Даже если самые нижние листья эффективно поглощают всю падающую световую энергию, они, вероятно, будут работать в режиме, близком к точке компенсации. А если лист получает недостаточно света даже для достижения этой точки, то он будет больше дышать, чем фотосинтезировать, и окажется, таким образом, излишним бременем для растения. Такие листья обычно стареют, желтеют и опадают.
Дыхание
Дыхание – это процесс, при котором углеводы (сахара) соединяются с кислородом и окисляются («сгорают»), выделяя энергию и тепло. Дыхание является фундаментальным химическим процессом окисления или химического горения. Он отличается от горения тем, что процесс идет медленно, без быстрого выделения чрезмерного тепла. Во время дыхания кислород и сахара потребляются для получения энергии, необходимой для производства других веществ, требуемых для роста и развития растений. Кроме того, многие образующиеся при этом промежуточные продукты используются в качестве составных компонентов для синтеза различных соединений, необходимых растительной клетке. Углекислый газ и вода являются побочными продуктами дыхания и выделяются в атмосферу.
Часто встречается заблуждение: если в комнате имеется много растений, то ночью, во время дыхания, они поглотят весь кислород, и людям станет плохо. Немецкими учеными было доказано, что растения потребляют всего 1–2% кислорода, который производят. Очень хорошим примером может служить дача в лесу, там вообще растений в процентном соотношении во много раз больше, чем в квартире. Однако самочувствие и сон в таком месте во много раз лучше, чем в комнате.
Транспирация
Испарение воды с поверхности листьев растения называется транспирацией. Восковое покрытие на поверхности листьев ограничивает испарение, поэтому большинство водяных паров, кислород, углекислый газ и другие газообразные вещества должны проходить через устьица. Эти маленькие отверстия часто находятся как на верхней, так и на нижней поверхности листьев, но могут иногда встречаться только снизу. Они окружены двумя замыкающими клетками, имеющими форму боба, которые контролируют закрытие и открытие устьиц. Когда растение испытывает засуху, замыкающие клетки закрывают устьица для предотвращения дальнейшей потери воды. Если растения транспирируют воды больше, чем они могут поглотить через корни, то наблюдается их увядание.
Многие экологические факторы влияют на закрытие и открытие устьиц. У большинства растений устьица открываются на рассвете и закрываются в темноте. Однако у некоторых растений, включая большинство суккулентов, орхидных и бромелиевых, действие происходит противоположным образом: открытие их устьиц происходит ночью. Основной причиной этого обратного действия является сохранение влаги в течение жаркого, солнечного дня.
Число устьиц на 1 см 2поверхности листа у огурца составляет больше 60 000, у пустынных кустарников – 15 000-30 000, у тропических вечнозеленых деревьев 2000–6000 штук. В полностью открытом виде у большинства растений устьица занимают 0,5–1,5 %, как исключение – 3 % от поверхности листьев. Испарение водяных паров из листа при открытых устьицах идет фактически с той же скоростью, как и со свободной поверхности. Также у многих растений устьица открываются при содержании углекислого газа ниже 0,03 %, т. е. ниже нормального атмосферного уровня. При низком содержании воды в растении они закрываются. В «теневых» листьях число устьиц на единицу площади обычно меньше, чем в «световых». Количество устьиц на единицу площади увеличивается при увеличении освещенности. Так, например, в интерьере общественного здания у смолосемянника толстолистного (питтоспорума) при освещенности 400 люкс (в России освещенность измеряется в люксах) наблюдается на 1 см 234 200 шт. устьиц, при освещенности 500 люкс – 36 500 шт., а при освещенности 10 000 люкс – 41 100 шт.
Во время высокой траспирации можно наблюдать движение воздуха. Всякий раз, когда появляется значительная разница между температурой листовой поверхности и воздухом, создаются конвекционные потоки, в результате чего воздух движется даже в том случае, когда нет других движений воздуха. Это важно для растений, живущих под плотным пологом леса, где практически нет другого движения воздуха. Некоторые из этих растений, включая множество растений, которые мы выращиваем как комнатные, имеют необычно высокий уровень фотосинтеза. Это позволяет им процветать в слабо освещенной чаще джунглей. Уровни тра-спирации большинства этих растений также являются высокими.
Возможность производить движение воздуха сильно помогает комнатным растениям при удалении токсинов из помещений. Вследствие того, что кондиционированный воздух внутри зданий обычно является сухим, высокие траспирационные уровни помогают движению токсиносодержащего воздуха в корневую зону, где микроорганизмы почвы разлагают токсичные газы.
Во время процесса, называемого нитрификацией, определенные виды микроорганизмов в почве могут улавливать атмосферный азот и переводить его в нитраты, т. е. соединения, которые растения используют в пищу.
Поглощение токсических веществ
Листья растений не только производят жизненно важный для человека кислород, но также играют большую роль в поддержании здоровья как растения, так и его прикорневых микроорганизмов. Поглощение листьями углекислого газа и передвижение различных веществ из одной части растения в другую является необходимой существенной функцией растения.
Передвижение веществ по растению происходит по двум тканевым системам: ксилеме и флоэме. Главная функция ксилемы состоит в передвижении минеральных солей и воды из корней в листья. Сахара и другие растворенные продукты питания из листьев растения движутся ко всем незеленым клеткам растения по флоеме.
Научные исследования показали, что некоторые органические вещества, поглощенные листьями, перемещаются не только в корни, но и даже в окружающую их почву. Производство промышленных системных инсектицидов и их применение основано на этой способности растений поглощать и перемещать химические вещества.
Органические соединения, которые были перемещены из воздуха в корневую зону (ризосферу), оказывают влияние на виды и количество микроорганизмов, находящихся в почве вокруг растения. Эти важные положения демонстрируют возможности листьев комнатных растений поглощать летучие органические соединения (ЛОС) из окружающего воздуха и перемещать некоторые из этих веществ без изменений в корневую зону, где они будут разрушаться микроорганизмами. Ряд органических веществ, поглощенных растениями из атмосферы, разрушаются в результате собственных биологических процессов, без участия почвенных микроорганизмов.
Микробы в почве
Различные виды микроорганизмов живут в почве. Они отвечают за выработку питательных веществ для растений, освобождают (расщепляют) почвенные минералы, разрушают органические остатки и детоксицируют многие ядовитые вещества, которыми богата почва. Эта работа является жизненно важной для почвенного плодородия и роста растений. Однако не все почвенные микроорганизмы являются полезными для растений. Некоторые из них вызывают болезни растений и даже конкурируют с растением за питательные вещества.