Як рослини дихають киснем?

Відомо, як рослини дихають киснем - поглинають його, виділяючи вуглекислий газ. Навіть біохімічні реакції, що протікають в організмі при диханні, однакові у рослин та тварин. Але що таке дихання і навіщо нам кисень? Він потрібний, щоб окислювати органічні речовини, які ми отримуємо з їжею. При окисленні їжі звільняється енергія, що міститься в органічних молекулах. Тобто, дихання необхідне для добування енергії. Звичайно, у рослин немає ні рота, ні легень, вони дихають не так, як люди. Але принцип однаковий – рослини дихають, видобуваючи кисень, щоб одержати енергію.

У давнину в атмосфері Землі кисню не було, проте вуглекислого газу було значно більше. Рослини і виробили у себе здатність поглинати вуглекислий газ і, видобуваючи енергію із сонячних променів світла, утворювати з нього необхідні речовини. А в атмосферу вони виділяли кисень, що дав життя всьому "дихаючому світу". Ну а як все відбувається на досліді?

Вчені провели цікавий дослід. Вони вирощували капусту та буряк спочатку на повітрі. Потім поставили половину рослин у камеру, у якій кисню було лише 2,5%. Інша половина партії, контрольні рослини, залишилася на повітрі при 21% кисню. І ті та інші рослини освітлювалися цілодобово. Можна подумати, що рослини без кисню загинуть, але це неправда. Через шість діб вони важили вдвічі більше за контрольні!

Але як так? Хіба рослини дихають без кисню? Просто рослини вміють дуже ефективно використовувати енергію сонячного світла. А коли світло змінюється темрявою, рослини перемикаються з одного джерела енергії на інше. На світлі вони синтезують органічні речовини, використовуючи енергію світла, а в темряві дихають, видобувають енергію окисленням речовин, що утворилися на світлі. Це дихання називається темновим. Таке перемикання дозволяє рослині економити внутрішні резерви, якщо їй доступне сонячне світло - зовнішнє джерело енергії.

Проте рослини дихають і при світлі. Але це завдає їм лише шкоди. Поглинаючи кисень, вони виділяють вуглекислий газ – основну їхню їжу. Тому починають повільніше зростати. Щоправда рослини без світлового дихання таки є. Це кукурудза та цукрова тростина. Відомо, як швидко та потужно вони розростаються.

Про причину виникнення світлового дихання поки що існують лише гіпотези. Вчені припускають, що світлове дихання отримало початок від симбіозу примітивних фотосинтезуючих організмів з нефотосинтезуючими, дихаючими. Симбіоз – це взаємна дія, корисна обом сторонам. Маленькі фотосинтетики, що у воді, поглинали із середовища вуглекислий газ і виділяли кисень. Якби в середовищі не було дихаючих організмів, які навпаки поглинали кисень і виділяли вуглекислий газ, то скоро умови життя стали б для фотосинтетиків нестерпними. Тому вижили лише ті, які, у свою чергу, були чимось корисними для нефотосинтетиків. Одним із способів бути корисним могло бути виділення будь-яких речовин, якими могли б харчуватися нефотосинтетики. Такою речовиною могла бути гліколева кислота, одна з речовин, що утворюються при фотосинтезі. Її виділяють і деякі сучасні водорості. Таким чином, фотосинтетики "годували" нефотосинтетиків гліколевою кислотою, щоб ті поглинали кисень, окислюючи гліколеву кислоту. Гліколева кислота і є речовина, яка через кілька біохімічних перетворень окислюється в рослинах з утворенням вуглекислого газу при світловому диханні. Значить, що більше серед кисню, то більше утворюється гліколевої кислоти, тим інтенсивніше може протікати світлове дихання і більше вуглекислого газу, поглиненого при фотосинтезі, виділиться знову у середовище.

Ймовірно, так само розроблялася у рослин і здатність регулювати світлове дихання відповідно до концентрації вуглекислого газу. Дихаючі організми не тільки поглинали з середовища кисень, небажаний для фотосинтетиків, а й збагачували її вуглекислим газом, необхідним для них.