Принципы фотосинтеза деревьев

– Почему лист зеленый летом и такой красивый осенью? – спрашивает меня внук-первоклассник, собирая в саду кленовые и липовые листья для гербария.

– Ты лучше спроси дедушку, почему чайный зеленый лист веником воняет, но его дедушка любит, а твой папа только черный чай пьет, он розами пахнет, – шутит моя дочка, мать внука.

И я продолжаю рассказ для внуков.

Все начинается с листа. Посмотрите на лист. Проведите сверху пальцем – кожица гладкая, покрыта прозрачным воском, поэтому верх листа не испаряет воду и через него без потерь проникают лучи солнца. А с нижней стороны лист пушистый, серебрится от многочисленных волосков. На солнце видны жилки – сосуды.

Лист – это сложнейшая фабрика, в нем, как доски в заборе, плотно стоят клетки. А в каждой клетке особые образования – хлоропласты. Все они находятся сверху – усваивают энергию солнечного света, а снизу листа много особых пустот, в эти пустоты проникает воздух через живые, способные открываться и закрываться устьица. Устьиц очень много, по 200 дырочек на миллиметр, и этого хватает, чтобы углекислый газ, которого в воздухе всего 0,03 %, по пустотам доходил до хлоропластов, благодаря энергии солнца соединялся с водой и образовывал сахар. Так получаются первичные кирпичики всей жизни на земле – углеводы.

Остальному учат в школе в старших классах: зачем нужны митохондрии с ферментами, зачем ядро с хромосомами. Зачем нужен зеленый хлорофилл и желтые каратиноиды. Это и садоводу надо знать, чтобы умно направлять и улучшать работу листа по синтезу углеводов. Для того кто школьную биологию забыл, просто повторю схему.

Корни всасывают из почвы воду и минеральные вещества. В промышленных садах воду и минералку корням поставляет садовод. Для меня было открытием, что если в почве много микроорганизмов, то корни «покупают» у них ценные витамины, гормоны и дефицитный азот, в обмен выделяя глюкозу. Тогда плоды делаются целебными, как в древнем райском саду. Корень – это тоже фабрика, он производит много жиров, белков и гормонов.

По проводящим сосудам все это идет вверх, к листу, и там тоже, кроме синтеза глюкозы, создаются миллионы молекул аминокислот, а из них ферментов и других, необходимых для роста и развития растений веществ.

Растению всегда чего-то не хватает. Чаще всего света, поэтому мы боремся с сорняками и не загущаем посадки. Не хватает иногда углекислого газа (CO2), поэтому мы имеем почвы, богатые органикой, которая при разложении выделяет CO2, и помним, что растению нужен легкий ветерок, нужна достаточная влажность воздуха, чтобы устьица не закрывались в зной и в них проникал углекислый газ.

Еще страшнее дефицит воды в почве и дефицит азота. При их нехватке лист перестает работать. Мы должны поливать сад, мульчировать почву органикой, должны заботиться о животном мире почвы, который делает ее влагоемкой, пористой и всегда имеющей запас азота в белковых телах живых существ. Тогда крайне редко придется использовать минералку. Если в листе образуется мало углеводов – не растут плоды, не закладываются цветочные почки для будущего урожая, старые листья желтеют от безделья и осыпаются, а новые не образуются.

Степень использования солнечной энергии зависит, конечно, от корня, от подвоя и от районированности привитого черенка, от привоя. Каждый сорт по-разному реагирует на длину светового дня, на сумму летних температур, на сухость воздуха. Древесина по-разному вызревает и противостоит морозам. Для нас на севере морозы приносят больше бед, чем засуха на юге. У каждого сорта своя крона и свой размер дерева, поэтому расстояние между деревьями должно быть разное.

Вот сколько нюансов надо учитывать при посадке семян подвоя и при прививках черенков разных сортов, чтобы деревья в саду не затеняли друг друга и каждый лучик солнца проникал к каждому листу. Поэтому я перестал покупать готовые саженцы, а делаю их сам, ведь никто не производит саженцы специально для моего климата, моих вкусовых пристрастий и моего понимания, что такое экосад.

– А вот ответь мне на более сложный вопрос, который мы обсуждали с учителем биологии в 11-м классе. В воздухе СO 2 очень мало, 0,03 %, а в почве много, иногда более 2 %, не проще ли корням всасывать углерод для фотосинтеза из почвы? Ученые делали опыт, в почву вводили СO 2 с изотопом углерода, и через несколько часов этот углерод обнаруживали в листьях. Значит, растение дышит корнями? – проверяет мои знания умный внук-старшеклассник.

– Конечно, нет. Растение корнями СO 2 для фотосинтеза не всасывает. В природе есть явления, видимые глазу, и многие садоводы ищут простые решения без знания биохимии и микробиологии, без понимания эволюции растений, увлекаются, спорят и ошибаются. В Интернете среди «природников» постоянно идут споры на эту тему, сосет ли корень CO 2 для целей фотосинтеза, – ворчу я и продолжаю.

А все просто. Корень работает, производит белки и жиры, беря энергию при сгорании глюкозы, и выделяет CO2 в почву, а не наоборот. Микроорганизмы почвы тоже работают. Особенно много потребляют CO2 фотосинтетические бактерии и водоросли, синтезирующие витамины (поэтому в витамины попадают атомы изотопов углерода, которые исследователи, например, добавили в почву). Корень, конечно же, всасывает полезные витамины и гормоны, произведенные бактериями, и они обнаруживаются в листе. Но это не CO2 по сосудам идет к листу, в соке растений его очень мало, там сотни других веществ, содержащих углерод в микроскопическом количестве. В небольшом объеме почвы вокруг корней CO2 в целом очень мало, растению его не хватило бы и на час работы, а в воздухе, который постоянно движется, запасы неисчерпаемые.

Все дело в катализаторах биохимических процессов, которые идут в листе, эволюция создала фабрики по синтезу глюкозы, работающие с неимоверной эффективностью. Поэтому нашим яблоням CO2 всегда хватает, его приносит влажный ветерок с нашего озера, а огурчикам в закрытой теплице может не хватить. Поэтому мы в теплице поставим бочки с навозной жижей, пусть органика бродит и выделяет углекислый газ.

– Даже я все понял, потому что внимательно слушал дедушку, – сказал внук-пятиклассник. – Растения и микробы почвы договорились, что проще дружить и помогать друг другу. Листья берут из воздуха CO2, которого мало, зато лучи солнца рядом и энергии света много, и перерабатывают CO2 в глюкозу. А азот, которого в воздухе много, не берут. Дорого строить фабрики по переработке азота в мочевину. Наоборот, микроорганизмы в почве без света CO2 перерабатывать в глюкозу не могут, они ее просят у растений. Растения покрывают почву листьями и веточками, глупые мальчики жгут весной костры, а зря. Ведь микробы должны сжигать листья на своих фабриках, они берут из воздуха азот и делают из него мочевину. Корень выделяет сладкий сок, микробы прибегают его попить и в благодарность писают на корешок мочевиной. И листья тянутся к свету все выше и выше.