Уже через несколько минут после того как мы выставим наше снаряжение с элодеей на свет, можно заметить, что на ее листочках появляются и постепенно увеличиваются пузырьки какого-то газа; достигнув известной величины, они отрываются и летят под водой вверх, скользят по стенкам воронки и собираются, наконец, над водой вверху пробирки.
Постепенно газ начинает вытеснять воду из пробирки все больше и больше и может заполнить, при умелой постановке опыта, к концу солнечного летнего дня 1/4 и даже 1/2 пробирки. Полученный таким образом газ можно взять на испытание. Для этого следует закрыть пальцем отверстие пробирки под водой, потом опрокинуть ее дном вниз и тотчас же опустить в нее тлеющую лучинку; лучинка на мгновение вспыхнет ярким пламенем: это и есть признак того, что полученный нами в небольшом количестве газ является настоящим кислородом, который поддерживает горение и совершенно необходим для дыхания всем живым существам.
Рис. 22. Выделение пузырьков кислорода элодеей на свету. Опыт, доказывающий усвоение углекислого газа.
Если наладить тот же прибор с элодеей, но разными способами изгнать из воды углекислый газ, а это можно сделать, если предварительно прокипятить воду или же осадить углекислый газ из воды избыточным количеством известкового молока, то сколько бы растение элодеи мы ни держали на солнце, пузырьков кислорода не получится. Этот простой и убедительный опыт показывает, что кислород может быть выделен растением не иначе, как только из углекислого газа.
Но при отсутствии растения из углекислого газа не смог бы выделиться кислород. Оказывается, что это разложение углекислого газа способны производить только растения, да и то далеко не всякие, а только те, которые окрашены в зеленый цвет. Не окрашенные в зеленый цвет листья, стебли или корни растений и даже целиком такие незеленые растения, как грибы, также не оказывают никакого действия на углекислый газ. Зеленая окраска растений, которая получила особое название «хлорофилл», является совершенно необходимым условием, чтобы растение могло питаться углекислотой воздуха.
Наконец, и зеленые растения не могут разлагать углекислый газ при отсутствии света. Но зато на свету они разлагают углекислый газ очень быстро: в среднем примерно в 16 раз быстрее, чем они производят обратный процесс дыхания, то есть поглощение кислорода и выделение углекислого газа. Вот почему воздух за городом, и особенно в лесах, так здоров и полезен для дыхания человека.
На свету нельзя обнаружить дыхания зеленых растений, и поэтому мы в своем опыте с дыханием зеленых побегов держали их в темноте. На свету процесс дыхания был бы скрыт гораздо более энергичным обратным процессом питания растения углекислым газом. Вот почему ночью растения только поглощают из воздуха кислород, и поэтому их не рекомендуют держать помногу в тех комнатах, где обычно спят люди. Не успевшие еще позеленеть прорастающие семена растений способны только дышать, поэтому свой опыт над дыханием семян мы могли производить на свету.
Вот, наконец, в чем мы должны видеть главное и основное отличие растения от животного: большинство растений способно питаться неорганическими минеральными составными частями почвы; зеленые же растения, сверх того, способны производить процесс, обратный дыханию: на свету они питаются углекислым газом, выделяя при этом кислород и накапливая в своем теле другую часть углекислого газа — углерод.
Свет и жизнь
Но нам далеко еще не все ясно в этом последнем способе питания растений. Какова роль света в питании растений и почему питание их невозможно при отсутствии света?
Все живые существа для своей жизни нуждаются в достаточном количестве пищи. Эта пища необходима им для того, чтобы они могли жить, расти, согревать свое тело, двигаться и работать. Но ведь мы знаем из повседневного опыта и наблюдений над неживыми машинами, что всякое движение есть работа, а всякая работа требует известного источника силы. Ни одна паровая машина не придет в движение, если ее не отапливать, ни один двигатель внутреннего сгорания не будет двигаться, если в нем нечему будет сгорать, машины приводятся в движение ветром (ветряная мельница), водой (водяные мельницы, гидротурбины), электрическим током или рукой человека. Всегда и везде работа не берется из ничего, а требует какого-то источника энергии[3].