Природа нашей планеты Земля уникальна и разнообразна. Леса, степи, горы, реки и озера богаты многообразием растительного и животного мира, где растения и животные имеют свои особенности, виды и характеристики.
Разным местностям расположенных на контентах характерны свои природные зоны, которые зависят от климата и географического местоположения. И тем не менее все растения и животные живут в экосистемах, которые объединяет природа земного шара.
Природа, растения и животные Европы
Располагаясь в Северном полушарии для европейской части материка Евразии характерны широколиственные и смешанные леса, предгорные и горные природные зоны. Ближе к северу Европы среди растений часто встречаются сосны, ели, березы, а южнее дубы, оливковые деревья и теплолюбивые растения. Среди животных частые гости лесов белки, лисы, волки, медведи, олени, зайцы и многие другие...
Природа разных стран Европы:
Природа, растения и животные Азии
Для северной части Азиатского континента характерен холодный континентальный климат, в суровых условиях которого умело приживаются растения тундры и тайги, такие как ель, пихта и сосна. Среди животных жители таёжных степей это олени, волки, песцы и различные перелетные птицы, прилетающие в эти края летом.
Попадая под влияние экваториального пояса, климат в Ближней Азии теплый и влажный, поэтому здесь преобладают густые тропические леса с обилием растительности. Среди животных много таких, которых можно назвать экзотическими, это носороги, слоны, тигры, крокодилы и другие.
Для природы юго-восточной части Азии характерна своеобразная природа. Среди растений лишайники, карликовые деревья, ягодные кустарники, среди животных тигры, коалы, панды и более привычные для всей другой Азии медведи, волки и лисы...
Природа разных стран Азии:
Природа, растения и животные Африки
Африка располагается на самом жарком континенте, через который проходит линия экватора. Поэтому в Африке очень жарко и круглогодичное лето. В Северной части материка Африки климат засушлив, жаркий, а местность по большей части пустынная с огромными барханами песков на многие километры. И здесь в самой жаркой части планеты есть место для растительного мира, например, пальмы, пробковые и каучуковые деревья. На оазисах посреди песков живут необычные экзотичные животные антилопы, львы, гепарды, крокодилы и другие
Южная Африка это целый природный мир живописных мест с красивой вечнозеленой природой, это тропические леса, саванны, джунгли. Также Южная Африка богата уникальным животным миром, характерным только для таких жарких стран, жирафы, зебры, носороги, слоны и леопарды...
Природа, растения и животные Северной Америки
Климат Северного материка Америки, находясь на другой стороне земного шара, повторяет климат Евразии, на территории Канады более холодный и снежный, а вниз по территории США всё более теплый. Встречаются многие растения и животные, что и в Европе, но есть и собственные виды животных, например бизон, койот и скунс...
Природа разных стран Северной Америки:
Природа, растения и животные Южной Америки
Южная Америка по большей части попадает в Южное полушарие земного шара и там, где ближе к югу времена года идут наоборот. Когда в Европе зима, в Южной Америке лето. Растительный мир разнообразен, это и кактусы, которых особенно много в Мексике, и древние деревья секвойи, а среди животных ленивцы, муравьеды, броненосцы и огромное множество птиц в ярких цветных оперениях...
Природа разных стран Южной Америки:
Природа, растения и животные Австралии
Материк Австралия находится в Южном полушарии, где времена года идут наоборот и довольно тепло. Правда, растительный мир в Австралии не очень богат разнообразием, но есть растения произрастающие только здесь, например, эвкалипт и бутылочное дерево. Животный мир Австралии необычен, здесь много сумчатых животных, белки, кенгуру, небольшие медведи и коала...
Природа, растения и животные Антарктиды
Антарктида это материк на Южном полюсе Земли, который является самым холодным местом на планете. Именно поэтому на поверхности он состоит из толстых слоёв льда. Из-за сильного холода здесь практически нет растений, которые смогли бы произрастать, только мхи, лишайники и водоросли, которые встречаются на побережьях, где теплее. А вот среди немногочисленных животных, самые яркие представители это пингвины. Также вблизи берегов встречаются разные прибрежные птицы, голубоглазые бакланы, поморник, снежный буревестник...
Природа, растения и животные морей и океанов
Моря и океаны занимают большую часть площади поверхности Земли. Океан играет огромную важную роль в формировании климата всей планеты, с его поверхности вода в виде осадков переносятся на материковые части, что позволяет существовать жизни и растительности на континентах. Растительный мир богат различными подводными растениями, произрастающими на дне океанов и морей, а животный мир морей и океанов уникален, в океанах живут тысячи видов рыб, морские животные, акулы, осьминоги, киты и необычные жители подводных глубин...
Но даже если вы не специалист в области зельеварения и не знаете магических приемов, все равно можете использовать волшебные свойства растений себе во благо. Присутствие растений рядом с человеком уже влияет на его душевное и физическое состояние, незаметно развивает определенные качества характера и привлекает в жизнь какие-то события. Надо просто определиться, чего вы хотите, и завести дома или на участке те растения, которые помогут реализовать желание.
Ваше «колдовство» заключается в общении с растением. Если это комнатные или садовые цветы, надо тщательно ухаживать за ними, любоваться ими, хвалить и высказывать им мысленно или вслух свои желания. Съедобные плоды и листья нужного растения чаще использовать в пищу. Лесные и полевые травы высушить и хранить в доме, наполнив ими маленькие ароматические подушечки. Вдыхая запах трав, мысленно формулируйте свое желание. Дерево может напитать вас энергией, если стоять, прислонившись к стволу. Оно может подарить вам талисман или оберег: листок, кусок ветки или коры, шишку или орех, который вы можете всегда носить с собой. Чем больше вы контактируете с растением, тем сильнее оно проявляет свои магические свойства по отношению к вам.
Магическая специфика растения зависит от его планеты-покровителя. Часто одному виду растения покровительствуют две или более планет, каждая из них наделяет его магическими полномочиями в своих сферах жизни.
Определить планеты, покровительствующие растению проще всего по его внешнему виду.
Растения Солнца
Солнце дает своим растениям мощный прямой жесткий, часто деревянистый ствол, ворсистость на стебле и листьях. Это многие деревья, масличные растения, все цветы, которые поворачиваются вслед за Солнцем или распускаются на рассвете. Все желтые, оранжевые или красные цветы и плоды. Растения с терпким, но не слишком резким запахом. Это подсолнечник, ромашка, календула, гелиотроп, подорожник, кукуруза, зверобой, арника, пижма . Деревья: дуб, ясень, лавр, пальма, олива, сандал, апельсин, мандарин и остальные цитрусовые.
Растения Солнца заряжают энергией, дают творческий импульс, помогают добиться любви и признания, оберегают от дурной славы и завистников.
Растения Луны
Луна
покровительствует влаголюбивым растениям, они
растут у воды или накапливают влагу в стеблях и листьях. Стебель обычно
приземистый, толстый, листья крупные, цветы белые или бледно-желтые и
распускаются к вечеру. Запаха нет или очень сильный, одурманивающий. Плоды
круглые, водянистые. Все бахчевые, капуста, водяные лилии, жасмин, ирис,
ландыш, очиток, алоэ, каланхоэ, толстянка, ива
.
Растения Луны оберегают семью, способствуют комфорту в доме, охраняют от сглаза, прогоняют страхи и плохие сны, успокаивают капризных детей и склонных к повышенной тревожности взрослых, усиливают интуицию и помогают приспособиться к переменам.
Растения Меркурия
Меркурий
управляет вьющимися и ползучими
растениями, всеми растениями с тонким стеблем, мелкими листьями и семенами.
Цветы у них небольшие, собраны в соцветия, желтые, пестрые, двухцветные.
Плоды твердые, маслянистые с вяжущим вкусом. Это лекарственные и пряные
растения со специфическим запахом, бобовые. Деревьев немного, чаще
кустарники, нечто среднее между кустом и деревом. Анис, сельдерей,
фасоль, горох, бобы, вьюнок, медуница, лаванда, майоран, валериана,
иван-да-марья, лапчатка, кориандр, петрушка, тмин, ромашка, можжевельник,
орешник.
Растения Меркурия укрепляют здоровье, повышают коммуникабельность, способствуют успехам в учебе и торговле, помогают завести знакомства, добыть нужную информации, хранят от воров и мошенников.
Растения Венеры
Венера
дает своим растениям средние размеры
стеблей, листьев, цветов и плодов, красивую их форму и аромат. Вообще Венера
управляет всеми цветами, но более все ей соответствуют голубые, синие,
розовые, сиреневые. Плоды мягкие и сладкие. Фруктовые деревья и ягодные
кустарники, декоративные цветы. Роза, сирень, фиалка, анютины глазки,
барвинок, левкой, вербена, портулак, крокус, цикламен, маргаритка,
незабудка, душица, мята, мирт, яблоня, инжир, айва, персик.
Растения Венеры помогают привлечь и сохранить любовь, найти гармонию в жизни обрести материальное благополучие и внешнюю привлекательность.
Растения Марса
Растения Марса обращают на себя внимание цветом или запахом. У них сухой, часто деревянистый стебель, снабженный защитными средствами в виде колючек, шипов, жгущих и режущих листьев. Все растение или часть его может быть ядовито или обладать резким запахом и жгучим вкусом. Цветы и плоды красные. Перец, чеснок, лук, крапива, хрен, чертополох, терновник, боярышник, барбарис, каштан, кактус.
Растения Марса дают бодрость, активность, смелость, решительность, выносливость, независимость. Это сильные обереги от врагов и нечистой силы, от нападений любого рода и физических недугов.
Растения Юпитера
Юпитеру принадлежат крупные растения, с мощным стеблем, большими листьями, любящие распространять свои ветки в ширину или расти большими группами, захватывая все новые территории. Юпитер управляет и всеми экзотическими растениями, уроженцами дальних мест, среди которых много комнатных. Цветы обычно синие, голубые, пурпурные, малиновые, запах не слишком сильный, плоды маслянистые или кисловатые. В целом Юпитер управляет всем растительным миром, но наиболее соответствуют ему: береза, липа, лопух, ревень, грецкий орех, дуб, олива, алоэ, ясень, клен, тополь, груша, каштан.
Растения Юпитера помогают привлечь в жизнь радость, богатство и удачу в любом деле, нацеленном на расширение влияния и освоения нового, охраняют в пути.
Растения Сатурна
Сатурн дает своим растениям выносливость и неприхотливость. У них стройный твердый стебель, часто деревянистый, плотные кожистые листья, синие, фиолетовые или желтые цветы, твердые черные или коричневые плоды. Растения Сатурна часто горькие, смолистые, с вяжущим вкусом или ядовитые. Все злаки и хвойные деревья, пастушья сумка, василек, борец, коровяк, бессмертник, кипарис, маслина, плющ, самшит, тис, терновник, туя.
Травы, отмеченные знаком Сатурна, распределены по классам.
К ним относятся:
- растения, содержащие яды, приводящие в оцепенение и одуряющие, подобно пасленовым; растения, по-видимому, не имеющие плодов; растения, имеющие корни и листья темного цвета (например, ель, кипарис);
- растения с горьким вкусом и сильным запахом, с черным оттенком и такие же вредные, как собачья петрушка.
Характерная трава Сатурна - морозник (Helleborus niger, из семейства лютиковых). В садах, где культивируют это растение, оно известно под именем рождественской розы. При надобности ее можно заменить чемерицей.
«Первая трава Сатурна называется Ofodftus. Ее сок очень хорош для утоления боли ног и поясницы, при болезни мочевого пузыря. Вареный корень, надетый на шею, унимает беснующихся и меланхоликов и удаляет из дома злых духов» (Альберт Великий).
Растения, управляемые Юпитером на вкус сладки, приятны, нежны, вяжущи, иногда даже кислы. Все эти растения приносят плоды, цветки голубые или белые, веселые. Плоды маслянистые, обильные (например, орехи, миндаль) и приятные на вкус.
Деревья величественные, как, например, дуб, некоторые считаются счастливыми, как, например, тополь, ореховое, в особенности оливковое дерево. Травами, часто употребляемыми, являются мята, воловик аптечный.
Действие белены так описано Альбертом Великим:
«Шестая трава Юпитера, которая обыкновенно называется Octharan, а некоторыми именуется беленой. Корень, прикладываемый к нарывам и ранам, очищает их и уничтожает воспалительное состояние, а носимый на себе предохраняет от их появления; для излечения подагры прикладывают корень, разрезанный пополам, в особенности под знаком зодиака, заведующим ногами. Питье, составленное из его сока с медом, унимает боль печени (находящейся под влиянием Юпитера). Надетая на себя способствует любви. Желающий заставить женщину себя полюбить, должен носить на себе эту траву, так как тогда он будет весел и приятен».
Травы Марса имеют следующие свойства: становятся ядовитыми при сильной жаре (например, некоторые молочаи ), имеют шипы, колючки или жгучие волоски (например, крапива ), вызывают слезы в то время, когда их чистят или едят (например, лук, горчица) .
Характерная трава Марса - молочай-солнцегляд (Euphorbia-helioscopia).
Под названием Ornoglose Альберт Великий описывает траву, свойства которой одинаковы с молочаем:
«Четвертая трава Марса Ornoglose. Корень ее хорошо действует от головной боли, так как предполагают, что Овен, господствующий над головой всех людей, есть разум Марса. Ее употребляют при страдании мужских яичек и гнилых язвах, если Марс находится в Скорпионе - знаке, задерживающем семя. Сок ее хорош в питье от поноса и геморроя и расстройства пищеварения».
Солнечные растения - ароматичны, кислы на вкус, полезны в качестве противоядия. Среди них попадаются вечнозеленые. Среди солнечных растений есть такие, которые все время поворачиваются к Солнцу; есть такие, которые раскрываются при солнечном восходе, например лавр, пион, чистотел. Характерная трава Солнца - гелиотроп , которой Альберт Великий приписывает следующие свойства:
«Собранная в августе, когда Солнце находится в знаке Льва, эта трава имеет чудесные свойства, так как (будучи завернута в лавровый лист Вместе с волчьим зубом и носима на себе) не дает вредить обладателю травы или злословить против него, но, наоборот, принуждает делать ему добро и говорить о нем все лучшее. Если ее положить на ночь в изголовье, узнаешь воров. Если же принести эту траву в церковь, то женщины, нарушившие завет верности своим мужьям, не в состоянии будут уйти, пока не уберут траву: это свойство несомненно, ибо было часто проверено».
О спорыше , или птичьей гречихе (Polygonum aviculare L.), Альберт Вели]кий писал следующее:
«Вторая трава Солнца - foUgone, Barrigiol или Renouce - получила свое название от Солнца, потому что быстро разрастается, а некоторыми была названа домом Солнца. Эта трава исцеляет болезни сердца и желудка. Тот, кто до нее дотрагивается, приобретает свойства той планеты, под которой он родился. Если носить на себе этот корень, то излечиваешься от болезни глаз, а носимая на животе она оберегает от сумасшествия; кроме того, она полезна для легких и свободного дыхания. Кто пьет этот сок, у того явится много страсти и силы к любовному делу. Меланхоликам она помогает при кровавом поносе».
Растения Венеры замечательны своим ароматом, например вербена, валериана, венерин волос, а плоды, посвященные этой планете, очень сладкие: таковы груши, фиги, апельсины. Роза тоже посвящена Венере. Растения Венеры способны возбуждать сексуальные желания, их запах почти всегда сладок. Как типичную траву Венеры можно назвать вербену (трава посвящения), одно из самых могущественных и таинственных растений. Вот что говорит Альберт Великий:
«Седьмая трава Венеры Psterion, некоторые ее называют голубиной травой, или вербеной. Корень ее, прикладываемый к шее, исцеляет золотуху, нарывы, раны и свинку, помогает также от остановки мочи, для чего из него надо приготовить пластырь и прикладывать его к больному месту. Она превосходно действует при ссадинах в прямой кишке и геморрое. Если пить сок вербены с медом и теплой водой, то является легкое и свободное дыхание. Вербена способствует выделению спермы и поэтому делает людей влюбленными. Даже более, если кто-либо носит ее на себе, то становится крепким и сильным в супружестве. Если ее положить в доме, на землю или в винограднике, то получишь хороший доход».
Растения, соответствующие Меркурию отличаются смешанным вкусом. Их листья малы и бывают разных цветов. Примером растений Меркурия является орешник (куст), иван-да-марья, мать-и-мачеха (Tussilago), пролесник однолетний (Mercurialis annua).
«Пятая трава Меркурия называется Potentilla, лапчатка, или гусиная трава, PedactiUus или Pentafilon, иначе пятилистник. Корень ее исцеляет раны и лишаи, если прикладывать в виде пластыря. Если пить ее сок с водой, исцеляет золотуху, а также страдания груди и желудка. Взятый в рот, корень прекращает зубную боль и другие болезни в полости рта; если носить его на себе, то получаешь большую помощь, даже при ходатайствах у высокопоставленных лиц; он делает ученым и помогает приобретению того, что пожелаешь» (Альберт Великий).
Растения, находящиеся под влиянием Луны , безвкусны, живут вблизи воды |или в воде, они холодны; дают млечный сок, способны уничтожить сладострастные желания. Их листья часто бывают крупными. Цветки белые, без запаха или имеют приторный запах. Луне посвящаются растения, сильно подверженные ее влиянию, например трава, по Агриппе - Chinostares, а по Альберту - Chrinostares, которая увеличивается и уменьшается одновременно с фазами Луны. Она похожа на белую лилию как по имени, так и по медицинским свойствам, главным образом по воздействию на глаза. К белой кувшинке , или водяной лилии (Nymphaea alba), и белой лилии (Lilium candidum L.) относится следующее описание Альберта Великого:
«Третью траву Луны называют Chrinoslales; этот сок очищает изъязвления желудка. Цветки действуют очищающим образом на почки и их излечивают. Возрастает и убывает, подобно Луне, хорошо помогает от глазных болезней, давая ясность зрению. Если немного растертых корней положить на глаза, проясняется и усиливается сила зрения, потому что глаза имеют большую симпатию с Луной и зависят от ее влияния. Пьющим этот сок она помогает при переваривании мяса и от золотухи».
Поиски внеземной жизни больше не являются прерогативой научной фантастики или охотников за НЛО. Возможно, современные технологии еще не достигли требуемого уровня, однако с их помощью мы уже способны обнаружить физические и химические проявления фундаментальных процессов, лежащих в основе живого. Астрономы открыли более 200 планет, обращающихся вокруг звезд вне Солнечной системы. Пока мы не можем дать однозначный ответ о вероятности существования на них жизни, но это лишь вопрос времени. В июле 2007 г., проанализировав звездный свет, прошедший сквозь атмосферу экзопланеты, астрономы подтвердили наличие на ней воды. Сейчас разрабатываются телескопы, которые позволят искать следы жизни на планетах типа Земли по их спектрам.
Зеленые человечки уже устарели. На планетах у иных звезд растения могут быть красными, синими и даже черными
Одним из важных факторов, влияющих на спектр отраженного планетой света, может быть процесс фотосинтеза. Но возможно ли это в других мирах? Вполне! На Земле фотосинтез служит основой практически для всего живого. Несмотря на то что некоторые организмы и научились жить при повышенной температуре в среде метана и в океанских гидротермальных источниках, богатством экосистем на поверхности нашей планеты мы обязаны именно солнечному свету.
С одной стороны, в процессе фотосинтеза возникает кислород, который вместе с образующимся из него озоном можно обнаружить в атмосфере планеты. С другой стороны, цвет планеты может говорить о наличии на ее поверхности особых пигментов, таких как хлорофилл. Почти век назад, заметив сезонное потемнение поверхности Марса, астрономы заподозрили наличие на нем растений. Были попытки обнаружить признаки зеленых растений в спектре света, отраженного от поверхности планеты. Но сомнительность этого подхода увидел даже писатель Герберт Уэллс, который в своей «Войне миров» заметил: «Очевидно, растительное царство Марса, в отличие от земного, где преобладает зеленый цвет, имеет кроваво-красную окраску». Сейчас мы знаем, что на Марсе нет растений, а возникновение более темных участков на поверхности связано с пылевыми бурями. Сам Уэллс был убежден, что цвет Марса не в последнюю очередь определяется покрывающими его поверхность растениями.
Даже на Земле фотосинтезирующие организмы не ограничиваются зеленым цветом: некоторые растения имеют красные листья, а различные водоросли и фотосинтезирующие бактерии переливаются всеми цветами радуги. А пурпурные бактерии кроме видимого света используют инфракрасное излучение Солнца. Так что же будет преобладать на других планетах? И как мы можем это увидеть? Ответ зависит от механизмов, с помощью которых инопланетный фотосинтез усваивает свет своей звезды, отличающейся по характеру излучения от Солнца. Кроме того, иной состав атмосферы также влияет на спектральный состав падающего на поверхность планеты излучения.
Выращивая свет
Чтобы представить, каким будет фотосинтез в других мирах, необходимо для начала понять, как растения осуществляют его на Земле. Энергетический спектр солнечного света имеет пик в сине-зеленой области, что заставило ученых долго ломать голову, почему же растения не поглощают наиболее доступный зеленый свет, а напротив - отражают его? Оказалось, что процесс фотосинтеза зависит не столько от общего количества солнечной энергии, сколько от энергии отдельных фотонов и числа фотонов, составляющих свет.
Каждый синий фотон несет больше энергии, чем красный, но Солнце преимущественно излучает красные. Растения используют синие фотоны из-за их качества, а красные - из-за их количества. Длина волны зеленого света лежит как раз между красным и синим, но зеленые фотоны не отличаются ни доступностью, ни энергией, поэтому растения их не используют.
В процессе фотосинтеза для фиксации одного атома углерода (полученного из углекислого газа, CO 2) в молекуле сахара требуется не менее восьми фотонов, а для расщепления водород-кислородной связи в молекуле воды (H 2 O) - всего один. При этом появляется свободный электрон, необходимый для дальнейшей реакции. Всего же для образования одной молекулы кислорода (O 2) нужно разорвать четыре таких связи. Для второй реакции образования молекулы сахара требуется еще как минимум четыре фотона. Надо отметить, что фотон должен обладать некоторой минимальной энергией, чтобы принять участие в фотосинтезе.
То, каким образом растения усваивают солнечный свет - поистине одно из чудес природы. Фотосинтетические пигменты не встречаются в виде отдельных молекул. Они образуют кластеры, состоящие как бы из множества антенн, каждая из которых настроена на восприятие фотонов определенной длины волны. Хлорофилл в основном поглощает красный и синий свет, а каротиноидные пигменты, придающие осенней листве красный и желтый цвет, воспринимают другой оттенок синего. Вся собранная этими пигментами энергия доставляется к молекуле хлорофилла, находящейся в реакционном центре, где и происходит расщепление воды с образованием кислорода.
Комплекс молекул в реакционном центре может осуществлять химические реакции, только если он получает красные фотоны или эквивалентное количество энергии в какой-то другой форме. Чтобы использовать синие фотоны, пигменты «антенны» превращают их высокую энергию в более низкую, подобно тому как ряд понижающих трансформаторов уменьшает 100 тыс. вольт линии электропередач до 220 вольт стенной розетки. Процесс начинается, когда синий фотон попадает на пигмент, поглощающий синий свет, и передает энергию одному их электронов его молекулы. Когда электрон возвращается в исходное состояние, он испускает эту энергию, но из-за тепловых и колебательных потерь меньше, чем поглотил.
Однако молекула пигмента отдает полученную энергию не в форме фотона, а в форме электрического взаимодействия с другой молекулой пигмента, которая способна поглотить энергию более низкого уровня. В свою очередь второй пигмент выделяет еще меньшее количество энергии, и этот процесс продолжается до тех пор, пока энергия исходного синего фотона не понизится до уровня красного.
Реакционный центр как приемный конец каскада приспособлен к тому, чтобы поглощать доступные фотоны с минимальной энергией. На поверхности нашей планеты красные фотоны - самые многочисленные и при этом обладают самой низкой энергией среди фотонов видимого спектра.
Но для подводных фотосинтезаторов красные фотоны не обязательно должны быть самыми многочисленными. Область света, используемая для фотосинтеза, меняется с глубиной, т. к. вода, растворенные в ней вещества и находящиеся в верхних слоях организмы фильтруют свет. В результате получается четкое расслоение живых форм в соответствии с их набором пигментов. Организмы из более глубоких слоев воды имеют пигменты, настроенные на свет тех цветов, которые не были поглощены слоями, лежащими выше. Например, водоросли и цианеи имеют пигменты фикоцианин и фикоэритрин, поглощающие зеленые и желтые фотоны. У аноксигенных (т. е. не производящих кислород) бактерий есть бактериохлорофилл, поглощающий свет дальней красной и ближней инфракрасной (ИК) областей, который только и способен проникать в мрачные водные глубины.
Организмы, приспособившиеся к слабой освещенности, обычно растут медленнее, поскольку им приходится прикладывать больше усилий для поглощения всего доступного им света. На поверхности планеты, где свет в изобилии, растениям было бы невыгодно производить лишние пигменты, поэтому они избирательно используют цвета. Такие же эволюционные принципы должны работать и в других планетных системах.
Так же как водные существа приспособились к свету, отфильтрованному водой, обитатели суши адаптировались к свету, отфильтрованному атмосферными газами. В верхней части земной атмосферы самые многочисленные фотоны - желтые, с длиной волны 560–590 нм. Количество фотонов постепенно уменьшается в сторону длинных волн и круто обрывается в сторону коротких. По мере прохождения солнечного света сквозь верхние слои атмосферы водяной пар поглощает ИК в нескольких полосах длиннее 700 нм. Кислород дает узкий ряд линий поглощения вблизи 687 и 761 нм. Всем известно, что озон (О 3) в стратосфере активно поглощает ультрафиолет (УФ), но он также немного поглощает и в видимой области спектра.
Итак, наша атмосфера оставляет окна, через которые излучение может достигнуть поверхности планеты. Диапазон видимого излучения ограничен с синей стороны резким обрывом солнечного спектра в коротковолновой области и поглощением УФ озоном. Красная граница определяется линиями поглощения кислорода. Пик количества фотонов сдвинут от желтого к красному (примерно к 685 нм) из-за обширного поглощения озоном в видимой области.
Растения приспособлены к этому спектру, который в основном определяется кислородом. Но нужно помнить, что кислород в атмосферу поставляют сами растения. Когда первые фотосинтезирующие организмы появились на Земле, кислорода в атмосфере было мало, поэтому растения должны были использовать иные пигменты, а не хлорофилл. Только по прошествии времени, когда фотосинтез изменил состав атмосферы, хлорофилл стал оптимальным пигментом.
Прогнозом цвета внеземных растений заняты многие специалисты - от физиологов растений до астрономов и биохимиков
Надежные ископаемые доказательства фотосинтеза имеют возраст около 3,4 млрд лет, но и в более ранних ископаемых остатках есть признаки протекания данного процесса. Первые фотосинтезирующие организмы должны были быть подводными отчасти потому, что вода - хороший растворитель для биохимических реакций, а также потому, что она обеспечивает защиту от солнечного УФ-излучения, что было важно при отсутствии атмосферного озонового слоя. Такими организмами были подводные бактерии, которые поглощали инфракрасные фотоны. Их химические реакции включали водород, сероводород, железо, но не воду; следовательно, они не выделяли кислород. И только 2,7 млрд лет назад цианобактерии в океанах начали оксигенный фотосинтез с выделением кислорода. Количество кислорода и озоновый слой постепенно увеличивались, позволяя красным и бурым водорослям подниматься к поверхности. А когда для защиты от УФ достаточным оказался уровень воды на мелководьях, появились зеленые водоросли. В них было мало фикобилипротенов, и они были лучше приспособлены к яркому свету у поверхности воды. Спустя 2 млрд лет после того как кислород начал накапливаться в атмосфере, потомки зеленых водорослей - растения - появились и на суше.
Растительный мир претерпел значительные изменения - стремительно возросло разнообразие форм: от мхов и печеночников до сосудистых растений с высокими кронами, которые поглощают больше света и приспособлены к разным климатическим зонам. Конические кроны хвойных деревьев эффективно поглощают свет в высоких широтах, где солнце почти не поднимается над горизонтом. Тенелюбивые растения для защиты от яркого света вырабатывают антоцианин. Зеленый хлорофилл не только хорошо приспособлен к современному составу атмосферы, но и помогает поддерживать его, сохраняя нашу планету зеленой. Не исключено, что следующий шаг эволюции даст преимущество организму, живущему в тени под кронами деревьев и использующему фикобилины для поглощения зеленого и желтого света. Но обитатели верхнего яруса, видимо, так и останутся зелеными.
Раскрашивая мир красным
Занимаясь поиском фотосинтетических пигментов на планетах в иных звездных системах, астрономам следует помнить, что данные объекты находятся на разных стадиях эволюции. Например, им может встретиться планета, похожая на Землю, скажем, 2 млрд лет назад. Необходимо также учитывать, что инопланетные фотосинтезирующие организмы могут обладать свойствами, не характерными для их земных «родственников». Например, они в состоянии расщеплять молекулы воды, используя фотоны большей длины волны.
На Земле самым «длинноволновым» организмом является пурпурная аноксигенная бактерия, использующая инфракрасное излучение с длиной волны около 1015 нм. Рекордсмены среди оксигенных организмов - морские цианобактерии, поглощающие при 720 нм. Не существует верхнего предела длины волны, который определялся бы законами физики. Просто фотосинтезирующей системе приходится использовать большее число длинноволновых фотонов по сравнению с коротковолновыми.
Ограничивающим фактором служит не разнообразие пигментов, а спектр света, достигающего поверхности планеты, который в свою очередь зависит от типа звезды. Астрономы классифицируют звезды на основании их цвета, зависящего от их температуры, размера и возраста. Далеко не все звезды существуют достаточно долго для того, чтобы на соседних с ними планетах могла возникнуть и развиться жизнь. Долгоживущими являются звезды (в порядке уменьшения их температуры) спектральных классов F, G, K и М. Солнце относится к классу G. Звезды класса F больше и ярче Солнца, они горят, излучая более яркий голубой свет и сгорают примерно за 2 млрд лет. Звезды классов К и М меньше в диаметре, более тусклые, они краснее и относятся к категории долгоживущих.
Вокруг каждой звезды существует так называемая «зона жизни» - диапазон орбит, находясь на которых, планеты имеют температуру, необходимую для существования жидкой воды. В Солнечной системе такой зоной является кольцо, ограниченное орбитами Марса и Земли. У горячих F-звезд зона жизни находится дальше от звезды, а у более холодных К- и М-звезд она ближе. Планеты, находящиеся в зоне жизни F-, G- и К-звезд, получают примерно столько же видимого света, сколько Земля получает от Солнца. Вполне вероятно, что на них могла возникнуть жизнь на основе такого же оксигенного фотосинтеза, что и на Земле, хотя цвет пигментов может быть сдвинут в пределах видимого диапазона.
Растения на планетах вблизи тусклых звезд вынуждены поглощать весь спектр видимого и инфракрасного света, поэтому они могут показаться нам черными
Звезды М-типа, так называемые красные карлики, представляют особый интерес для ученых, поскольку это наиболее распространенный тип звезд в нашей Галактике. Они излучают заметно меньше видимого света, чем Солнце: пик интенсивности в их спектре приходится на ближний ИК. Джон Равен (John Raven ), биолог из Университета Данди в Шотландии, и Рэй Уолстенкрофт (Ray Wolstencroft ), астроном Королевской обсерватории в Эдинбурге, предположили, что оксигенный фотосинтез теоретически возможен и при использовании фотонов ближнего ИК. При этом организмам придется использовать три или даже четыре ИК-фотона, чтобы разорвать молекулу воды, тогда как земные растения используют всего два фотона, которые можно уподобить ступеням ракеты, сообщающим энергию электрону для осуществления химической реакции.
Молодые М-звезды демонстрируют мощные УФ-вспышки, губительного действия которых можно избежать только под водой. Но водные толщи поглощают и прочие части спектра, поэтому находящимся на глубине организмам будет катастрофически не хватать света. Если так, то фотосинтез на этих планетах может и не развиться. По мере старения М-звезды уменьшается количество испускаемого ультрафиолета, на поздних стадиях эволюции его становится меньше, чем испускает наше Солнце. В этот период необходимость в защитном озоновом слое отсутствует, и жизнь на поверхности планет может процветать, даже если она не производит кислород.
Таким образом, астрономам следует рассматривать четыре возможных сценария в зависимости от типа и возраста звезды.
Анаэробная океаническая жизнь. Звезда в планетной системе молодая, любого типа. Организмы могут не вырабатывать кислород. Атмосфера может состоять из других газов, таких как метан.
Аэробная океаническая жизнь. Звезда уже не молодая, любого типа. С момента возникновения оксигенного фотосинтеза прошло достаточно времени для накопления кислорода в атмосфере.
Аэробная сухопутная жизнь. Звезда зрелая, любого типа. Суша покрыта растениями. Жизнь на Земле находится как раз на этой стадии.
Анаэробная сухопутная жизнь. Тусклая М-звезда со слабым УФ-излучением. Растения покрывают сушу, но могут и не производить кислород.
Естественно, проявления фотосинтезирующих организмов в каждом из этих случаев будут различными. Опыт съемки нашей планеты со спутников говорит о том, что заметить жизнь в глубинах океана с помощью телескопа невозможно: два первых сценария не обещают нам цветовых признаков жизни. Единственный шанс ее обнаружить - это поиск атмосферных газов органического происхождения. Поэтому исследователям, применяющим цветовые методы поиска инопланетной жизни, придется сосредоточиться на изучении сухопутных растений с оксигенным фотосинтезом на планетах вблизи F-, G- и K-звезд, либо на планетах М-звезд, но уже с любым типом фотосинтеза.
Черный - это новый зеленый
Вне зависимости от особенностей планеты фотосинтетические пигменты должны удовлетворять тем же требованиям, что и на Земле: поглощать фотоны с наименьшей длиной волны (высокоэнергичные), с наибольшей длиной волны (которые использует реакционный центр) или наиболее доступные. Чтобы понять, как тип звезды определяет цвет растений, пришлось объединить усилия исследователей разных специальностей.
Мартин Коэн (Martin Cohen ), астроном из Калифорнийского университета в Беркли, собрал данные об F-звезде (сигма Волопаса), К-звезде (эпсилон Эридана), активно вспыхивающей М-звезде (AD Льва) и гипотетической спокойной М-звезде с температурой 3100°К. Астроном Антигона Сегура (Antigona Segura ) из Национального автономного университета в Мехико провела компьютерное моделирование поведения землеподобных планет в зоне жизни вокруг этих звезд. Используя модели Александра Павлова из Аризонского университета и Джеймса Кастинга (James Kasting ) из Пенсильванского университета, Сегура изучила взаимодействие излучения звезд с вероятными компонентами атмосфер планет (полагая, что вулканы на них выбрасывают те же газы, что и на Земле), пытаясь выяснить химический состав атмосфер как лишенных кислорода, так и с его содержанием, близким к земному.
Используя результаты Сегура, физик из Лондонского университетского колледжа Джованна Тинетти (Giovanna Tinetti ) рассчитала поглощение излучения в атмосферах планет с помощью модели Дэвида Криспа (David Crisp ) из Лаборатории реактивного движения в Пасадене (Калифорния), применявшейся для оценки освещения солнечных панелей марсоходов. Интерпретация этих вычислений потребовала совместных усилий пяти специалистов: микробиолога Джанет Сиферт (Janet Siefert ) из Университета Райса, биохимиков Роберта Бланкеншипа (Robert Blankenship ) из Университета Вашингтона в Сент-Луисе и Говинджи (Govindjee ) из Иллинойсского университета в Урбане и Шампейне, планетолога Виктории Медоуз (Victoria Meadows ) из Университета штата Вашингтон и меня - биометеоролога из Годдардовского института космических исследований NASA.
Мы пришли к выводу, что вблизи звезд класса F поверхности планет преимущественно достигают голубые лучи с пиком на 451 нм. Около К-звезд пик находится на 667 нм, это красная область спектра, что напоминает ситуацию на Земле. При этом важную роль играет озон, делая свет F-звезд более голубым, а свет К-звезд более красным, чем он есть на самом деле. Получается, что пригодное для фотосинтеза излучение в данном случае лежит в видимой области спектра, как и на Земле.
Таким образом, растения на планетах вблизи F- и K-звезд могут иметь почти тот же цвет, что и земные. Но у F-звезд поток богатых энергией голубых фотонов слишком интенсивен, поэтому растения должны хотя бы частично их отражать, используя экранирующие пигменты наподобие антоцианина, что придаст растениям голубоватую окраску. Впрочем, они могут использовать для фотосинтеза только голубые фотоны. В этом случае отражаться должен весь свет в диапазоне от зеленого до красного. Это приведет к характерному голубому обрыву в спектре отраженного света, что несложно будет заметить с помощью телескопа.
Широкий диапазон температур у звезд класса М предполагает разнообразие цвета их планет. Обращаясь вокруг спокойной М-звезды, планета получает вдвое меньше энергии, чем Земля от Солнца. И хотя для жизни этого, в принципе, достаточно - это раз в 60 больше, чем требуется тенелюбивым растениям на Земле, - большинство фотонов, идущих от этих звезд, относятся к ближней ИК-области спектра. Но эволюция должна способствовать появлению разнообразных пигментов, способных воспринимать весь спектр видимого и инфракрасного света. Поглощающие практически все излучение растения могут выглядеть даже черными.
Маленькая фиолетовая точка
История развития жизни на Земле показывает, что ранние морские фотосинтезирующие организмы на планетах вблизи звезд классов F, G и K могли бы жить в первичной бескислородной атмосфере и развить систему оксигенного фотосинтеза, что позже привело бы к появлению наземных растений. Со звездами класса М ситуация сложнее. Результаты наших вычислений свидетельствуют о том, что оптимальное место для фотосинтезаторов находится на 9 м под водой: слой такой глубины задерживает губительный ультрафиолет, но пропускает достаточно видимого света. Конечно, мы не заметим эти организмы в наши телескопы, но именно они могли бы стать основой сухопутной жизни. В принципе, на планетах вблизи М-звезд растительная жизнь, используя различные пигменты, может быть почти столь же разнообразной, как и на Земле.
Но позволят ли будущие космические телескопы увидеть следы жизни на этих планетах? Ответ зависит от того, каково будет соотношение водной поверхности и суши на планете. В телескопы первого поколения планеты будут выглядеть как точки, о детальном изучении их поверхности не может быть речи. Все, что ученые получат - это суммарный спектр отраженного света. На основе своих вычислений Тинетти утверждает, что для идентификации растений по этому спектру не менее 20% поверхности планеты должны быть сушей, покрытой растениями и не закрытой облаками. С другой стороны, чем больше площадь морей, тем больше кислорода выделяют в атмосферу морские фотосинтезаторы. Поэтому чем ярче выражены пигментные биоиндикаторы, тем сложнее заметить кислородные биоиндикаторы, и наоборот. Астрономы смогут обнаружить либо те, либо другие, но не оба сразу.
У поверхностиАтмосферные газы поглощают свет звезды, сдвигая в нем максимум цвета и создавая полосы поглощения — области пониженной интенсивности. Эти полосы хорошо известны для Земли (случай звезды класса G)
Под водой
| Тип звезды: G
На графиках показан спектр солнечного света на Земле Время жизни: 10 млрд лет Орбита Земли: 1 астрономическая единица |
Тип звезды: F
Масса*: 1,4 Светимость*: 3,6 Время жизни: 3 млрд лет Орбита модельной планеты: 1,69 астрономической единицы |
Мордовские блины с пшеном
Торт из готовых бисквитных коржей
Таджикский плов-лучшие рецепты с пошаговыми фото
Описание сыра филадельфия с фото, а также рецепт домашнего сливочного сыра
Диоксид титана Е171: влияние на организм