Книга Мир вместо защиты - Николай Иванович Курдюмов

Углеродное питание: воздух или почва?..

Менделеев жил в эпоху, когда людям ещё снились периодические таблицы…

Можно ли вообще сомневаться в классических азах ботаники? Например, в том, что растения поглощают углекислый газ из воздуха? Это же ещё Тимирязев блестяще доказал! Однако И. Н. Галкин решил, что мэтр неправ (www.igor-galkin.narod.ru/5. Мт), и что наука вообще чушь городит. Что воздух растениям не нужен. И что вообще фотосинтеза не существует. Ересь, да и только! Но я ведь тот ещё правдоискатель — тут же заразился. Конкретно — насчёт углекислого газа. И разослал свои сомнения знакомым мастерам. Всерьёз откликнулся Кузнецов.

Эта еретическая главка родилась из нашей переписки. Я кумекал, спрашивал и сомневался — Александр Иванович рассуждал и дельно аргументировал. Агрономия очень много говорит о минеральном питании. И создаётся иллюзия, будто бы оно главное. Но рассмотрим сухую массу растений. Половина растительной ткани — углерод. Ещё 20% — кислород, 15% — азот, 8% — водород. И только 4–7% растения — зола, минералы: фосфор, калий, кальций и магний. Микроэлементов — сотые доли процента.

Налицо факт: самая важная часть растительного питания — углекислый газ. «Выдохи» всего живущего — бесценная пища, главный материал для растений.

Так уж вышло: основа жизни на нашей планете — углерод. Уникальность этого элемента в неповторимой химической гибкости. Вся органическая химия, от бензина и пластмасс до пестицидов — химия углеродных цепочек и структур. Вся биохимия, живые ткани — тоже. И всё это разнообразие вышло прямиком из углекислого газа!

Растения лепят органику из С02 и воды. Мы окисляем её обратно до С02 и воды. Так и обмениваемся: мы — все едоки органики — даём растениям углекислый газ, а они нам — органику и кислород. Кстати, кислород, как и водород, растения получают в основном из воды. Миллионы лет на планете поддерживается разумный баланс упомянутых газов.

Но вот проблема: углекислого газа в воздухе катастрофически мало — всего 0,03%. А уж культурным растениям, с их явно завышенной продуктивностью, его всегда не хватает! Летом, в солнечный и безветренный день, вокруг листьев быстро создаётся «вакуум» углекислого газа, и чем выше от земли, тем больше его дефицит. В теплице, уже через шесть недель после внесения навоза, уровень С02 падает до 0,01%! Установлено: при такой концентрации С02 фотосинтез резко падает, а при ещё меньшей — почти замирает.

Всё это как–то не вяжется с буйным процветанием растительного царства. Разве могли растения миллионы

лет так рисковать своим выживанием?.. Например, высоко в горах, на Крайнем Севере? Не поспешил ли Климент Аркадьевич, приписав поглощение С02 только листьям?.. Если не листьями, то как добывают растения столько углерода? Кажется, у Кузнецова нашёлся логичный ответ и на эти вопросы.

Углерод — да. Но откуда?

Пройдемся по графику, посмотрим, куда кривая вывезет…

Прежде всего: откуда берётся углекислый газ воздуха?

Энергия биомассы земных растений почти на два порядка больше, чем дают сейчас все виды топлива. Людей ещё и в помине не было, а 0,03% СО„ в воздухе уже были. Выходит, вовсе не наши костры, не машины и ТЭЦ поставляют углекислый газ в атмосферу. Такую прорву С02 способны «выдохнуть» только те, кто съел, окислил всю растительную биомассу — обитатели почв и океанов.

Расклад такой. Треть углекислого газа дают океаны, остальное — органическая мульча суши. И вовсе не тропиков! Две трети С02 «выдыхают» почвы северных и умеренных широт. Тундры его выделяют до 20 кг/га/сутки, лесные почвы — до 300, перегнойные луга и чернозёмы — до 600. И это только в приземном воздухе! В самой же почве ещё в 50–100 раз больше С02. До 80% этого углекислого газа дают микробы и грибы, и до 20% — почвенная фауна.

Итак, главный резервуар, хранитель С02 — почвенная мульча. Будь вы на месте растений, где бы вы стали добывать С02: там, где его почти нет, или там, где он сконцентрирован? Не почвенный ли углекислый газ мы измеряем на самом деле, анализируя приземный воздух?..

Давайте немного порассуждаем.

Ночью листья выделяют С02 — «дышат». Но днём, вместе с кислородом, растения также выделяют углекислый газ, хотя он нужен для фотосинтеза. Не говорит ли это просто об избытке С02 в тканевой жидкости?..

Физически обмен газов определяется их парциальным давлением (ПД), а в жидкостях — их насыщением. Газ переходит оттуда, где его больше, туда, где его меньше. Так работают наши лёгкие: в плазме венозной крови кислорода меньше, чем в воздухе, и кислород поступает в плазму. Зато углекислого газа там больше, чем в воздухе, и он выходит в воздух.

Устьица не умеют вентилировать активно. Они «вдыхают» и «выдыхают» по закону равновесного состояния газов. Донести С02 до хлоропластов можно, только растворив его в воде. Но если он выделяется, значит, его насыщение в цитоплазме клеток избыточно. Как же он может при этом поглощаться?.. Кстати, в интернете не нашлось никаких исследований на эту тему.

Идём далее, и находим небессмысленную аналогию. Азот — химический сосед, почти что родич углерода. В воздухе его — не доли процента, а целых три четверти. Казалось бы, бери, поглощай листьями! Но поглощается он только в виде растворов — аммония, нитратов и простой азотистой органики. Весьма логично предположить: углерод также усваивается в виде растворов. И действительно, почва просто пропитана его растворами! Это сам растворённый С02, угольная кислота, карбонаты, простые сахара и всевозможные кислоты. И корни, разумеется, поглощают С02 и угольную кислоту — этот факт отражён ещё в энциклопедии 60‑х годов. Вопрос вот в чём: основной ли это способ добычи углерода?

По Тимирязеву, огромная площадь листьев нужна только и именно для поглощения углекислого газа извоздуха. Но ведь листовое испарение выкачивает почвенный раствор, добывая таким образом минералы. Значит, площадь листьев добывает из почвы и углекислые растворы. Чем больше испарил и прокачал, тем больше С02 добь*1л. Никакого конфликта! Наоборот. Охлаждение листьев, добыча минералов, воды и углерода одновременно, сразу, одним усилием, с минимальными затратами — вот рациональность, свойственная природе! Именно так растения и должны жить.

Хорошо. Но остаётся вопрос: сколько в почвенной воде С02? Хватит ли