из двух простых веществ — двуокиси углерода и воды. Осуществляются эти реакции благодаря использованию энергии Солнца (рис. 1.1)> Энергия, запасенная в молекулах синтезированной глюкозы, мо-> жет высвобождаться в процессе дыхания, при котором глюкоза! окисляется до двуокиси углерода и воды. Дыхание, таким образом, представляет собой химический процесс, обратный фотосинтезу. ,
Когда зеленое растение растет, оно улавливает и запасает солнечную энергию. Питаясь зелеными растениями или мясом животных, которые едят зеленые растения, человек также зависит от Солнца, хотя и не столь непосредственно. Даже автомобили, работающие на бензине, и тепловые электростанции, в топках которых сжигается каменный уголь, потребляют «ископаемую» солнечную энергию, т. е. энергию, уловленную в процессе фотосинтеза организмами, жившими миллионы лет назади
Л <S
\ Энергия | !
\ <^Т \ Двуокись
\ Солнца) ' \ (jQg углерода
\ \ ' (из воздуха)
0>Те3
Кислород
+
Га чар
Кислород (выделяемый в воздух)
Вода (из почвы)
• главное звено, связывающее человека с солнеч-
Ряс. 1.1. Зеленое растение- ной энергией.
Не будь зеленых растений, выполняющих роль преобразователей солнечной энергии, почти вся жизнь на Земле прекратилась бы. Исключение составили бы разве что некоторые бактерии, добывающие необходимую им энергию путем окисления каких- нибудь необычных субстратов, например закиси железа. Однако даже и эти организмы зависят от солнечной энергии при фиксации углерода, который необходим им для построения собственного тела. Впрочем, они в любом случае составляют лишь ничтожную часть всех живых существ, населяющих нашу Землю.
СОЛНЦЕ КАК ТЕРМОЯДЕРНАЯ УСТАНОВКА
С конца второй мировой войны, т. е. с тех пор как были взорваны первые атомные бобмы, человек начал осваивать ту энергию, которая в огромных количествах выделяется при взаимодействиях атомных ядер. Атомная эра началась с воспроизведения реакций распада, приводящих к расщеплению тяжелых атомов, таких, как уран, на более легкие и на субатомные частицы. Теперь, однако, в исследованиях по атомной энергии
,1,008
1,008
1,008
причем в качестве промежуточных продуктов в этой последовательности реакций участвуют ядра других атомов. Точная масса каждого из четырех атомов водорода, участвующих в этом термоядерном синтезе, равна 1,008, а точная масса продукта синтеза — атома гелия — равна
4,003. Масса, вступающая в реакцию (4X1.008 = 4,032), оказывается, таким образом, больше массы продукта реакции (1X4,003 = 4,003), а это значит, что приведенное выше уравнение не сбалансировано. Разности масс (0,029) — ее называют дефектом массы — соответствует, по закону Эйнштейна, энергия Е = тс2, где Е — выделяющаяся энергия (в эргах), т. — дефект массы (в граммах) и с — скорость света (З^Ю10 см/с). Хотя эрг — очень малая единица (одна калория равна 40-106 эрг), из формулы Эйнштейна следует, что при превращении в энергию даже самых ничтожных количеств массы высвобождаются большие количества энергии. Согласно оценкам.
