Пройдут годы, и из маленького семени вырастет большое дерево. Все органические вещества, из которых образованы бесчисленные клетки дерева, созданы самим растением.
Сосновое семечко весит всего около пяти тысячных долей грамма. А ствол и ветви вековой сосны, не считая содержащейся в них воды, весят примерно 800 килограммов — в 153 миллиона раз больше веса семечка.
Откуда же растения берут питательные вещества?
Более трехсот лет назад ученый Ван-Гельмонт проделал такой опыт. Он взял большой глиняный горшок и наполнил его землей. Земля была предварительно высушена и взвешена. В горшке ее поместилось 80 килограммов. Затем Ван-Гельмонт срезал ветку ивы, взвесил ее, посадил в горшок и тщательно прикрыл поверхность земли в горшке, чтобы туда не попадала пыль, всегда носящаяся в воздухе.
Ивовая ветка пустила корни и начала расти. Но растущему деревцу не давали дополнительно никаких питательных веществ, а только поливали водой. Для полива брали дождевую воду, которая не содержит питательных солей.
Прошло пять лет. Выросшую иву вынули из земли и взвесили. Оказалось, что она весит теперь на 65 килограммов больше, чем весила ветка, посаженная в горшок.
Землю, оставшуюся в горшке, просушили и также взвесили. При этом ученый обнаружил удивительную вещь: вес земли за пять лет уменьшился только на 50 граммов.
Каким образом добыла ива 64 килограмма 950 граммов органических веществ, из которых она построила ткани своего тела? Ван-Гельмонт, производивший опыт с ивой, не смог правильно ответить на этот вопрос. Он полагал, что прибыль веса у ивы произошла за счет воды, что из воды создаются вещества, слагающие тело растения. Триста лет назад наука еще не располагала данными, позволяющими правильно объяснить эту загадку природы.
Шли годы… Ученые все глубже проникали в тайны природы. Вооружившись микроскопом, они изучили строение растений, поняли значение скрытых процессов, происходящих в листьях, стеблях и корнях.
Мы знаем теперь, как разгадать загадку, которую задала ученым триста лет назад ива, посаженная в горшок с землей: большую часть питательных веществ ива брала не корнями из почвы, а листьями из воздуха.
В окружающем нас воздухе всегда есть примесь углекислого газа — соединения углерода с кислородом. И вот листья растений улавливают из воздуха углекислый газ. В небольшом количестве он доставляется в листья и корнями вместе с водой и минеральными солями. Из углекислого газа, а также из воды и минеральных солей, поступающих из почвы, в листьях образуются органические вещества: углеводы, белок, жиры. Из этих веществ строятся клетки стебля, листьев, корней, цветков и плодов.
Ученые установили, что органические вещества образуются в зеленых растениях только тогда, когда на них падает солнечный свет.
Оказалось, что между зелеными растениями и солнечными лучами есть невидимая, но тесная связь. Изучению этой связи посвятил 50 лет своей жизни знаменитый русский ученый Климент Аркадьевич Тимирязев.
Пытливо изучал Тимирязев мир растений. Столетний дуб, колосок ржи, кудрявая березка и яркий цветок в поле одинаково привлекали его внимание.
Сколько тайн скрыто в каждой зеленой былинке! Кажется, чтó может быть проще, обычнее листа. Маленькая, зеленая пластинка, сверху гладкая и глянцевитая, снизу матовая, покрытая нежным пушком.
Но вот тот же лист под объективом микроскопа. В плотной кожице листа сотни крошечных отверстий — устьиц. Через них растение дышит, через них же испаряется излишек влаги. А когда влаги мало, устьица закрываются.
Так выглядит зеленая мякоть листа под микроскопом.
Через крошечные отверстия — устьицы — углекислый газ проникает вглубь листа.
Внутри листа тысячи мельчайших, невидимых простым глазом прожилок — сосудов, по которым движутся плодоносные соки земли; тысячи клеток, слагающих живую мякоть листа. И в каждой клетке зеленые зерна замечательного вещества — хлорофилла. Зерен так много, что благодаря им растение приобретает зеленую окраску.
Именно здесь, в зеленых хлорофилловых зернах, и происходит образование органических веществ под воздействием солнечных лучей. Этот скрытый процесс Тимирязев исследовал и проверил на сотнях опытов.
Каждая клетка зеленого листа наполнена хлорофилловыми зернами. Каждая клетка — крошечная «фабрика жизни».
В темную лабораторию ученый пропускал тонкий пучок солнечных лучей. Здесь с помощью стеклянной призмы солнечный луч разлагался на составные части, на цветные лучи: красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий, фиолетовый.