Защо растенията имат зелен цвят

Атанас Коларов

РАЗНООБРАЗИЕТО В РАСТИТЕЛНИЯ СВЯТ

Необятни са просторите на нашата Родина. Плодородна е земята й. Богат и разнообразен е нейният растителен свят. В жива, често меняваща се кар­тина се представя той на пътешественика, тръгнал от северните краища на Съветската държава към южните й граници — студената, сурова тундра се сменява с девствени иглолистни гори. След тях — смесени гори, сенчести дъбрави, прерязани от реки с широки поливни ливади. По на юг лесостеп — с редуване го­леми площи дървесна и тревиста растителност. След лесостепта на стотици километри се простират спо­койни степи; накрая — своеобразни гори и ливади на предпланините, планини, съветските крайморски субтропици.

Разнообразието в растителния свят се разкрива пред наблюдателния човек навсякъде. Често 10-на, 20-на кв. метра земя е вече достатъчно, за да се събере голяма колекция от различни растения. Уче­ните са преброили, че на квадратен метър в Курските (Стрелецките) степи едновременно растат до 50-55 вида треви. На стотина квадратни метра от Тулските гори били намерени от 20 до 30, а в подмосковските дъбрави— от 40 до 50 вида дървета, храсти и треви. И така е навсякъде. Даже в тундрата, твърде бедна на растителност, ботаниците са открили от 200 до 450 различни видове растения.

Всеки вид растение се развива при определени условия на живот. Растенията на топлия юг не ви­реят на север, ако не им се даде допълнителна то­плина. Растенията от студения север трудно се отглеждат на юг, ако не им се създадат тук изкуствени условия. Всеки вид растение изисква определена то­плина, особени почвени условия. Едни растения ви­реят добре само на открити места и не понасят засенчване, а други, обратно, се крият под сенчестите дървета. Има видове растения, които живеят много години; има и такива, които живеят една-две години. Между едногодишните растения някои се задоволя­ват за своето развитие — от поникването на семето до узряването на нови семена — с 30-40 дни, а за други 130-140 дни са малко.

Голямо е разнообразието на органическите ве­щества, които се създават от растенията. Храната на човека, облеклото, много лечебни средства, десетки хиляди изделия, които се изработват в фабриките и заводите, вземат началото си от растителния свят. Богатството на растителния свят с различни органи­чни вещества, както изглежда, е практически неиз­черпаемо. С всеки успех на биологията се увеличава числото на видовете растителни суровини и на про­дуктите от тяхната индустриална преработка.

От много културни растения за индустриална преработка се вземат само семената; всички останали части на растението се изоставят. От семената на зърнените растения приготвят брашно, грис; от се­мената на маслодайните — десетки видове различни масла: хранителни и технически. От памука получа­ват влакна, които се образуват около семената му. В лена и конопа влакната се извличатот стълбата. Много растения се отглеждат заради корените: от корените на цвеклото се получава захар, от корените на цикорията (синя жлъчка) — спирт. Чайният храст се отглежда заради листата му: от тях се приготов­лява чай. От тютюна се вземат зелените листа и стъбла, богати с никотин, а от казанлъшката роза — само венечните листчета на цвета: те съдържат цен­ното розово масло. При отглеждането на мушкатото (пеларгониум) се стараят да получат колкото може по-голяма зелена маса, понеже във власинките, които покриват това растение (особено листата) се съдър­жа етерично масло.

Но във всяко от споменатите растения се съ­държат и много други вещества, които също са по­лезни за човека. Много години хората са отглеждали тютюна само за пушене; в последно време от тю­тюневите листа започнаха да получават никотин в чисто състояние, който е необходим в индустрията. А преди десетина години съветските учени откриха, че в листата на обикновената махорка (вид тютюн), се съдържа лимонова киселина необходима за дома­кинството и производството. В зеления неузрял слънчоглед намериха кокосово масло, което се употребява за приготовляване на най-висококачествени сапуни.

Още по-големи са различията между растенията според външната форма. Да вземем например пше­ницата. Във Всесъюзния институт по растениевъд­ство (Ленинград) са събрани около 30 000 различни вида пшеница, отглеждани в Съветския съюз и други страни на света. В тази колекция всеки вид се отличава по нещо от всички други.

Казанлъшката роза се отглежда в несравнено по-малко число райони, отколкото пшеницата. И все пак наброяват към 7000 различни вида от тази роза. Не по-малко е разнообразието и всред дивите ра­стения. Но, въпреки неизчерпаемото разнообразие, така силно изразено в растителния свят, във всички растение има и един общ белег — зеления цвят на листата.

 ЗЕЛЕНИЯТ ЦВЯТ НА ЛИСТАТА – ОБЩ БЕЛЕГ НА РАСТЕНИЯТА

Големи са различията между отделните геогра­фски области по отношение почвата и климата. Неизчерпаемо е разнообразието на растителни видове по земята. Изключително пъстра е у растенията баграта на цветовете и плодовете. Но навсякъде неизменен остава зеленият цвят на листата.

Растенията от южните предели — лозата, палмата, чаеният храст — по своя външен вид, по вътрешните си свойства, начина на живот, цветове, пло­дове, малко напомнят дребните върби, брезички и боровинки, които пълзят по земята по към север. Но зелената багра е задължителна и за едните, и за другите.

На една нива, едновременно и една до друга, могат да растат пшеница с червени класове и пше­ница с бели класове. Но никой никога не е видял да растат заедно растения с зелени и с бели листа. Понякога в градините и в цветарниците, а също и в опитите на учените се появяват растения с листа, лишени от зелени багри, листа почти бели или по-често на ивици — зелени ивици на жълтеникава основа. Но всички такива растения са нежизнеспособни. В природата, по правило, те бързо загиват, като не оставят след себе си потомство. А цвета­рите, които особено ценят „необикновените” растения, всякога трябва да губят много труд и грижи за да ги запазят. Понякога обаче и труда, и грижите не им помагат.

Много изследователи са се опитвали да от­гледат растения на тъмно, като не им дават да позеленяват. Опитите обикновено са завършвали без резултат и само понякога се е удавало да се по­стигнат малки успехи. Преди няколко години двама шведски учени (в Свалеф) случайно имали щастието да подберат такъв състав от изкуствени хранителни средства (смес от различни органически и минерални вещества), върху които няколко растения грах и спанак израснали на тъмно. Но, нито едно растение не цъфнало и следователно не дало семена.

БЕЗ ЗЕЛЕНАТА БАГРА ЖИВОТЪТ НА РАСТЕНИЯТА Е НЕВЪЗМОЖЕН

Любителите на живата природа, които са виждали много различни растения, могат да запитат: но нали има червенолисти ябълки, има червено и синьо зеле. Наистина: тук-там в градините например се срещат ябълки от сорта „Недзвецки”. Те се отличават от другите ябълки по това, че у тях листата, кората, дървесината, цветовете и месестата част на плодо­вете са обагрени червено. Познати са червено и синьо зеле, червено цвекло, у което не само корена, но и дръжките и жилките на листата са обагрени в тъмно червено, а в отделни растения червената багра пре­минава даже в петурата, в меката част на листа.

Но, чрез наблюдения и опити е установено следното: у всяко растение — с червени или сини листа — под тази багра винаги се намира основната зелена багра. В последното можем да се убедим, ако внимателно разгледаме листата на червеното цвекло: червеният цвят на клетъчния сок като че ли прикрива основната зелена багра. Но щом на такива листа действаме със серниста киселинаили ги за­мразим, а след това ги размразим те позеленяват. Още по-лесно се извлича червената багра [антоциан], ако листата се потопят в гореща вода.

Науката засега не разполага с достатъчно ма­териали, които биха позволили да отговорим опре­делено на въпроса — защо някои растения се нуж­даят от червена или синя багра. Но, добре е известно, първо, че червената или синя багра се предизвикват от причини, различни от онези, които предизвикват образуването на зелената багра. За да се прояви зе­лената багра и за да се запази, на растението, за­едно с другитеусловия, е нужна и светлина, т. е. такова условие, без което въобще е невъзможен жи­вотът на растенията. Червената багра, например в цвеклото, зависи от вещества, които се създават и се запазват и на тъмно, т. е. при условия, в които ра­стението не може да живее. По-нататък. Ако ние нарежем корена на цвеклото и поставим късчета в студена вода, червеният сок от разрушените при рязане клетки преминава в разтвора. Зелената багра от разрязан зелен лист не преминава в студената вода, тя в такава вода не се разтваря. Веществата, които придават на растенията червена или синя багра се съдържат в клетъчния сок, разтворени са в него, а веществата, които придават на растенията зелена багра са неразтворими в клетъчния сок. Те се намират в други части на клетката.

Накрая, както показаха опитите на Иван Владимирови Мичурин, от ябълките „Недзвецки” лесно може да се получи потомство напълно лишено от червена багра и с нормално зелени листа. Не е трудно същото да се направи и с червеното цвекло. Да се освободят листата на растенията от зелената багра обаче е невъзможно. Задължителното присъствие на зелената багра във всички растения ни кара да мислим, че тя не е случайна украса. Заедно с това присъствието на тази багра у всички растения го­вори, че тя и в най-разнообразните видове растения изпълнява една и съща роля.

Но защо зелената багра е така важна? Защо растенията са всякога и навсякъде зелени? На по­следния въпрос може да се отговори: растенията са зелени, защото у всички се съдържа зелено вещество, наречено хлорофил или листно зеленило, както Кли­мент Аркадиевич Тимирязев понякога наричал това вещество. Хлорофилът багри листата в зелено. Но, хо­рата отдавна са престанали да се задоволяват с та­къв отговор. Те са изгубили не малко усилия да уз­наят по-добре какви свойства притежава хлорофила и защо той е така широко разпространен в расти­телния свят.

СВОЙСТВА НА ХЛОРОФИЛА

Изследването на зеления лист под микроскоп е показало, че хлорофил има не във всички клетки на листата (рис 1). Там, където го има, той оцветява не цялата маса на клетката, а е разпределен в особени зрънца, наречени хлоропласти.

Рис. 1. Напречен разрез от лист на детелина (под микроскоп) а — горен епидермис; б — долен епидермис; в — стълбчета (палисанда) тъкан с хлоропласти; г — гъбеста тъкан с големи междуклетъчни празнини; д — прорез на листна жилка (про­водящо снопче); е — устица.

Формата на хлоропластите, като правило, е доста постоянна и едно­образна. Те приличат на плоски дискчета. Хлоропластите не са съставени изцяло от хлорофил — те имат безцветна основа, пропита зелено багрило. Обикновено са разположени по периферията на клет­ката (рис. 2).

Хлорофилът може да се с извлече от зелените листа със спирт. Свеж лист старателно се разтрива в порцеланово хаванче. В получената кашица се наливат няколко капки спирт. Разредената със спирт кашица се излива в хунийка с филтърна хартия: в съда се стича зелен разтвор от хлорофил и някои други багрилни веще­ства, които винаги придружават хлоро­фила. В хунийката на филтъра остава без­цветна маса, лишена от хлорофил. Това е растителна целулоза, която е безцветна. По-лесно става извличането на хлорофила, ако листът се потопи за малко във вряща вода, а след това в горещ алко­хол.

 

Рис. 2. Клетка, изрязана от листната мекота на водното растение валиснерия. Средната част на клетката е запълнена с безцветна течност, наречена клетъчен сок. Покрай безцветните стени на клетката е разположена протоплазмата, а всред нея – ядрото и множество зелени зрънца – хлоропласти, които придават зелен цвят.

Спиртният разтвор на хлорофила има забележителни свойства. Особено интересно е отнасянето на разтвора към слънче­вата светлина. В съ­вършено тъмна стая през тясна цепнатина про­пускаме сноп от слънчеви лъчи, като ги отправяме на бял екран (рис. З). На пътя на лъчите поставяме стъклена призма. Лъчите преминават през призмата като се пречупват. Но всеки лъч се пречупва с различна сила: един лъч повече, друг по-малко. Светлината ще се разложи на прости цветни лъчи. На екрана ние ще видим ивици от цветни лъчи или както се казва, спектъра на видимите лъчи. В спектъра нашето око различава следните основни цветове червен, оранжев, жълт, зелен, светлосин, гълъбов, син и виолетов. Ако на пътя на лъчите, които излизат от призмата и дават спектър, поставим леща (събирателно стъкло), лъчите отново ще се съ­берат в смесен сноп и на екрана ще се отрази бял лъч. Белият цвят, това е смес от видимите тъмни лъчи, които лежат от двете страни на спектъра,

Нашето око разли­чава предметите по тяхната форма и баг­ра. Ако предметът пропуска всички лъ­чи, той ни се пред­ставя прозрачен, бял. Впечатление за черен цвят се получава в този случай, когато предметът поглъща всички падащи върху него лъчи; от такъв предмет нашето око не получава отразени видими лъчи. Ако обаче тялото поглъща само част от лъчите, а другата част преминава през него или се отразява от него, то тази част определя и цвета на предмета.

Рис. 3  Разлагане на бял слънчев лъч в тъмна камера с помощта на стъклена призма. а-б — слънчев лъч; в-г —ивица на слънчевия спектър, състояща се от седем различни цвята.

Да напълним безцветна стъкленица с разтвор от меден хлорид със зелен цвят и я поставим на пътя на светлинния лъч. На екрана ще остане само зелената ивица. Разтворът от меден хлорид поглъща всички лъчи, освен зеленият, който ще се отрази на белия екран.

Вземаме стъкленицата с разтвор от меден хло­рид и поставяме на нейно място стъкленица със спирт. През прозрачният спирт преминават всички лъчи и на екрана се отразява пълния спектър. Да поставим сега друга стъкленица с хлорофилен раз­твор и да погледнем на екрана. На него ние ще ви­дим широка зелена и тясна червена ивица. Ивиците са разделени с широки тъмни междини. Става очевидно, че хлорофилният разтвор пропуща не само зелените, но и някои червени лъчи. Това свойство на хлорофила може да се открие и в живата природа.

В светъл слънчев ден през синьо стъкло да погледнем покрива на бялата къщичка, боядисан с зелена боя и на зелената градинка около къщичката. Зеленият покрив ще ни се покаже черен: от него се отразяват само зелените лъчи; а синьото стъкло не пропуща тези лъчи до окото. Градинката около къ­щата също ще се преобрази: под обикновеното си­ньо небе зелената растителност на градинката ни се представя кърваво-червена. Зелените листа отразяват и пропущат не само зелените, но и някои червени лъчи. Последните преминават до нашето око през синьото стъкло. Зеленият цвят на растенията — това не е обикновена зелена боя.

Учените са извлекли хлорофил от много видове растения и са изучавали неговите качества. Изсле­дванията са показали, че независимо от вида на ра­стението, независимо от почвата и климата, при ко­ито се е развивало то, във всички случаи отноше­нието на хлорофила към поглъщането на слънчевите лъчи се е оказало еднакво.

Изследванията върху химическия състав на хлорофила са показали, че във всички растения той се образува от едни и същи елементи, от едни и същи съединения.

УСЛОВИЯ ЗА ОБРАЗУВАНЕ НА ХЛОРОФИЛА

Където и да расте растението, то изисква едни и същи условия за образуване на хлорофила. В по­чвата непременно трябва да присъства азотна храна. Колкото по-богата е почвата с азотна храна, толкова по-зелени биват растенията върху нея. Но при бо­гата азотна храна хлорофилът в растенията се уве­личава само количествено. Неговото отношение към светлината и химическия му състав остават съ­щите, както и на бедна почва.

В почвата непременно трябва да има и железни соли. Ако такива няма, в растенията не се образува хлорофил и те загиват. За образуването на хлоро­фила са необходими съвсем малки количества желязо. В това не е мъчно да се убедим. В съд с чист, про­мит и нажежаван пясък внасяме всички хранителни вещества, в това число и няколко частици железни соли. В друг съд със също такъв пясък внасяме съ­щите хранителни вещества, с изключение на желязо. Посяваме семена от някое растение. В първия съд израстват нормално зелени растения, във втория се появяват хилави растения, с бели листа. Достатъчно е да намокрим такива листа със слаб разтвор от железни соли — и те ще позеленеят.

Освен веществата получавани от почвата, ра­стението се нуждае и от кислорода на въздуха за образуване на хлорофила. Да поставиме семена на някое растение да никнат на тъмно. Покълнеците на тъмно имат жълт цвят. Половината от покълне­ците поставяме в стъклен съд с нормален въздух, а другата половина в също такъв съд, но с въздух, лишен от кислород. Закриваме съдовете плътно и ги оставяме на светлина. В първия съд покълнеците бързо позеленяват, а във втория — остават така жълти, както и на тъмно.

Освен почвена храна и кислород растението има нужда и от топлина. Но и при благоприятна температура растението няма да позеленее, ако то не получи и светлина. В пълна тъмнина, при налично­стта на всички други условия растенията остават жъл­ти. Само някои водорасли, мъхове, папрати, а също бо­рът и елата, започват да позеленяват в тъмнина. Но и в тези растения пълното количество хлорофил се образува само при нормално осветление.

Академикът Владимир Николаевич Любименко е показал, че от силата на светлината зависи скоростта на позеленяването и количеството на хлоро­фила, който се натрупва в листата. Най-голямо ко­личество хлорофил се натрупва при светлина по-слаба, отколкото светлината в обедните часове на ясен ден. При силна слънчева светлина количеството на хло­рофила в растенията може даже да се намали.

И така, зеленият цвят на растенията зависи от едно и също вещество — хлорофил. Външните ус­ловия, които са нужни на различните видове рас­тения за образуване на хлорофила са също еднакви. Това ни дава основание да приемем, че хлорофилът в растенията изпълнява една и съща роля, че той е полезен на растенията по една и съща причина. Каква е тази роля?

НЯКОЛКО ФАКТИ И ЦИФРИ ЗА ВЪГЛЕРОДА И НЕГОВИТЕ СЪЕДИНЕНИЯ

Разнообразието на органическите вещества в растенията е много голямо. Те са разнообразни също така, както е разнообразен растителният свят. Хи­миците са изучили стотици хиляди органични съе­динения. Но нито един химик не може да каже, колко стотици хиляди въглеродни съединения не са още открити, не са още изучени.

Въглеродът служи за основа на органическите вещества в растенията. Органическо вещество не може да възникне без въглерод. В зърното на пше­ницата от 66 до 70 на сто от масата се пада на въглеводите (скорбяла, захар и др.). Както показва на­званието, основа на въглеводите съставлява въгле­рода, съединен с кислород и водород. Следващите по количество съединения в пшеничното зърно са белтъчините, а те съдържат 60 до 55 на сто въгле­род. След това идва целулозата (1,6 до 2 на сто), основа на която съставлява също въглерода.

Но откъде растението получава въглерод? Дълго време считали, че растението го изсмуква чрез корените си от хумуса на почвата. Но тази представа се оказала погрешна. Растението може да бъде отглеждано в съд с чиста вода или с чист пясък, в които са поставени азот, фосфор, калий и др. хранителни вещества, с изключение само на въглерод.

В съда не се съдържа въглерод нито във вид на органични, нито във вид на минерални съединения, а повече от половината органическо вещество в растенията се състои от въглерод.

Когато учените установили, че растенията не вземат въглерода от земята, оставал само още един източник — въздухът. Във въздуха въглеродът се намира във вид на въглероден двуокис (СО₂). Този газ е много трайно съединение на въглерода с кислорода . Какви са неговите свойства ?

Той е безцветен газ. Сам не гори и не поддържа горенето. Той е много траен и при обикновените външни условия, при които се развиват растенията, не се подлага на разпадане. В чист въглероден двуокис не може да съществува нито един жив организъм. Във въглероден двуокис загиват даже бактериите и плесените.

Въздухът, който ние вдишваме съдържа две-три части въглероден двуокис на 10 000 части въздух. Такова съдържание въглероден двуокис не оказва вредно влияние на нашия организъм. При увеличаване това количество десет пъти — до две-три части на хиляда, въздухът става вече вреден за човека.

Около нас постоянно действуват много различни източници за образуване на въглероден двуокис. Отделят го всички живи организми при дишането. Той се отделя непрестанно при гниенето на остатъците от умрели животни и растения. Всекидневно от печките в домовете, от пещите на фабриките, заводите, локомотивите, се изхвърлят огромни количества въглероден двуокис. На някои места той постъпва във въздуха в големи количества от не­драта на земята.

Съдържанието на въглеродния двуокис във въздуха се изменя в зависимост от местността. В градовете, в индустриалните центрове той е повече, а в селата е по-малко. Но разликата е незначителна и най-важното, тя постоянно се унищожава благо­дарение движението на въздуха. Къде изчезва въ­глеродния двуокис? Защо количеството му във въз­духа не се увеличава? Отговор на тези въпроси са получили, когато са изяснили, че растенията вземат въглерод за хранене от въздуха, вземат го във вид на въглероден двуокис.

РАЗЛАГАНЕ НА ВЪГЛЕРОДНИЯ ДВУОКИС В ЗЕЛЕНОТО РАСТЕНИЕ

Знаменитият британски химик Жозеф Пристлей (живял от 1733 до 1804 год.) веднъж се зами­слил: къде изчезва въглеродния двуокис, който не­прекъснато постъпва във въздуха? Около нас по­стоянно действуват много източници, които го от­делят. Ако един или друг източник действува в ограничен обем въздух, той скоро прави въздуха непригоден за горение и за дишане. В плътно за­творена стая, с голям брой хора, с горящи лампи или свещи въздухът бързо става негоден да под­държа дишането и горенето. А щом горенето, гние­нето и дишането по земята стават навсякъде, тогава цялата атмосфера, мислил Пристлей, би трябвало скоро да стане непригодна за живота. Обаче такова явление не се забелязва. Очевидно, разсъждавал той, в природата трябва да съществува процес, който поправя „разваления” въздух, и този процес става с твърде голяма сила. Той е способен да запази съ­става на въздуха относително постоянен. В нача­лото Пристлей решил, че, може би, водата е спо­собна да пречиства въздуха. В моретата и океаните има много вода. Възможно е въздухът, като се носи над нея, да се подобрява. Опитът като че ли потвърждавал тази догадка: разваленият въздух разплакнат с вода, до известна степен се подобрявал. Но се указало, че той все пак не възстановява предишния си състав.

Въглеродният двуокис се разтваря във водата. На това негово свойство се основава съвременното производство на разхладителни напитки, различни лимонади. Но както лесно се разтваря във водата, СО₂ също така лесно излетява от нея. Следователно водата не може значително и постоянно да намалява съдържанието на СО₂, за да го намали тя трябва да го разлага или здраво свързва, а това не става.

Като изоставил предположението относно водата, Пристлей преминал към опити с растения. Един дал поразителни резултати. Той бил направен в 1772 година. Ученият взел стъклен звънец, потопил отвора му във вода, а под звънеца върху подложка поставил мишка. Мишката разполагала само с въздуха, който имала под звънеца: водата не пропускала външния въздух. След няколко дни мишката с дишането си „развалила” въздуха и се задушила. След това Пристлей се опитал да запали под звънеца свещ: тя угасвала. Като открил тези факти, Пристлей поставил под звънеца расте­ния (мента). Растенията не загинали и даже продъл­жали да растат. След няколко седмици изследова­телят отново опитал да запали свещ под звънеца. Сега тя горяла нормално. Въздухът се оказал „поправен”. Поправянето станало благодарение жизнената дейност на растението. Растението прави раз­валеният въздух отново годен за горене и дишане. До такова заключение дошел Пристлей.

След откритието на Пристлей, над въпроса за поглъщането на въглеродния двуокис от растенията почнали да работят много учени. Те установили, че на светло растенията поглъщат въглероден двуокис и го разлагат на въглерод и кислород. Въглеродът остава в растението, превръща се там в органически съединения, а кислородът се отделя навън. Този процес се нарича хлорофилна фотосинтеза или асимилация на въглерода. По та­къв начин, растението, като поглъща СО₂ и отделя кислород пречиства „разваления” въздух и едно­временно се храни с въглерод.

ПРЕВРЪЩАНЕ НА НЕОРГАНИЧЕСКОТО ВЕЩЕСТВО В ЖИВО СЪЕДИНЕНИЕ

Преди повече от 300 години ученият Ван Хелмонт направил опит, който не е забравен и до днес. Той взел голяма саксия и я напълнил с пръст. Предварително той изсушил пръстта и я претеглил точно. Оказало се, че в саксията се е побрала 80 кгр. пръст. След това Ван Хелмонт отрязал клонки от върба с тегло точно 5 кгр. и го посадил в саксията, а земята покрил с кръгъл надупчен похлупак, за да не по­пада прах, който винаги се носи във въздуха. Вър­бовата клонка образувала корени и започнала да расте. На развилото се в саксията дърво не давали хранителни вещества, а го поливали само с вода.

За поливане събирали дъждовна вода, която почти не съдържа хранителни соли. Минали пет години. Израсналата върба извадили от саксията и я претеглили. Дървото тежало 71 кгр. или с 66 кгр. поведе, отколкото посадената клонка. А какво става с пръстта в саксията ? Нея изсушили и също пре­теглили. Указало се, че тежината на пръстта почти не се е изменила — тя се намалила с незначително количество. Пред учения се явил въпросът: от къде върбата взела 66 кгр. органическа маса? На този въпрос Ван Хелмонт не можал да даде правилен от­говор. Той смятал, че увеличението е произлязло за сметка на водата, и че от водата се образуват веществата, които съставят тялото на растението. Преди 300 години науката не е разполагала с данни за правилен отговор. Днес тя вече притежава такива. Масата на органическото вещество се създава главно за сметка на въглерода, който се поглъща от зеле­ното растение от въздуха във вид на въглероден двуокис. Върбата е поглъщала мъртво, неорганическо вещество — въглероден двуокис СО₂ и го е прера­ботвала в живо, органическо вещество на собстве­ното си тяло. Въглеродът във върбата е преминал от минерално състояние в органическо, живо съеди­нение.

Но върбата е натрупала не само органическо вещество. Едновременно тя е натрупала голямо ко­личество топлина и светлина. Клонката на върбата, посадена от учения е притежавала твърде малък запас от енергия: при изгаряне, тя би дала много малко топлина и светлина. Израслото вече от клон­ката дърво притежавало много по-голям запас енер­гия. На всеки е известно, че изгарянето на дърва с тежина 66 кгр. дава значително количество топлина и светлина.

На един хектар нива средно се засяват 150 кгр. пшеница. Установено е, че като се изгорят един кгр. житни зърна дават 2225 единици топлина (Единица топлина [калория] е количеството топлина, необходимо за нагряване 1 гр вода на 1 градус). Следо­вателно на всеки хектар пшеница земеделеца внася със семената (150 х 2225) 333 750 единици топлина. А какво получава той с реколтата? Днес в колхозите не рядко на големи площи събират от 1600 до 2000 кгр. зърно зимна пшеница от хектар. В 1600 кгр. зърно е скрита 3 560 000 единици топлина (1600 кгр. по 2225). Но това е само в зърното. Освен зърна на пшеничната нива израстват: слама —1,5-2 пъти по-тежка от него и 3-4 хиляди килограма корени, които остават в почвата. Ако и те се изгорят, числото З,56 милиона единици топлина ще се увеличи няколко пъти. От къде е получена тази то­плина? Тази топлина пшеничното растение е взело от слънчевите лъчи. За разлагане на въглеродния двуокис на въглерод и кислород, растението се нуждае от същото количество енергия, което се от­деля при образуването на въглеродния двуокис при горене, т. е. при съединяването на въглерода с ки­слорода. Слънчевите лъчи носят големи количества топлина. През дневните часове земята и всички мър­тви предмети, които се намират върху нея, поглъ­щат лъчите и се нагряват силно. Но поглъщането на лъчите от мъртвите тела е нетрайно. Щом слън­цето се скрие земята, камъните и водата бързо изстиват. Те отдават топлината на околния въздух. Топлината се разпръсква. Мъртвите тела не могат да задържат енергията, получена от слънцето, те са неспособни да я натрупват. Такава способност имат само зелените растения. Те поглъщат тази енергия и я използуват за образуване на органическо веще­ство.

Силата на слънчевите лъчи се оказва свързана в скорбялата, белтъчините и мазнините, които се образуват в растенията.

ДЕЙСТВИЕ НА ЛЪЧИТЕ С РАЗЛИЧЕН ЦВЯТ ВЪРХУ ЗЕЛЕНОТО РАСТЕНИЕ

Растения, лишени от светлина, престават да увеличават теглото си. При продължително прекар­ване на тъмно, теглото на техните органически ве­щества се намалява, понеже нови не се образуват, а наличните се изразходват при дишането. Следователно създаването на органически вещества става само под действието на светлината. Но преди силата на слън­чевите лъчи да се превърне в работа тя трябва да бъде погълната от растението.

Различно обагрените тела поглъщат лъчите раз­лично. Едни поглъщат много лъчи, други по-малко, а трети почти съвсем не ги поглъщат. Черните тела поглъщат всички лъчи на слънчевата светлина, а бе­лите прозрачните тела, обратно, пропускат почти всички лъчи през себе си, без да ги поглъщат. С тези разлики се обяснява защо черните тела на слънце се нагряват значително по-бързо и по силно, отколкото белите. На телата действуват само тези лъчи, които те поглъщат.

Жълтите тела пропускат или отразяват по-голямата част лъчи от жълтата половина на спектъра. Светлинен лъч преми­нал през жълта течност е лишен от виолетови, сини, светло-сини и част от зелените лъчи. Из­броените лъчи се поглъщат от жълтите тела и следователно им действува най-силно.

Зелените тела пропускат или отразяват по-голямата част от синята половина на спектъра. Слънчев лъч преминал през зеле­на течност се лишава от всички червени, оранжеви, жълти и част от виолетовите лъчи. Тези именно погълнати лъчи дейст­вуват най-силно на зелените тела.

Зеленият лист пропуска и отразява зелените лъчи и поглъща по-голямата част от червените лъчи и значителна част от лъчите на синята половина на спектъра.

Рис. 4. Отделяне на кислород от водно растение. Белият слънчев лъч, пропуснат през спиртов разтвор от хлорофил, се оказва лишен от всички цветни лъчи, с изключение на зелените и малка част от крайните червени лъчи. Слънчев лъч, пропуснат през жив зелен лист, също е лишен в значителна част от червените, оранжевите и сините лъчи, Нор­малният жив лист пропуска само зелените и малка част от крайните червени лъчи. Живите листа про­пускат светлината с малко по-различен състав, от­колкото спиртния разтвор на хлорофила. Но тези различия, които се срещат в живата природа на всяка крачка, нямат особено значение.

Зеленият лист най-пълно и жадно поглъща червените лъчи. При червена светлина зеленият лист ще ни изглежда почти съвършено черен, понеже той поглъща почти всички попадащи върху него лъчи. Силата на червените лъчи преди всичко се използва от растението за разлагане на въглеродния двуокис. В това не е мъчно да се убедим. В стъклен съд с вода, която съдържа въглероден двуокис, поставяме зелено водно растение (например водна чума) и го покриваме със стъклена хуния, както това е показано на рисунка 4. Над хунията поставяме епруветка, напълнена с вода. Излагаме прибора на слънчева светлина. От растението веднага започват да се отделят мехурчета, които се събират в епру­ветката. Когато в нея се събере достатъчно газ, вна­сяме тлееща клечка, тя се запалва с пукот. Това по­казва, че в епруветката се е събрал кислород.

Затъмним ли растението отделянето на мехур­чета спира.

Ако ние осветим водното растение с червена светлина, мехурчетата започват да се отделят почти със същата сила, както и при бяла светлина. Но ако заменим червената светлина със зелена, в случая растението реагира почти така, както на тъмно.

Кои лъчи най-силно разлагат въглеродния дву­окис в зеленото растение, особено добре е показал Климент Аркадиевич Тимирязев. Той взел няколко тесни цилиндри. Във всеки цилиндър поставил по равно късче от един и същи зелен лист. Цилиндрите били поставени на поставки и били отделени един от друг с черни прегради. В тъмна стая, праз тясна цепнатина, бил пропуснат бял слънчев лъч и разложен нацветни лъчи. В цветните ивици на спектъра Тимирязев поставил по един цилиндър. Един цилиндър попаднал в най-крайната червена ивица (тази част от червените ивици на спектъра, която не се поглъща от хлорофила), втория — в тази част на червената ивица, която се поглъща от хлорофила особено силно, третия — в оранжевата, четвъртия — в жълтата, петия — в зелената ивица. Късчетата от листа се намирали под действието на светлината няколко часа. Когато облъчването се свършило, бил определен състава на въздуха в цилиндрите. До началото на опита той бил еднакъв, а след облъчването се оказал раз­личен.

В първия цилиндър, който се намирал в най-крайната червена ивица, съдържанието на въгле­родния двуокис се увеличило — тук зеленото листенце не е поглъщало, а е отделяло въглероден двуокис. Във втория цилиндър, който е стоял в ивицата на червена светлина, се е разложило най-голямо количество въглероден двуокис. В третият цилиндър от оранжевата ивица въглеродния двуокис се е разложил също много, но по-малко от­колкото във втория. В четвъртия цилиндър, в жъл­тата светлина, въглероден двуокис се е разло­жил по-малко, отколкото в третия. На края, в петия цилиндър, който се намирал в ивицата на зелената светлина, въглероден двуокис почти никак не се е разложил.

Този опит бил много пъти повтарян от Кли­мент Аркадиевич. Неведнъж са го повтаряли много други изследователи. И всеки път се е получавал един и същи резултат: в ивицата на червената светлина, най-жадно поглъщана от зеленият лист, се разлага най-голямо количество въглероден двуокис. Този извод Тимирязев подкрепил и с друг много нагледен опит. Въглеродът, който се освобождава при разлагането на въглеродния двуокис в зеленото ра­стение, след много превръщания се явява във вид на скорбяла. Скорбялата под действието на йод се багри в синьо-виолетово. От тези две явления се възползвал Тимирязев, при поставянето на своя опит взел стайно растение и го поставил в тъмна стая. След два дена листата на растението се осво­бодили от скорбялата — част от нея се разходвала за дишане, друга част се преместила в други органи. Без да отделя листа от растението Тимирязев му действувал със спектъра на слънчевите лъчи така, че една ивица от листа се намирала в червена свет­лина, друга съседна — в оранжева, трета — в жълта и т. н.

След тричасово осветяване листът бил отрязан, обезцветен със спирт и върху него се действувало с йодов разтвор. На това място от листа, където е падала червена светлина, се получила най-тъмна ивица от новообразувала се скорбяла. В оная част от листа, осветявана от оранжева светлина, скорбялата се ука­зала по-малко и т. н. Този отпечатък върху зеления лист показва нагледно, че в ивицата на червената светлина се образува повече скорбяла, отколкото във всички други ивици на светлината.

По такъв начин, зеленият лист по-пълно и по-силно поглъща червените лъчи. В ивицата на черве­ните лъчи той разлага въглеродния двуокис значително повече, отколкото в която и да е друга част на спектъра. В същата ивица на червените лъчи зеленият лист образува най-голямо количество скорбяла. Поглъща­нето на червените лъчи, разлагането на въглеродния двуокис и образуването на скорбяла в зеленото ра­стение, по такъв начин се указват, явления свързани помежду си.

ЗАЩО ЧЕРВЕНИТЕ ЛЪЧИ СА ОСОБЕНО НЕОБ­ХОДИМИ НА РАСТЕНИЯТА

Ако листата на растението бяха безцветни, те не биха поглъщали светлината, растението би било лишено от притока на сила, необходима за образуване на органически вещества. За да поглъщат светлина, листата трябва да бъдат непременно обагрени. Но пита се: защо техният цвят е именно зелен, или с други думи, защо на растението са необходими преди всичко червените лъчи.

Разлагането на въглеродния двуокис на съ­ставните му части — въглерод и кислород — изисква загубата на големи количества енергия. Въглеродният двуокис се разлага в лабораторни условия при тем­пература 2000-3000 °C. Възможни ли са подобни температури в живото растение? Смело мо­жем да отговорим — не са възможни. Различните растения започват да разлагат въ­глеродния двуокис и да образуват органични веще­ства при нееднакви температури. Но разликата в тези начални температури у различните растения не е голяма. Малко се различават и температурите, при които растенията прекратяват разлагането на въгле­родния двуокис. Последните се колебаят между 35-55°C . Това се обяснява с факта, че съществуванието на белтъчините е възможно само в доста тесни и при това ниски температурни граници. При 35-55°C (различно за различните растения) в растенията за­почват да загасват всички процеси на жизнената дейност.

Разлагането на въглеродния двуокис в расте­нията става при несравнено по-ниски температури, отколкото в лабораторията. Учените предполагат, че процесът за разлагане на въглеродния двуокис в ра­стението се извършва в няколко стадии. За всеки стадий се изисква значително по-малко напрежение на сили, по малки температури, отколкото при разлагането на въглеродния двуокис при лабораторни условия, От големите количества енергия, необхо­дима за разлагането на въглеродния двуокис расте­нието изразходва само една малка част.

Установено е също, че различните цветни лъчи на слънчевата светлина притежават различни каче­ства различна работоспособност. Отдавна е известно, че различните цветни лъчи действуват нееднакво на едно и също вещество, а различните вещества не­еднакво реагират на един и същ цветен лъч.

Всички изложени факти ни позволяват да раз­берем защо няма черни растения, растения с чер хлорофил. Ако хлорофила беше черен, той би по­глъщал всички видими лъчи — и тези, които са спо­собни да разлагат въглеродния двуокис, и тези които нямат тази способност. От такова поглъщане на лъчите, „без избор”, растението не би усилило про­дуктивната си дейност, а само по-силно би се пре­гряло. От нагряването на обедното слънце растени­ето с черен цвят би било убито за няколко минути. Растението не поглъща тези лъчи, които са най-малко работоспособни. На земната повърхност та­кива лъчи се указват зелените. При поглъщане, зе­лените лъчи биха произвели в растението малко ра­бота и биха отишли главно за нагряване на расте­нието.

Многогодишните изследвания над живота на растенията, а също и данните на науката за физи­ческите явления, които се извършват на земята до­вели К. А. Тимирязев до извода, че от всички вълни на лъчистата енергия на слънцето, които достигат повърхността на нашата земя, най-голяма работо­способност имат вълните на червената светлина. Те именно извършват в растението разлагането на въ­глеродния двуокис и образуването на органическите вещества.

Високата работоспособност на червените лъчи е доказана с опити. Известно е, че хлорофилът поглъща не само лъчите от червената половина на спектъра. К. А. Тимирязев определил, че синьо-виолетовите лъчи се поглъщат от растението едва ли не със същата сила, както и червените. Но, когатотой измерил продуктивността на тяхната работа (по количеството на разложения въглероден двуокис по образуването на скорбялата), то се указало, че тя съставлява всичко 54 на сто от продуктивността на червените лъчи. С други думи: равно количество синьо-виолетови лъчи погълнати от растението, про­извеждат само половината от тази работа, която про­извеждат червените лъчи. Изследванията на други учени потвърдили изводите на Тимирязев. Действи­телно оказало се, че силата на синьо-виолетовите лъчи се използва от растенията със значително по-малък резултат, отколкото червените. Но, не трябва да мислим, че разлагането на въглеродния двуокис и образуването на органически вещества в растени­ето се извършва под въздействието само на черве­ните лъчи. Сега вече е известно, че при бяла свет­лина зеленият лист разлага повече въглероден дву­окис и образува повече органически съединения от­колкото при чисто червена. А това означава, че всички лъчи, които се поглъщат от зелените листа, произвеждат в тях някаква работа, като усилват действието на основните, червените лъчи.

ПРИСПОСОБИТЕЛНИЯТ ХАРАКТЕР НА ЗЕЛЕНАТА БАГРА

Хлорофилът е много добре приспособен да поглъща тези слънчеви лъчи, които притежават най-голяма работоспособност. За добрата приспособеност на хлорофила говори и отличието му от другите цветни тела: хлорофилът поглъща не само черве­ните лъчи на слънчевия спектър. Нито едно друго цветно тяло (с изключение на черните) не може да поглъща така много различни лъчи, както хлорофила.

Рис. 5. Разположение на опита на Тимирязев за асимилация в различ­ните части на спектъра и неговите резултати. В средата: цилиндри с ивици от един и същи лист, поста­вени в различните ивици на спек­търа (кр — червена; о — оран­жева; ж — жълта; з — зелена; с — синя; ф — виолетова). Горе: количеството на разложения СО₂ във всеки цилиндър. Долу: част от лист, върху които е бил хвър­лен спектърът. След йодната проба на мястото на червените лъчи се по­лучава най-силно посиняване, понеже там се е образувала най-много скорбяла. Такива широки способности очевидно, осигуряват на растение­то възможност за най-добро приспособяване към променливите усло­вия на осветление. Из­менящите се условия на осветление и силно изменчивото състояние на самото зелено растение менят целия ход на раз­лагане на въглеродния двуокис в растението.

При слабо осветление зелените зрънца (хлоропласти) в едни расте­ния се разполагат надлъж, покрай външните стени на клетката, у други са равномерно разпръснати в цялата клетка. При силно ос­ветление хлоропластите се преместват покрай вътрешните стени на клетката или се съби­рат около ядрото, като намаляват размерите си. След такова премества­не на зрънцата зелената багра на листа става по-светла. А по-светлозеленият лист пропуска през себе си повече лъчи, от­колкото тъмнозеленият. При отслабване наос­ветлението зрънцата заемат предишното си положение. С леките изменения в зеления цвет на един и същи лист, следствие преме­стването на хлоропластите, може да се обясни защо при слабо осветяване зеленият лист работи със съ­щата (а понякога и с по-голяма) продуктивност, както и при по-силно осветление.

Известно е още, че при продължително засенчване, растенията отговарят с увеличаване съдържа­нието на хлорофила в листата, и в този случай ли­стата стават по-тъмно обагрени. Тъмно-зелените листа поглъщат светлината повече, а я пропускат по-малко.

В лабораторията чрез поставяне листата един върху друг, можем да увеличим дебелината до та­кава степен, при която всички лъчи, в това число и зелените, ще се поглъщат напълно. Специални наблю­дения са показали, че при тези условия и зелените лъчи започват да извършват работа.

Неотдавнашните изследвания на проф. А. Н. Данилов показаха, че отношението на зеления лист към лъчите с различен цвят зависи от условията на живота, от вътрешното състояние на растението. Така, ако държим растението до опита при неесте­ствени условия на осветление (например, като го осветяваме с различни цветни лъчи), можем да за­ставим зеленият лист да измени отношението си към червените лъчи: синьо виолетовите лъчи започват понякога да действуват по-силно, отколкото черве­ните. Естествено в живата природа такива изкуст­вени условия не се срещат. Но, опитите на проф. Данилов са интересни в две отношения: от една страна те разкриват голямата чувствителност на хлорофила към всички изменения в околната среда и от друга — показват, че различните почвени, а също и топлинни условия, които влияят на растението, могат в известна степен да изменят отноше­нието му към слънчевите лъчи.

ПОСТОЯНСТВО И ИЗМЕНЧИВОСТ НА ЗЕЛЕНАТА БАГРА

Зелената багра е свойство, което притежават всички растения, които в много други отношения са съвършено различни. Растенията от една природна зона с нейния особен климат, почва и други външни условия се отличават от растенията на друга област, руга почва и друг климат, по много различни признаци и свойства, но не се различават по зеле­ният цвят на листата. При голямо разнообразие на растителни видове и при разнообразните условия на тяхното съществувание хлорофилът, е с един и същ химически състав, едни и същи физически свойства. Но едновременно има много факти, които говорят за това, че зелената багра на листата е свойство много чувствително към всички изменения във външните вия. Изследванията на академика Трофим Денисович Лисенко, помогнаха да се разберат причините на тези две особености, свойствени на зелената багра.

От посяването на семената в земята до приби­ране на реколтата, в зеленото растение едни веще­ства се превръщат в други, едно състояние на ра­стението се сменя с друго, докато цялото развитие се завършва с образуването на нови семена.

Измененията и превръщанията на веществата, които стават в растенията, довеждат до развитието у тях на различни белези, органи и свойства. Всяко от тези изменения и превръщения, а също и всички развиващи се органи и свойства имат различно зна­чение за живота на растенията.

У пшеницата, сорт „Московска 02411″, която в централната част на Съветския съюз, класът по правило е бял. Но при засяване на същата пшеница в северните области, баграта на класа често става червена. Смяната на цвета може да се постигне и в Московската област, ако заставим тази пшеница да изкласи не през юни — началото на юли, а за тази през септември — началото на октомври.

Червенокласните сортове пшеница са разпространени повече в северните райони. Ако семена от червени класове се пренесат и засеят на юг, то там те дават растения с бледо-розови — а понякога и чисто бели класове. При възвръщане на следното поколение семена, от юг на север червеният цвят на класовете се възстановява.

Пшеницата „Меланопус 069^и обикновено има нечисто-черни осили. Заради тях са я нарекли сивоосилеста. При усилно торене на почвата с азотни и калиеви соли, осилите стават по-черни, отколкото обикновено. Обратно, при изключването на азотно торене и при увеличена дажба фосфорни и калиеви соли в същата пшеница се образуват бели осили. Колкото повече фосфорнокисели торове се дават, толкова по-бял е цвета.

Развитието на пшеничното растение се завършва, както при едната, така и при другата багра на класа и белите и черните класове дават добра реколта. Развитието на растението зависи малко от проце­сите, които определят едната или другата багра на класа.

Но в растенията има и по-съществени свойства, например зимните растения (да кажем зимната пше­ница), както е установил това Трофим Денисович Лисенко, в началото на своето развитие изискват определен период на ниска температура (-1 или +2 °C). Без задоволяване на това условие зим­ните пшеници не образуват класове, не дават семена.

Превращенията на веществата, които се извър­шват в зимните растения при ниски температури (яровизация), имат съществено значение за целия живот на растенията. Ако не са задоволени нормално изискванията на зимната пшеница от ниски темпе­ратури, то поникналите растения са способни до­статъчно дълго да чакат студа и незагиват.Тези растения, които се ползват от временните пониже­ния на температурите, които не са редки в приро­дата, като се ползват от понижаването на темпера­турите през нощните часове, могат понякога посте­пенно (за по дълго време от нормалното), но все пак да завършат яровизацията и след това да про­дължат своето развитие. Получените семена от такива растения се оказват вече изменени.

А какво е положението със зелената багра на листата? Ако семената са неспособни да дават ра­стения с хлорофил, или в околната външна среда няма условие за позеленяване на растенията (случва се и едното и другото), то покълнеците обикно­вено бързо загиват. Те са неспособни не само да образуват нови семена, но даже и малки безплодни растения. Ние сега знаем, че зелената багра е необ­ходима на растението още от първите дни на ра­стежа му, за разлагане на въглеродния двуокис, за хранене и изграждане на собственото тяло. Ето защо тя трябва да се намира всякога в растенията. Едно­временно характерът на нейното развитие, като ре­шаващо свойство за живота на растението, трябва винаги добре да съответства на условията на вън­шната среда. Растенията, които не притежават та­кива качества, са неспособни да преживеят — те неизбежно загиват.

Климент Аркадиевич Тимирязев, като изучавал разлагането на въглеродния двуокис и усвояването на въглерода от зелените растения, установил важ­ното общобиологично положение: всяко вътрешно свойство на растението (в нашия случай свойството на хлорофила), може да бъде правилно разбрано и обяснено, ако то бъде изучено във връзка с усло­вията на външната среда, при които това свойство се развива и изпълнява своята роля.

Иван Владимирович Мичурин с опити върху многогодишни плодови растения и Трофим Денисович Лисенко върху едногодишни житни растения установиха причините за развитието на външ­ните белези и на вът­решните свойства на растенията.

Рис. 6  Климент Аркадиевич Тимирязев. Тези причини всякога трябва да търсим едновременно в природните качества на семената (в миналата история на тези семена) и в особеностите на условията на тази външна среда (почва, климат сложните отношения на растенията помежду им, на растенията с живот­ните и т. н.), в които семената се превръщат в растения и растенията преминават своя живот.

Разнообразни са условията за плодородието на почвата, разнообразни са и топлинните условия на земното кълбо. Още по голямо разнообразие се по­лучава вследствие различните съчетания на почвените и топлинните условия. Растението трябва да бъде приспособено към различните условия на живот: растение, което не е приспособено към условията на живота, не може да преживее.

Освен от почвата и климата растенията в своя растеж и развитие зависят и от околните растения. Те зависят също и от растенията, които са расли на даденото място в миналото. Към всички тези условия растението трябва да бъде приспособено, също така, както към климата и към почвата. Но понеже условията на местообитаването, макар и бавно, непрестанно се изменят, то и растенията също са принудени да се изменят.Без изменчивостна растенията е невъзможно и приспособяването. В ра­стенията се извършват непрестанно процеси на при­способяване към външни условия, които се изменят. Приспособените форми преживяват и се закрепват наследствено, а неприспособените загиват. Така се поражда разнообразието от белези и свойства у ра­стенията. Това разнообразие се обяснява преди всичко с разнообразието на условията за живот. При това, колкото по важен е за живота на растението даден белег, толкова по-очевидна и тясна е връзката между развитието на този белег и жизнените условия.

Как стои въпроса с такова най-важно условие в живота на растенията, каквото е светлината. Оказва се, че това жизнено условие за растенията е по-малко изменчиво, отколкото много други.

Професор Л. А. Иванов, който се е занимавал много с изучаване усвояването въглеродния двуокис от растенията, дошел до следните интересни заклю­чения. Ако силата на слънчевите лъчи, които падат в една минута на единица площ, се измери с коли­чеството топлина, която те донасят със себе си, то се указва, че най-голямото количество топлина малко се изменя в различните места по земната повърх­ност. Тази малка изменчивост се обяснява със след­ното: на север, където слънцето не се издига така високо, както на юг, то грее по-слабо. Но това от­слабване на слънчевите лъчи се изравнява от по-голямата прозрачност на въздуха на север във връзка с по-малката негова влажност. По-прозрач­ният въздух разсейва и поглъща по-малко слънче­вите лъчи и затова по-значителна част от тях до­стига земната повърхност.

Но тук може да се възрази: хората по себе си знаят, че на север слънчевите лъчи греят по-слабо, отколкото на юг. На такова възражение Л. А. Ива­нов отговаря: физиологическото действие на светли­ната, която ние усещаме като топлина, силно зависи от температурата на въздуха и земята които ни заобикалят а също така и от общото състояние на организма. Една и съща сила на слънчевия лъч при ниска температура на околния въздух, само приятно стопля нашето тяло, а при висока — нетърпимо го сгрява.

Голямата разлика между севера и юга се от­крива, когато вземем цялото количество от топлина, която се донася от слънчевите лъчи през течение на годината. На юг то е значително по-голямо, отколкото на север. Но увеличаването на това количество не влияе на самия процес на разлагане въгледвуокис в растенията и на усвояването на въгле­рода. Годишното количество топлина оказва влияние на растението само чрез изменение на топлинните условия. Увеличаването на топлината, която донасят слънчевите лъчи в течение на годината, се отразява на климата, като средната годишна температура се по­вишава към юг. Топлинните условия определят про­дължителността на времето, през което е възможен живота на растенията. На север то е значително по-кратко, отколкото на юг. Въпроса за това, може ли или не може едно растение да вирее на едно или друго място на земята, се решава преди всичко в зависимост от топлинните условия.

А как стои работата с качествения състав на светлината ? Узнава се, че лъчите от видимата част на слънчевия спектър, т. е. тези лъчи, които преди­звикват разлагане на въглеродния двуокис в расте­нията, се отличават с най-голямо постоянство.

Спектърът на слънчевия лъч се оказва прак­тически еднакъв както в Арахангелск, така и в Батум.

Качественият състав на слънчевите лъчи и тяхната сила са подложени на значително по-малки изменения, отколкото всички другиусловия в живота на растенията (почва, климат и т. н.). Ако при това, вземем под внимание, че приизлишък от светлина и при високи температури наоколния въздух про­цесът за разлагане навъглеродниядвуокисв растението значително отслабва, то ще стане още по-очевидно, че условията за осигуряване растенията със светлина, необходима за разлагане на въглерод­ния двуокис, се изменят от север към юг съвсем не­значително или остават практически постоянни. В тази малка изменчивост на качествения състав на слънчевите лъчи, в относителното им постоянство както на север, така и на юг, ние намираме отговор на въпроса: защо растенията са навсякъде зелена, защо като се отличават едно от друго по много свойства, навсякъде притежават зелен цвят и на­всякъде този цвят се дължи на вещество с един и същ състав (хлорофил).

Правотата на изложените изводи се потвърж­дава също и от това, че растенията, които произлизат от най-южните страни могат да растат, в което и да е място на земното кълбо, в това число и на север, ако там им се създадат необходимите топлинни условия. Палми, банани, лимони, портокали и други южни растения виреят, дават плодове и в Ленинград, и в Арахангелск, ако се поставят в топли оранжерии. Южните растения, пренесени на север, не се нуж­даят от някакви изкуствени изменения на светли­ната: за техния растеж и развитие са еднакво при­годни и светлината на северния Арахангелск и свет­лината на горещия юг. Може би, само плодовете на север няма да бъдат така сладки и ароматни, както на юг, но И. В. Мичурин показа, че чрез селекция може да се отстрани и тази разлика.

Но както на юг, така и на север, различните растения живеят при различни условия на осветление. Високите дървета в горите се осветяват повече, от­колкото храстите, които растат под тях. Различните тревисти растения пък, които растат под храстите, се осветяват по-слабо, отколкото самите храсти. Даже на едно и също дърво листата на върха и листата на долните клони не се осветяват еднакво: първите се осветяват по-силно, вторите — по-слабо. Към такива различия в осветлението, растенията се приспособяват чрез изменение количеството на хлорофила в зелените части.

Всички растения се разделят грубо на две групи: на светлолюбиви и на сенкоиздържливи. Растенията от всяка група различно се отнасят към светлината 1 съдържат различно количество хлорофил у светлолюбивите растения хлорофилът в листата е по-малко отколкото у сенкоиздържливите. На едно и също дърво, в листата на долните клони има повече хло­рофил, отколкото в листата на връхните клони, А колкото повече хлорофил има в листата, толкова по-пълно се поглъща от тях слънчевата светлина.

Но разделянето на растенията на светлолюбиви и сенкоиздържливи е условно. Едно и също растение може да се отнесе към едната или към другата група, в зависимост от условията на израстването, от въз­растта и т, н. Например брезата се отнася към светлолюбивите растения, но младите едно-двугодишни брезички страдат от силната пряка светлина и се нуждаят от засенчване. Някои растения, които се крият в сянка в по-южните предели, към север, с понижаване на температурите, излизат на открита места и лесно понасят преките слънчеви лъчи.

Накрая, растенията на богата почва са най-често по-тъмно зелени, отколкото тези на бедни почви Заедно с това се променя и отношението на растенията към поглъщаната светлина. При всички подобни изменения, в отнасянето на растенията към светли­ната, се изменя и съдържанието на хлорофила в ли­стата. Неговата багра обаче навсякъде остава една и съща — зелена, тъй като, в който и да е ъгъл на земното кълбо, хлорофилът изпълнява една и съща роля. Вълните на червената светлина, като въздей­ствуват на хлорофила пораждат вечно нова сила, която движи целия живот на растенията, а чрез тях и целия органически живот на нашата земя.