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 (C₆H₁₂O₆), 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, может высвобождаться в процессе дыхания, при котором глюкоза окисляется до двуокиси углерода и воды. Дыхание, таким образом, представляет собой химический процесс, обратный фотосинтезу.

Рис. 1.1. Зеленое растение - главное звено, связывающее человека с солнечной энергией

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 назад. 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.