Если солнечный спектр, который мы
наблюдаем в спектроскопе, спроектировать на экран, то можно изучать скорость фотосинтеза в разных лучах — синих, желтых,
зеленых, красных.
Впервые интенсивность фотосинтеза
в различных лучах спектра исследовал физик В. Добени. В 1836 году он сделал очень важное открытие: зеленый лист может осуществлять
фотосинтез в отдельных лучах спектра, причем в зависимости от характера лучей он идет с неодинаковой скоростью.
Но вот на вопрос, в каких именно
лучах спектра фотосинтез протекает наиболее интенсивно, В. Добени ответил неправильно. И виной тому методические погрешности
при проведении эксперимента.
Во-первых, ученый получал те или
иные лучи, пропуская солнечный свет через цветные стекла или окрашенные растворы. Во-вторых, он применял очень примитивный
метод учета интенсивности фотосинтеза.
Ученый поместил отрезок побега водного
растения элодеи в пробирку с водой срезом вверх и считал, сколько пузырьков кислорода отрывается с поверхности среза за единицу
времени.
Добени пришел к выводу, что интенсивность
фотосинтеза пропорциональна яркости света, а наиболее яркими лучами в то время считались желтые.
Этой же точки зрения придерживались
Джон Дрепер (1811 —1882) и физиологи растений Ю. Сакс и В. Пфеффер.
В 1846 году Дрепер изучал интенсивность
фотосинтеза в различных лучах спектра, испускаемых спектроскопом, и пришел к тому же заключению, что и Добени. Между тем
утверждение противоречило закону сохранения энергии.
Ведь желтые лучи незначительно поглощаются
хлорофиллом. Могут ли они быть главной движущей силой процесса фотосинтеза? Такова была обстановка в области изучения фотосинтеза,
когда к исследованиям в этой области приступил К. А. Тимирязев.
Он утверждал, что яркость лучей зависит
от субъективного восприятия света глазом (синие лучи кажутся нам неяркими, а желтые наоборот) и потому не может определять
интенсивность усвоения углекислого газа зелеными растениями.
Наиболее деятельными в процессе фотосинтеза
могут быть только те лучи, которые поглощаются хлорофиллом. Главной причиной ошибки Дрепера он считал недостаточную чистоту
отдельных участков спектра, возникшую из-за широко открытой щели спектроскопа. Увеличивать же щель спектроскопа приходилось
для усиления интенсивности светового потока, иначе фотосинтез с помощью примитивных методов не обнаруживался.
Для того чтобы иметь возможность
работать с узкой щелью спектроскопа, необходимо было создать принципиально новые, значительно более чувствительные методы
учета скорости этого процесса. Сконструированные К. А. Тимирязевым приборы позволяли резко повысить точность исследований.
В восьмидесятых годах прошлого столетия
химик Пьер Эжен Марсель Вертело говорил К. А. Тимирязеву, что каждый раз он привозит в Париж новый метод анализа газов, в
тысячу раз более усовершенствованный. С помощью этой аппаратуры К. А. Тимирязев убедительно показал, что наиболее активно
фотосинтез идет в красных лучах спектра, которые, как уже отмечалось, интенсивнее других поглощаются хлорофиллом.
По направлению к зеленой части спектра
интенсивность фотосинтеза ослабевает. В зеленых лучах она минимальная. И это вполне понятно: ведь они хлорофиллом почти не
поглощаются. В сине-фиолетовой части наблюдается новый подъем интенсивности фотосинтеза.
Таким образом, Тимирязев установил,
что максимум усвоения листом углекислого газа совпадает с максимумом поглощения света хлорофиллом. Иными словами, он впервые
экспериментально доказал, что закон сохранения энергии справедлив и по отношению к фотосинтезу.
Зеленый цвет растений отнюдь не случаен.
В процессе эволюции они приспособились к поглощению именно тех лучей солнечного спектра, энергия которых наиболее полно используется
в ходе фотосинтеза.
Современная наука подтвердила правильность
взглядов К. А. Тимирязева относительно исключительной важности для фотосинтеза именно красных лучей солнечного спектра.
Оказалось, что коэффициент использования
красного света в ходе фотосинтеза выше, чем синих лучей, которые также поглощаются хлорофиллом. Красные лучи, по представлениям
К. А. Тимирязева, играют основополагающую роль в процессе мироздания и созидания жизни.
В статье-притче "Красное знамя",
написанной им в июне 1917 года, читаем: «Если красный цвет является фактическим признаком, выражением работоспособности света
в творческом процессе созидания жизни, то не следует ли признать его самой подходящей эмблемой, выражением работоспособности
света знания, света науки?».
Интересно в связи с этим отметить,
что в государстве древних инков красный цвет почитался священным.
"Интересные факты"
- В мире более 2500 разновидностей грибов.
- В одном растении полыни горькой около 100 тысяч семян.
- Семена красного дерева настолько малы, что 123 000 семян весят всего 1 фунт (453,6 г). То есть одно семя красного
дерева весит примерно 0,0036 грамма.
- В одном кубическом футе морской воды может содержаться до 6 миллионов диатомовых водорослей.