Растения в жизни человека

Глава V Какой воздух нужен для дыхания

Каждый человек постоянно дышит, он вдыхает кислород и выдыхает углекислый газ. Воздух не всегда бывает одинаков. Иногда он содержит много кислорода, как, например, в лесу после грозы. «Как хорошо дышится!» — воскликнешь невольно, вдыхая всей грудью «вкусный» воздух. Дышишь, будто пьешь этот воздух.

Совсем иной воздух в помещении, где много людей.

В классе к концу урока кислорода становится меньше, и в перемену открывают форточки для притока свежего воздуха. В городах много народа, много печей в домах, много заводов, фабрик, выделяющих углекислый газ и поглощающих кислород. Население земного шара выдыхает ежедневно около 1 080 000 000 тонн углекислого газа, и около 1 265 000 000 тонн его выделяется в воздух при сжигании топлива в домах, на фабриках, паровозах, пароходах.

Увеличение населения и развитие промышленности потребовало сжигания большого количества каменного угля. В связи с этим возрастающее потребление кислорода и выделение углекислого газа вызвало беспокойство ученых в конце XIX столетия. Один английский ученый-физик в 1898 году вычислил, что через 500 лет будет поглощен весь кислород. Другие же утверждали, что люди погибнут от удушья значительно раньше, то есть тогда, когда в атмосфере накопится углекислого газа до 1 процента.

На выступление английских физиков ответил русский ботаник К. А. Тимирязев статьей — «Точно ли человечеству грозит близкая гибель?»

В этой статье К. А. Тимирязев доказал, что человечеству нечего беспокоиться, потому что на земле существуют растения. Он напомнил об одном открытии химика Джозефа Пристли.

«18 августа 1772 года, — эта дата стоит того, чтоб ее запомнить, — пишет К. А. Тимирязев, — он ставит свой знаменитый опыт, который раскрывает взаимное отношение двух миров, растительного и животного».

Приводим подлинную запись Пристли, поставившего этот опыт:

«Я взял некоторое количество воздуха, совершенно испорченного дыханием мыши, которая в нем погибла; разделив его на две части, я ввел одну часть в сосуд, погруженный в воду, в другую же часть его, также заключенную в сосуд с водою, я ввел ветку мяты. Это было сделано в начале августа 1771 г. Через 8–9 дней я нашел, что мышь прекрасно могла жить в той части воздуха, в которой росла ветка мяты, но моментально погибла в другой порции его… В течение 7 дней пребывания в сосуде с испорченным дыханием воздухом побег мяты вырос почти на 3 дюйма на старых ветвях и, кроме того, образовал несколько новых».

Из этого исторического опыта можно было сделать вывод, что растения улучшают испорченный дыханием воздух, в котором стало мало кислорода и много углекислого газа.

Действительно, растения поглощают углекислый газ и выделяют кислород. Гектар леса может поддерживать дыхание 30 человек, гектар поля с кукурузой — 150 человек.

Количество поглощаемого в течение года углекислого газа растениями земного шара примерно равно 86 500 000 000 тоннам. Если принять во внимание, что в атмосфере содержится около 1 530 000 000 000 тонн углекислого газа, то для потребностей растений его хватило бы только на 18 лет. Но растениями поглощается и углекислый газ, выдыхаемый человеком и животными, выделяемый при горении топлива и разлагающимися в природе отмершими организмами. Без растений же неминуемо погибли бы человек и животные.

Для чего нужен углекислый газ растению?

В результате исследований К. А. Тимирязева и многих других ботаников выяснилось, что растение питается не только водой и солями, всасываемыми корнем из почвы, но и воздухом, всасываемым листьями.

На нижней стороне листа есть мельчайшие отверстия — «устьица», видимые только в микроскоп. Через эти отверстия воздух проникает в лист. По межклетникам в листе воздух проникает к верхнему слою клеток, освещаемому солнцем. В этих клетках, в протоплазме, находятся зеленые зернышки, называемые хлорофилловыми зернами. Эти зернышки пропитаны зеленым веществом — хлорофиллом (в переводе с греческого: «зелень листьев»); они и придают зеленую окраску растениям.

Хлорофилловые зерна играют важнейшую роль в воздушном питании растений. К хлорофилловым зернам поступают из воздуха углекислый газ и одновременно по жилкам листа из стебля и корня — вода. При условии яркого солнечного освещения в хлорофилловом зернышке углекислый газ соединяется с водой — и образуется сахар, который сразу же превращается в крахмал. В микроскоп можно увидеть, как на хлорофилловом зернышке образуется крупинка крахмала. Присутствие крахмала легко доказать, поместив срез листочка в каплю разбавленного иода: крупинка крахмала станет синей. Почти одновременно с образованием сахара из листа выделяется кислород.

Чтобы понять, чтó происходит в хлорофилловом зернышке клетки листа, обратимся за помощью к химии.

Углекислый газ состоит из одной части углерода и двух частей кислорода. Вода состоит из двух частей водорода и одной части кислорода. В химии мельчайшие частицы вещества называют атомами.

Химический состав углекислого газа и воды можно записать так:

углекислый газ: углерод — 1, кислород — 2;

вода: водород — 2, кислород — 1.

В хлорофилловом зерне углекислый газ, соединяясь с водой, образует сахар, состоящий из углерода, водорода и кислорода. При этом часть кислорода улетучивается.

Углекислый газ + вода = сахар + ²/₃ кислорода.

А как же происходит превращение сахара в крахмал? Из сахара выделяется часть воды, то есть два атома водорода и один атом кислорода, и получается крахмал.

Сахар – ¹/₆ воды = крахмал.

Мы схематично, упрощенно изображаем процесс образования сахара и превращения его в крахмал. В природе эти процессы происходят сложнее.

Такой же примерно состав, как крахмал, имеет оболочка клеток растения — клетчатка, или целлюлоза.

Сахар и крахмал, которыми мы питаемся в том или ином виде, образовались из воды и углекислого газа. Углекислый газ и вода в зеленом листе растения под действием лучей солнца превратились в питательный продукт.

Крахмал в листьях снова превращается в сахар, который, растворяясь в воде, оттекает из листьев и поступает в разные части растения. Сахар притекает к растущим почкам, побегам, к цветкам, к корням, питая их. Сахар откладывается в плодах, в листьях капусты, луковицах лука. В клубнях же картофеля и семенах всех растений сахар превращается в крахмал, который сохраняется в них до момента их прорастания. Во время прорастания семян и клубней крахмал снова превращается в сахар и идет на питание и, тем самым, на рост стеблей, листьев и корней.

Из сахара в растении образуются жиры, а с присоединением получаемых из почвы азота, серы и фосфора — белки, из которых и состоит живая протоплазма.

Сложные превращения различных веществ происходят в растениях.

Из простых неорганических веществ под действием солнечного света в растении образуются органические вещества: сахар, крахмал, жиры, белки, необходимые людям и животным для питания.

«Солнечный луч двигает и могучими мышцами промчавшегося скакуна и рукой великого художника, выполняющего свое произведение, и винтом гигантского парохода, разрезающего волны океана. Всё это совершается через посредство растительного мира», — писал академик С. П. Костычев.

«Стоит зеленому листу прекратить свою работу на несколько лет, и всё живое население земного шара, а в том числе и всё человечество, погибнет».

Создавая из углекислого газа, воды и минеральных солей органические вещества, растения улучшают состав воздуха. Вот почему там, где много растений, за городом, в лесу, на лугу так хорошо дышится.

Летом в больших городах пыльно, душно, асфальтированные мостовые и стены каменных домов сильно накаляются солнцем и даже многократная поливка улиц мало освежает воздух.

Исключительное значение для улучшения воздуха имеет озеленение городов. Посадка деревьев на улицах города поэтому имеет целью не только украшение его. Деревья, как мы уже знаем, поглощают на свету углекислый газ и выделяют кислород. Один гектар зеленых насаждений поглощает 8 килограммов углекислого газа за 1 час, то есть столько, сколько выдохнут его за это время 200 человек. В среднем на одного жителя города должно приходиться 50 квадратных метров зеленых насаждений.

Кроме выделения кислорода на свету, в листьях растений происходит еще один важный процесс: они постоянно испаряют влагу, поступающую из почвы в корни и стебли. Испарение воды листьями необходимо для охлаждения растения, нагреваемого лучами солнца. Растения много испаряют воды, особенно в жаркую погоду. Одно дерево в жаркий день испаряет до шести ведер воды. Испарение освежает, охлаждает воздух. Под листвой деревьев — тень, уменьшающая нагревание тротуара и стен зданий. При температуре воздуха в 25° мостовая во дворе каменного дома нагревается солнечными лучами до 35°, а стены — до 33° и от них температура воздуха повышается до 30°. В озелененном месте, наоборот, листва деревьев имеет температуру 23°, а почва под ними 22°.

Кроме того, листья деревьев образуют как бы зеленую сетку, задерживающую пыль. Посмотрите на городские деревья. Какая у них серая, матовая листва! Но пройдет дождь — и листья заблестят яркой зеленью: пыль, осевшая на них, смыта на землю дождем. Без деревьев больше пыли вдыхали бы наши легкие, больше проникало бы ее в комнаты через открытые форточки.

Для очищения воздуха от пыли вокруг астрономических обсерваторий создают защитные зеленые зоны из деревьев. На листьях деревьев оседает пыль, воздух вокруг павильонов становится чище, прозрачнее, что позволяет лучше наблюдать в телескоп за небесными светилами. Пыль в воздухе мешает астрономическим наблюдениям. С целью «обеспыливания» воздуха вокруг Пулковской обсерватории под Ленинградом разбивается обширный парк.

Деревья принимают на себя и всю силу ветров. В саду почти не чувствуешь ветра, хотя видишь, как гнутся от него ветви деревьев, как трепещут их листочки.

Еще следует обратить внимание на одно замечательное свойство деревьев и цветов. Как показали исследования профессора Б. П. Токина, многие растения выделяют фитонциды, убивающие микробов. Этим свойством обладают листья черемухи, березы, хвойных и некоторых других деревьев. Вокруг таких растений, обычно выделяющих сильно пахучие вещества — фитонциды, — убивающие микробов, создается противомикробная зона. Фитонциды черемухи содержат сильный яд — синильную кислоту.

Читатель может испытать действие фитонцидов листьев черемухи даже на мухах и комарах. Измельчив листья черемухи, положите их сразу на дно банки, в которую впустите мух. Заметьте, через сколько секунд мухи погибнут. Фитонциды от двух граммов раздавленных почек черемухи убивают крысу в течение 20 минут.

Аромат цветов так же, как и полученные из этих цветов духи, освежают и очищают воздух.

Шум больших городов особенно чувствителен для жителей квартир с окнами, выходящими на оживленные улицы. И вот этот городской шум значительно смягчается листвою деревьев. На озелененных улицах он менее слышен.

А какое наслаждение идти по зеленому, благоухающему цветами бульвару, а не пыльной улицей! Так хорошо отдохнуть в сквере на садовой скамейке!

Многие писатели, музыканты, ученые утверждают, что часто идеи и планы их работ возникали у них во время прогулок и отдыха среди природы.

Антон Павлович Чехов в рассказе «Скучная история» устами старого профессора говорит о значении растений для создания хорошего настроения: «Вот и наш сад. С тех пор, как я был студентом, он, кажется, не стал ни лучше, ни хуже. Я его не люблю. Было бы гораздо умнее, если бы вместо чахоточных лип, желтой акации и редкой, стриженой сирени росли тут высокие сосны и хорошие дубы. Студент, настроение которого в большинстве создается обстановкой, на каждом шагу, там, где он учится, должен видеть перед собою только высокое, сильное и изящное… Храни его бог от тощих деревьев, разбитых окон, серых стен и дверей, обитых рваной клеенкой…»

В своем рассказе А. П. Чехов говорил о царском времени. В настоящее же время в Москве выстроено для университета замечательное высотное здание в 36 этажей, вокруг которого разрастается чудесный сад, полный самых разнообразных цветов и деревьев. В саду сооружены девять миниатюрных, так называемых альпийских, горок, на которых высажены растения Крыма, Кавказа, Алтая, Средней Азии, Южной Америки, Китая и других мест. С высоты Ленинских гор открывается прекрасная панорама Москвы. Советские студенты учатся в условиях, воспитывающих любовь к Родине, любовь к красоте, к широким горизонтам.

Эти чувства хорошо выразил молодой китайский поэт Вэй Вэй в своем стихотворении «Ночью смотрю с Ленинских гор на Москву».

В царском Петербурге 70 процентов зеленой площади садов принадлежало богатым людям. Эти сады были не доступны жителям города.

В советском Ленинграде все сады и парки открыты для населения.

В Петербурге за 100 лет (XIX столетие) было создано 25 садов и скверов размером в 48 гектаров. В Ленинграде за 18 лет (1923–1940) создали 880 садов и скверов площадью в 368 гектаров. До 1941 года ежегодно расходовали на озеленение Ленинграда 8 000 000 рублей.

В старину Садовая улица и была названа так потому, что сплошь состояла из садов. Но в царское время часто безжалостно вырубали сады и на месте их строили дома. Так произошло и на Садовой улице. Многие когда-то унылые улицы Петербурга, вымощенные булыжником, теперь превращены в бульвары. На улицах Чайковского, Петра Лаврова, Воинова, Маяковского, Чернышевского зеленеют деревья и аромат от раскрывающихся вечерами белых звезд табака привлекает жителей ближайших кварталов, и они долго гуляют или сидят на скамейках. Дети, играя в многочисленных скверах и садах Москвы, Ленинграда и других городов, дышат воздухом, очищенным растениями.

Итак, наиболее существенная польза зеленых растений в том, что они улучшают воздух, поглощая вредный углекислый газ и выделяя необходимый для дыхания человека кислород, и одновременно создают из газа и воды органические вещества, нужные для питания человека и животных.