Мистер Томпкинс внутри самого себя. - Гамов Г.
ISBN 5-7029-0343-9
Скачать (прямая ссылка):
304
Мистер Томпкинс внутри самого себя
собой не просто влажный песок. Она содержит также небольшие количества различных солей и органических веществ, образовавшихся в результате разложения некогда существовавших растении.
— Ты имеешь в виду окаменевшие деревья? — попробовал уточнить мистер Томпкинс.
— Нет, нет! Окаменевшее дерево — это самый настоящий минерал. Исходные органические соединения, некогда содержавшиеся в древесине, были замещены в особых условиях неорганическими кремниевыми соединениями. Окаменевшее дерево сохраняет форму ствола дерева, упавшего миллионы лет назад, но от первоначального химического состава древесины в нем ничего не осталось. Если растолочь кусок окаменевшего дерева и смешать получившийся порошок с водой, то хорошей почвы не получится. Для развития растений жизненно важную роль играют крохотные количества органических веществ от предсущест-вовавших растений и солей, которые остаются в золе, после того, как сгорят дрова. Но основная масса развивающегося растения образуется из содержащейся в воздухе двуокиси углерода и воды в почве.
— Трудно поверить, — признался мистер Томпкинс сыну, — что основная масса тела растения берется из воздуха, а не из почвы.
— Попробуй взглянуть на это с иной точки зрения, — предложил Уилфред. — Представь себе, что у тебя в саду растет могучий дуб. Если его толстый ствол и ветви образовались из атомов почвы, на которой растет дуб, то в земле вокруг дуба должна была бы образоваться яма, тогда как никаких ям вокруг дубов не образуется.
Мистер Томпкинс вынужден был признать аргумент сына весьма убедительным.
— А откуда берется двуокись углерода в воздухе? — поинтересовался он.
— Отчасти она образуется при лесных пожарах, гниении отмерших растений и дыхании животных, но главным образом при вулканических извержениях, которые также выбрасывают в атмосферу из недр Земли различные соединения фосфора и серы, необходимые для жизни. Разумеется, поглощаемая растениями двуокись углерода непрерывно разлагается с выделением свободного кислорода. Но если бы в какой-нибудь катастрофе, например, в результате ядерной войны, вся растительность на нашей планете оказалась уничтоженной, то содержащийся в воздухе кислород постепенно израсходовался бы на всевозможные процессы окисления, и поскольку запас кислорода не пополнялся бы
Озеро мечтаний
305
за счет фотосинтеза в листьях растений, наша атмосфера превратилась бы в смесь азота и двуокиси углерода. Как показали последние исследования, атмосфера Марса отличается высокой концентрацией двуокиси углерода при полном отсутствии свободного кислорода, что свидетельствует об отсутствии растений и, следовательно, животных на этой планете.
— Мне приходилось слышать, что в растениях происходит процесс, который называется фотосинтезом и приводит к выделению свободного кислорода, — заметил мистер Томпкинс, — но должен признаться, что до сих пор я не знаю, как именно происходит фотосинтез.
— Весь фокус с превращением воды и двуокиси углерода с помощью света в сложные органические вещества растения проделывают с помощью особого зеленого вещества хлорофилла, которое придает растениям их характерную окраску, — пояснил Уилфред. — Если взглянуть на листья растений под микроскопом, то можно увидеть, что каждая клетка содержит зеленые частицы, называемые хлоропластами, а те в свою очередь состоят из еще меньших структурных единиц, которые называются гранами. Эти граны, или фабрики по переработке солнечной энергии, содержат хлорофилл и, так сказать, оперативную группу ферментов, помогающих хлорофиллу справляться с возложенной на него миссией.
С химической точки зрения фотосинтез представляет собой процесс, обратный дыханию или обычному горению. В процессе горения сложные органические молекулы (состоящие главным образом из углерода и водорода) вступают в реакцию с атмосферным кислородом, в результате которой выделяется энергия и образуются простые молекулы двуокиси углерода и воды. В процессе фотосинтеза, наоборот, молекулы двуокиси углерода и почвенной воды, соединяясь, образуют сложные органические молекулы, а избыток кислорода уходит в атмосферу. Но в то время как процесс горения легко происходит сам по себе, поскольку соответствует естественному направлению химических реакций, фотосинтезу приходится, так сказать, взбираться в гору. Чтобы построить молекулы органических соединений, необходимо отщепить атомы водорода от атомов кислорода в молекулах воды и присоединить в определенных пропорциях к молекулам двуокиси углерода. Поскольку на разрыв химической связи между водородом и кислородом в воде уходит больше энергии, чем высвобождается при присоединении атома водорода к атому углерода, процесс требует затрат внутренней энер-
306
Мистер Томпкинс внутри самого себя
гии. Образующиеся в результате фотосинтеза молекулы органических веществ обладают более сложной структурой, чем молекулы воздуха и воды, поэтому фотосинтез требует также подвода негативной энтропии. Поставщиком энергии и негативной энтропии служат солнечные лучи.
