Все 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[28], приписав поглощение СО2 только листьям?.. Если не листьями – как добывают растения столько углерода? Кажется, у Кузнецова нашелся логичный ответ и на эти вопросы.
Пройдемся по графику, посмотрим, куда кривая вывезет…
Откуда растения получают больше углерода: из воздуха или из почвы? Мы долго спорили и размышляли об этом. Я привлек даже видных ученых, изучил классику фотосинтеза. И представьте, вопрос остался открытым. Вот вкратце наши рассуждения.
Прежде всего: откуда берется углекислый газ воздуха?
Энергия биомассы земных растений почти на два порядка больше, чем дают сейчас все виды топлива. Людей еще и в помине не было, а 0,03 % СО2 в воздухе уже были. Выходит, вовсе не наши костры, не машины и ТЭЦ поставляют углекислый газ в атмосферу. Такую прорву СО2 способны «выдохнуть» только те, кто съел, окислил всю растительную биомассу – обитатели почв и океанов.
Очевидно: вернуть растениям их углерод может только постоянный распад, окисление дерна или подстилки. Итак, источник СО2 – почва. Главный резервуар, хранитель СО2 – почвенная мульча. Будь вы на месте растений, где бы вы стали добывать СО2: там, где его почти нет, или там, где он сконцентрирован?
Идем 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 растворенный СО2, угольная кислота, карбонаты, простые сахара и всевозможные кислоты. И корни, разумеется, поглощают СО2 и угольную кислоту – этот факт отражен еще в энциклопедии 60-х. Вопрос вот в чем: основной ли это способ добычи углерода?
По Тимирязеву, огромная площадь листьев нужна только и именно для поглощения углекислого газа из воздуха. 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 СО2 добыл. 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 остается вопрос: сколько в почвенной воде СО2? Хватит ли его для фотосинтеза? А гидропоника – откуда там углекислый газ в растворе? Там же нет органики. А ведь растения растут!
Растут, и будут расти, потому что не существует прохладной воды, не насыщенной газами. Дождевые капли, еще не долетев до земли, превращаются в слабые растворы. Выпаренная дистиллировка[29], оставленная открыто, уже через пару часов – раствор. А растворимость СО2 в 70 раз больше азотной, и в 150 – кислородной. На два порядка! Угадайте, каким газом насыщена вода больше всего?
Есть и еще аргументы в пользу углеродно-почвенной гипотезы.
Известно: добавка углекислого газа в воздух теплиц увеличивает урожаи. Об этом защищена масса диссертаций. И вот что они сообщают. Рост содержания СО2 вчетверо, до 0,12 %, усиливает фотосинтез вдвое и прибавляет четверть урожая. Подъем до 0,3 % – в десять раз – позволяет собрать полтора урожая. Дальнейшее насыщение воздуха СО2 до 1 % урожай не увеличивает. А выше 1,5–2 % урожай начинает резко падать: фотосинтез прекращается.
Почему? Потому что после критического уровня (1,5 %) доля СО2 в воздухе уже такова, что вообще не дает ему выходить из цитоплазмы клеток. Корни качают углекислоту, а излишки девать некуда. Угроза отравления! И растение блокирует всасывание и прокачку растворов – замирает, пережидая стресс.
И вот гипотеза. Возможно, в богатых и живых почвах, при избытке почвенного СО2, растения получают основную часть углерода из почвенного раствора. И только на «культурных» почвах, когда почвенный раствор вместо углерода перенасыщен солями, они включают запасной, «пожарный» механизм – поглощение СО2 из воздуха. Видимо, это и наблюдал Тимирязев. Но господи, как же мало углекислого газа должно быть в этих несчастных листьях, чтобы начать всасывать его воздушный мизер! Отсюда главное правило природного земледелия:
Органика распадается все лето, и именно под растениями, а не в компостной куче!
Но эта гипотеза имеет столь же сильные контраргументы.
Доказано: диффузия, т. е. взаимопроникновение у газов в 10 000 раз быстрее, чем у жидкостей. Так что устьица – вполне себе эффективные дырочки.
Классик физиологии растений А.Л. Курсанов с помощью меченых атомов доказал: да, поглощенный корнями углерод очень скоро оказывается в сахарах листьев. Но его количество – в среднем 5 % от всего поглощенного.
Корни вовсе не просто передают углерод листьям! Прямо в корнях идет синтез сахаров и аминокислот. Корни – самодостаточный синтезирующий орган. В питательном растворе они прекрасно могут расти и множиться сами, вообще без вершков.
Корни сами выделяют огромное количество и сахаров, и СО2. Сахарами они кормят своих ризосферных бактерий. А углекислого газа выдыхают до 40 % от всего почвенного! Поглощать – и тут же выдыхать?
Наконец, при содержании СО2 в почве более 1,5 % корни начинают задыхаться. Как оказалось, им намного важнее избыток кислорода. И это – своя тема, выросшая в целое направление: аэропонику.
Как бы там ни было, но принцип распада органической мульчи под растениями – верен, и именно его показывает нам природа.
Остался еще один важный штрих: вода.
«Чай не пьешь – откуда сила?..»
О воде говорят все, что угодно: растворитель, плазма клеток, электролит, проводник, среда биохимии и жизни, средство охлаждения и терморегуляции, даже носитель информации… Но истинная, главная роль воды странно, необъяснимо замалчивается. Ее четко обозначил ученый-агроном из Нововоронежа, автор идеи мостового земледелия, В.И. Каревский. Вода – питательное вещество. Причем одно из основных!
Вдумаемся: абсолютно сухая органика распадается на СО2 и Н2О. А сахара так и называются: «углеводы», и доля воды в них даже больше, чем доля углерода. Возьмите в руки кусок сахара или пряник: в них две трети «воды»!
Вода – единственный источник водорода для всех органических молекул. А водорода в сухой биомассе – 8 %. Значит, в килограмме зерна 80 г водорода, на который переработано 640 мл химически активной воды. Воды, как питательного вещества! Буквально, как если бы это был сахар или нитрофоска, усвоенные целиком.
Кислорода в сухой биомассе – 20 %. Углеводы получают свой кислород из СО2. А вот тот кислород, которым мы дышим – «водяной».
Добавим сюда фотолиз воды и получение протонов для самого синтеза глюкозы, а также для синтеза энергетических молекул АТФ. Вот теперь картина стала полной! Главное питание растений – три элемента: углерод, водород, кислород. Точнее – СО2, растворенный в Н2О. А вода – не просто «универсальный растворитель». Это один из трех китов фотосинтеза и одна из трех составляющих органики.
Кстати, разлагая органику, сапрофиты возвращают почве ее воду, и среда вокруг них увлажняется. Конечно, воды осадков в сотни раз больше. Но мы еще не знаем: может быть, «органическая вода» – особая, и играет особую роль в жизни растений.
Итак, проблема питания растений заметно проясняется!
Пищеварение почвы есть питание растений
У всех животных минимум два способа питаться: основной – активный, и запасной – страховой. Есть пища – получаем ее извне, а нету – «съедаем» внутренние запасы жира и гликогена.
У растений и почвенной живности то же самое. Основной способ питания – активно-пищеварительный: почвенные организмы под мульчей переваривают органику, растения питаются с их стола. При этом микориза и микробы-симбионты служат реальным продолжением корней, их «ртом и желудком». В условиях дефицита питания вся ставка на «рот и желудок»! Например, в джунглях, где нет гумуса, а органику съедают за считанные недели, только микориза может помочь в конкуренции за пищу. То же – в тундре или в горах, где питание быстро вымывается. Именно тут и обнаруживаются семейства, не способные жить без микоризы: орхидные, брусничные, вересковые.
