Чего не знает современная наука

– время может быть предметом естествознания, а не только философии;

– время имеет структуру, поэтому оно может быть предметом моделирования;

– в понятийной базе естествознания не хватает каких-то сущностей, и, возможно, они возникнут в рамках субстанциональных подходов;

– эталонные процессы, с помощью которых мы измеряем время, могут быть разными, а не только основанными на физических измерениях. И вместе с новыми способами измерения изменчивости возникают новые подходы и к описанию мира.

Александр Левич, д-р биол. наук, МГУ

Фотосинтез

Свет – это вечно натянутая пружина, приводящая в действие механизм земной жизни.

Юлиус Роберт Майер

Превращение света в кислород. О нем рассказывают в школе, его тщательно изучают в институтах, над разгадкой его тайны вот уже не одно столетие бьются маститые ученые. Его «разложили по полочкам», ему «перемыли все косточки»… Но этот удивительный процесс по-прежнему остается «знакомым незнакомцем»…

Всем известна поговорка «Мы едим для того, чтобы жить…». Потребляемая нами пища – это источник энергии, благодаря которой мы можем двигаться, думать, творить, в общем – жить. А чтобы эту энергию из пищи извлечь, нам необходимо еще и дышать, ибо, образно говоря, пища сгорает в пламени кислорода и, сгорая, высвобождает нужную нам энергию. Таким образом, для производства энергии нам необходимы пища и кислород. Всего за один год человечество умудряется съесть более 7 x 10⁸ млн. тонн. Но ведь потребность дышать и питаться испытывает и все остальное, более многочисленное население Земли. Значит, используемые запасы питательных веществ и кислорода должны непрерывно пополняться. И это действительно происходит – благодаря растениям с их удивительной способностью к фотосинтезу. За один год под действием света на Земле, по ориентировочным подсчетам, образуется 6 x 10¹¹ млн. тонн органических веществ.

В природе царит закон целесообразности. И одной из ярких его иллюстраций служат «безотходные технологии», когда отработанные вещества одной живой системы автоматически становятся исходными соединениями для деятельности другой. Иначе это можно назвать круговоротом веществ в природе. Так происходит и с фотосинтезом. Ведь для производства питательных веществ и кислорода растения используют не что иное, как «отходы» жизнедеятельности всех живых существ, а именно: воду и углекислый газ.

Итак, роль фотосинтеза ясна. Теперь попытаемся разобраться с его замысловатым механизмом. Фотосинтез (от греч. photos «свет») – это образование сложных биологических молекул из простых химических соединений под действием света. В настоящее время принято выделять в этом процессе две стадии: световую (проходящую на свету) и темновую (которая для своего протекания непосредственно в освещении не нуждается). Темновые реакции это собственно синтез – цепочка последовательных химических превращений углекислого газа в сахара. Чтобы эти процессы происходили, нужна энергия. И не любая энергия, а именно та, которая будет «говорить» с реагирующими молекулами на их языке – языке химических превращений. Значит, прежде чем «запустить» синтез, необходимо уловить энергию света и трансформировать ее в движущую силу химических реакций. А это уже задача световой стадии фотосинтеза. Таким образом, связующим звеном обеих стадий служит так называемая химическая энергия (энергия химической связи), которая есть поглощенная и трансформированная энергия Солнца. А собственно акт трансформации энергии является главным событием фотосинтеза в целом.

«Местом действия» фотосинтеза служит растительная клетка (время действия, разумеется, – светлое время суток). Растительная клетка – это сложная живая система, она содержит ряд структур и выполняет множество функций. Некоторые процессы в клетке имеют строгую локализацию. Это относится и к фотосинтезу, а точнее, к стадии световых реакций. Процессы улавливания (поглощения), проведения и трансформации солнечной энергии происходят в специальных органеллах растительной клетки – хлоропластах. Поэтому хлоропласты можно еще назвать фототрансформаторами, фотогенераторами энергии. В клетках животных, к фотосинтезу неспособных, хлоропластов нет.

Вот мы и добрались до самого интересного – таинства «манипулирования» энергией. Где и как происходят три основных процесса: поглощение, проведение и трансформация солнечной энергии? Главными действующими лицами указанных событий являются специальные светочувствительные пигменты – хлорофиллы. Хлорофиллы могут поступать с энергией следующим образом: поглощать и передавать строго по назначению (это умеют все без исключения молекулы пигмента) и трансформировать световую энергию в химическую (а это по силам единицам).