Астробиология - Тихов Гавриил Адрианович - Страница 5

Ящик не имеет дна. Стенка у него скошена, в нее вставлен наливной светофильтр, наполненный водным раствором медного купороса. Концентрация раствора позволяет светофильтру совершенно поглощать крайние красные и инфракрасные лучи. Исследуемое растение накрывается флуоресцентным ящиком, повернутым наливным фильтром к Солнцу, и поэтому Солнце освещает растение всеми лучами, кроме красных, инфракрасных и отчасти ультрафиолетовых.

В ящик врезана фотокамера с очень светосильным объективом. Он закрыт красным светофильтром, который пропускает только лучи, поглощаемые наливным светофильтром. Таким образом, на фотопластинку, чувствительную к красным и инфракрасным лучам, не падает ни один луч Солнца.

На растение накладывают гипсовую пластинку. Делают выдержку в несколько секунд. Несмотря на то, что в кассету не попадают красные и инфракрасные лучи Солнца, фотопластинка дает изображение цветка в инфракрасных лучах. От гипсовой пластинки, как и следовало ожидать, либо не получается никаких следов, либо она освещена светом, исходящим от растения.

Это хорошо видно на фотографии папоротника (фото 4), полученной в излучаемых им крайних красных и инфракрасных лучах.

Убедившись в том, что растения и их цветы излучают крайние красные и инфракрасные лучи, мы решили сфотографировать спектр излучения. Для этого заменили простую камеру спектрографом (фото 3) и стали получать спектры самоизлучения растений.

Для выражения силы самоизлучения растений ввели понятие энергетической отдачи самоизлучения; понятие это показывает отношение энергии самоизлучения к энергии облучения.

Оказалось, что отдача самоизлучения увеличивается с повышением температуры. У пихты, например, при переходе от -40° к +20° это число возрастает в 40 раз. Отсюда можно было сделать вывод — самоизлучение дает растениям еще один способ избавляться от лишнего тепла.

Итак, в очень жарком климате растение, избавляясь от излишнего тепла, во-первых, сильно отражает инфракрасные лучи и, во-вторых, отдает тепло излучением красных и инфракрасных лучей.

ОПТИЧЕСКАЯ ПРИСПОСОБЛЯЕМОСТЬ РАСТЕНИЙ К ВЫСОКИМ ТЕМПЕРАТУРАМ

Как известно, солнечные лучи любого цвета несут с собою тепло, — значит, растение в очень жарком климате, чтобы избавиться от излишнего тепла, должно отражать все падающие на него солнечные лучи. Из лучей, видимых человеческим глазом, больше всего тепла несут лучи красные, оранжевые, желтые, зеленые и меньше — лучи голубые, синие и фиолетовые. Отражая преимущественно первую группу лучей, растения должны приобретать желтый цвет. Но, кроме отражения, как мы указывали выше, растения излучают из видимых лучей красные. Прибавление красных к желтым придает растению оранжевый цвет.

Это теоретическое заключение подтвердилось наблюдениями А. П. Кутыревой на Памире в 1951 году. В районе Джеланды на Восточном Памире (высота 3 440 метров) температура наиболее горячего источника равна +71°; в самом горячем месте отмечены первые следы появления преимущественно красных и в небольшом количестве сине-зеленых водорослей. Основным признаком местонахождения горячих источников являются красновато-оранжевые водоросли, заметные издали и растущие в воде.

На Западном Памире, в районе Гарм-Чешма (высота 2 500 — 2 600 метров) на склоне известковой горы есть ущелье горячих источников. Три гейзера уступами опускаются к берегу горной реки. По их сторонам есть естественные чаши с горячей водой, напоминающие цветные раковины. Температура наиболее горячего источника в верхней чаше равна +61°, в нижних +46° и +32°. Выше верхнего гейзера, при температуре воздуха +45°, росло широко распространенное в Средней Азии растение с пушистыми листьями — коровяк, иначе называемое «медвежьим ухом». Листья его имели желтоватую окраску, тогда как в обычных условиях, например в Алма-Ате, они голубовато-зеленые.

Наблюдения, подтвердившие мнение о том, что растения в жарком климате должны иметь желтый или оранжевый цвет, позволяют нам сказать кое-что и о растительности на планете Венере. Прежде всего, при температуре, достигающей на Венере +80°, растения жить могут. К этому они могли приспособиться в течение миллионов лет своего существования. Мы также можем сказать, что растения на Венере должны быть в основном либо желтыми, либо оранжевыми. Работы профессора Н. П. Барабашева в Харькове до некоторой степени подтверждают такой вывод. Наблюдая распределение яркости на облаках Венеры, он заметил избыток красных и желтых лучей в том месте облаков, куда падают лучи Солнца, отраженные поверхностью планеты.

Это, по мнению Н. П. Барабашева, указывает, что красные и желтые лучи проходят облака Венеры легче, чем синие. Одной из причин этого, добавим мы, может быть цвет растительности на Венере.

Как заманчиво научиться наблюдать поверхность Венеры сквозь ее облака! Раньше или позже это осуществится при помощи изучения длинноволновых инфракрасных лучей, испускаемых поверхностью планеты.

ДВОЙНАЯ РОЛЬ САМОИЗЛУЧЕНИЯ В ЖИЗНИ РАСТЕНИЙ

Мы уже говорили выше, что отдача самоизлучения пихты при переходе от -40° к +20° увеличивается в 40 раз. Однако и при -40° самоизлучение еще существует.

Спрашивается, неужели и при такой низкой температуре пихта испытывает еще избыток тепла? Возможно, это результат чрезвычайной закалки пихты. Однако более вероятно предполагать двоякую роль самоизлучения в жизни растения. Так, в жаркую погоду оно избавляется от избытка тепла, а в холодную выделяемым теплом согревается и согревает окружающий его воздух.

Примеры подобного самообогревания растений наблюдались во время зимовки на Тянь-Шанской высокогорной обсерватории в 1931–1932 годах, когда обнаружили поле подледной растительности — своеобразные природные теплицы.

Подо льдом почти метровой толщины были свободные пространства площадью до 400 квадратных метров, где росли и цвели растения альпийской зоны. Ледники куполообразной формы обеспечивали своего рода оранжерейный эффект. Собирая солнечную энергию, они защищали растения от морозов. Очевидно, что растения сами устроили себе теплицу собственным излучением.

Еще пример: ранние весенние цветы, такие, как подснежник и сольданелла, выходят из-под снега, расплавляя его своим теплом (рис. 3 и 4).

Такое же явление наблюдается на Алтае, в Горной Шории.

Ранней весной, когда температура воздуха еще значительно ниже нуля, из-под снега толщиной в 10–15 сантиметров выходят голубые анемоны.

Некоторые ботаники задавали мне такой вопрос: если, по теоретическим выводам астроботаники, желтые, оранжевые и красные цветы характерны для мест с высокой температурой, то почему же на севере и на высоких горах также встречается немало желтых и красных цветов, красных лишайников: желтый мак, калужница, лютик, одуванчик, красные альпийские рододендроны, золотистые и пурпурные цветы рододендрона под лучами незаходящего Солнца в Гренландии и т. п.?

На это я попытался ответить следующим образом.

Были сделаны два образчика оранжевого цвета, совершенно одинаковых для глаза, но имеющих разный спектральный состав.

Один — представлял собой нанесенный на стекло желатиновый слой, окрашенный в водном растворе анилиновой краски ауранция. Он прекрасно пропускает лучи инфракрасные, красные, оранжевые, желтые, а также половину зеленых. Такую же окраску имел бы цветок, рассеивающий все эти лучи. Это должен быть оранжевый цветок, растущий в жарких местах и отражающий лучи, несущие особенно много тепла.

Другой подобный же слой на стекле был приклеен к плоской бутылочке, наполненной слабым водным раствором медного купороса. Он полностью поглощает инфракрасные и красные лучи, пропускает оранжевые, желтые и немного зеленых. Такую же окраску имел бы цветок, поглощающий инфракрасные и красные лучи и рассеивающий оранжевые, желтые и немного зеленых.