big-archive.ru

Большой информационный архив

                       

Угольная кислота как господствующий источник углерода в живом веществе

Все живое вещество в конечном итоге в значительной части своей массы происходит из угольной кислоты атмосферы или угольной кислоты, растворенной в воде, так как это единственные источники, из которых оно извлекает потребный ему углерод.

Все другие источники углерода, которыми живое вещество может располагать в земной коре, и даже большая часть самой угольной кислоты генетически связаны с живым веществом же.

Правда, вулканические эманации, газы грязевых вулканов и многих минеральных источников и газы, связанные с тектоническими движениями, содержат два других газа — СН4 и СО, происхождение которых может быть иногда независимо от жизни, но количество их сравнительно незначительно.

Хотя существуют микроорганизмы, могущие жить на их счет и пользоваться ими для образования углеродных тел, они играют совершенно ничтожную роль по сравнению с большей массой живого вещества, углерод которого происходит из угольной кислоты.

Очевидность этого факта нам выяснилась в начале прошлого века. Важность атмосферы для питания зеленого растения и для образования его тела была признана, начиная с конца XVIII в., после работ над газами атмосферы Лавуазье, Пристлея, Кавендиша, Сенебье, Ингенхоуза. По-видимому, Ингенхоуз первый точно понял роль газообразной угольной кислоты.

Мы знаем теперь, что биогенное значение атмосферы было предвидено учеными — предшественниками современных идей — гораздо раньше появления больших работ конца XVIII в. над газами. Уже в XVII в. предугадывали существование органов питания в листьях. В 1723 г. С. Гельс, основываясь на этих указаниях, видел в газообразном теле вещество, потребное для жизни растений. В 1776 г. Д. Макбридж указал на угольную кислоту как на такое тело. Но ни он, ни Блэк, который исследовал роль угольной кислоты в природе и изучал ее свойства, не догадывались о ее составе, о присутствии в ней углерода. Этот факт был установлен только Лавуазье, который, таким образом, создал совершенно новые представления об истории углерода в биосфере.

Однако лишь с появлением в конце XVIII — начале XIX в. (1797—1804) больших работ женевца Т. де Соссюра значение угольной кислоты атмосферы как источника углерода для живого вещества было окончательно установлено.

Однако де Соссюр испытывал сомнения: он не понимал всего значения своего открытия. Он видел в угольной кислоте воздуха лишь главный источник углерода организмов.

Значение угольной кислоты воздуха как единственного источника углерода живого вещества было настоящим образом понято лишь 20—30 лет спустя.

Но мысль об основном значении углекислоты воздуха для создания тела организмов проникла в науку много раньше, в начале XIX столетия, в ложных, как мы видим теперь, теоретических построениях нашего академика Г. Парота и французского ботаника А. де Броньяра. Основание их ложных теорий было верное.

Лишь после 80—100-летней научной работы, после исследований Буссенго в 1830—1840 гг., было окончательно установлено исключительное значение угольной кислоты в образовании живого вещества. С тех пор в это представление внесены лишь незначительные исправления: открыты, например, микробы, могущие обходиться без СО2, использующие углерод метана и окиси углерода, выяснены более сложные жизненные реакции водных организмов.

Распайль в 1833 г. доказал способность водных организмов использовать угольную кислоту бикарбонатов и, кроме того, растворенную угольную кислоту. Весьма вероятно, что растения суши также используют угольную кислоту почвенных растворов.

Общее количество углекислоты — в воздухе и воде, — доступное растениям суши, превосходит 1014 т и, вероятно, достигает 1015 т.

Угольная кислота, так же как и вода, — тело, имеющее исключительную важность в земной коре. «Вода и угольная кислота — вещества, помещенные на поверхности нашей планеты слепыми силами космической эволюции, служат с максимальным эффектом тому, чтобы сделать устойчивым, длительным и сложным как самый живой организм, так и мир, его окружающий». Эти слова Л. Гендерсона дают ясное понятие об одном из наиболее характерных фактов химического строения нашей планеты. Угольная кислота, так же как вода, — тела единственное по своим свойствам среди всех других, и она так же приспособлена к жизни, как жизнь приспособлена к воде. Без угольной кислоты не было бы жизни. Угольная кислота вводится в живое вещество главным образом зелеными хлорофильными растениями. В окружающей нас природе существует чрезвычайно тесная и сложная зависимость между живым веществом и угольной кислотой. Весь организм приспособлен во всем своем строении к извлечению угольной кислоты и к ее переработке.

Способность извлечения из газообразной среды углекислоты. и ее переработки в углеродистые соединения зависит от множества условий и очень различна для разных организмов. Она меняется в тесной связи с экологическими условиями обитания организмов, различна для растений солнечных, любящих свет, и теневых, для разных классов и групп растений, может быть, в связи с разным характером их хлорофилла. Она меняется под влиянием интенсивности освещения, температуры, количества углекислоты в окружающей среде.

В общем, по-видимому, несомненно, что зеленые организмы, взятые в целом, способны извлекать и перерабатывать количества углекислоты, значительно превышающие ее среднее содержание в тропосфере.

В некоторых случаях можно говорить о важности углекислого удобрения. Увеличение органического вещества при таком «удобрении» не идет строго пропорционально увеличению количества углекислоты в воздухе.

Несомненно, количества углекислоты порядка 1•10-1 % по весу и даже больше в общем благоприятны для жизни, тогда как среднее ее количество в тропосфере близко к 3∙10-2 %, т. е. легко используются зелеными организмами количества углекислоты, в пять раз, а может быть, и в десять раз большие, чем существующие. Нигде мы не видим в земной коре количеств, углекислоты, заглушающих зеленую жизнь, и в то же время мы наблюдаем бесчисленные приспособления зеленых организмов к жизни с малыми ее количествами. Потенциальная сила живого вещества — извлекать и перерабатывать углекислоту в нужные для жизни вещества — значительно превышает реальную возможность ее претворения, существующую в биосфере.

Сейчас на суше, в полях и в лесах, открывается картина природы, указывающая на еще более тесную связь углекислоты с жизнью. Организмы — зеленая растительность суши — используют для строения своего тела, следовательно для создания живого вещества биосферы, главным образом углекислоту биохимического происхождения, углекислоту, созданную самой жизнью.

Уже де Соссюр в конце XVIII и в начале прошлого века ясно сознавал значение для жизни зеленых наземных организмов, выдвигая наряду с углекислотой воздуха углекислоту, выделяемую почвой. Сейчас работами последних лет это значение выявляется в таком масштабе, который не представлялся возможным прежним исследователям. По-видимому, правильно заключение Люндегорда, основанное на своих и чужих опытах, о том, что зеленая растительность перерабатывает и поглощает главным образом углекислоту, происходящую от дыхания почвы, и что углекислота тропосферы только регулирует ассимиляцию углекислоты зеленой растительности, служа резервуаром, откуда она ее черпает в случае недостачи. «Дыхание почвы» есть биохимический процесс, связанный с выделением углекислоты бактериями, почвенной микрофауной и грибами. Интенсивное размножение этих организмов тесно связано с интенсивным газовым обменом, с дыханием (т. е. с выделением СО2) мириадов мельчайших организмов, обитающих в тонком слое почвы, главным образом в пределах от 5 до 15 см глубины. Этот небольшой слой в 10 см имеет решающее значение в истории жизни на суше.

Совершенно иную картину, однако, представляет жизнь гидросферы. В гидросфере сосредоточена главная масса зеленой жизни. По-видимому, эта жизнь всецело зависит от тропосферы: для нее углекислота воздуха является главным источником, а не только регулятором поглощения и ассимиляции углекислоты.

Нельзя, однако, забывать, что режим углекислоты в океане еще во многом неясен и что в наши современные о нем представления неизбежно будут внесены большие и многочисленные поправки. Тщательное изучение морских водоемов указывает на более высокое содержание углекислоты в более глубоких горизонтах, близких ко дну. Это явление должно вызываться, вероятно, большей частью жизнедеятельностью бактерий (например, в Черном море). Поэтому не исключена возможность того, что зеленые организмы в океане кроме углекислоты из воздуха черпают ее также и из глубин.

 

Предыдущая глава ::: К содержанию ::: Следующая глава

 

                       

  Рейтинг@Mail.ru    

Внимание! При копировании материалов ссылка на авторов книги обязательна.