Глюкоза производится в листьях, но, поскольку она очень важна, другие части растения тоже в ней нуждаются. Таким образом, ей необходимо переместиться из листьев в другие составляющие растения. В случае специй в горшочках у вас на кухне протяженность пути, который она должна преодолеть, составляет всего несколько сантиметров, но у самых высоких деревьев этот маршрут может достигать нескольких десятков метров. Так как же глюкоза попадает из одного конца растения в другой?
* * *
Прежде чем разобраться с вопросом «как», нам нужно поговорить о том, сколько глюкозы попадает из одного конца растения в другой. Если отвечать просто, то много. Дуб производит 25 килограммов этого вещества каждый день. Это вес семилетнего ребенка или золотистого ретривера женского пола. Значительная часть глюкозы транспортируется в цветки, плоды, ствол, ветви и корни.
У людей весьма интересная циркуляторная система. У нас есть один мощный насос (сердце), который толкает густую жидкость, наполненную живыми клетками (кровь), по большим и средним артериям и крошечным капиллярам. У растений этого нет, однако даже самое высокое дерево в мире, Гиперион в Калифорнии
[26], умудряется перемещать глюкозу от листа, расположенного на высоте 116 метров, до самого глубокого корня, который может находиться в 30 метрах от ствола. Как это возможно? Благодаря флоэме. Вероятно, в школе вам рассказывали о ней:
Ксилема транспортирует воду из корней к остальным частям растения, а флоэма перемещает глюкозу из листьев в другие места.
Флоэма – это сложная ткань, и ее ключевые компоненты называются ситовидными трубками. Они напоминают водопровод, однако сделаны не из меди, как трубы на красивых фото ванных комнат на Pinterest
[27], а из живых клеток. Одиночных живых клеток, прилегающих друг к другу, словно участки нефтепровода. Места их стыков имеют отверстия, как сито в кухонной раковине. Длина каждой секции, называемой ситовидным элементом, равна всего нескольким сотням миллионных долей метра. Ширина ситовидных элементов в листьях составляет около десяти миллионных долей метра
[28]. Представьте, какой должна быть сила всасывания (или выдувания), необходимая, чтобы проталкивать сахарный раствор через соломинку шириной всего 10 миллионных долей метра и длиной десятки метров. Тем не менее растения делают это ежедневно. Как?
Благодаря фотосинтезу. В отличие от меня и вас, фотосинтез невероятно продуктивен. При оптимальных условиях некоторые растения могут вырабатывать молекулу глюкозы, используя всего 60 фотонов света (для сравнения: около 300 000 000 000 000 фотонов попадают в ваши глаза каждую секунду, когда вы смотрите на синее небо в солнечный день). Даже при умеренно благоприятных условиях растение может произвести около 800 миллиграммов глюкозы на лист среднего размера в день. Она постоянно поступает в ситовидные трубки в листьях, и, как вам известно, чем больше вы пытаетесь впихнуть в ограниченное пространство, тем выше давление внутри него. К счастью, глюкозе есть куда переместиться, чтобы снизить давление: в остальные части растения. Однако на самом деле оно никогда по-настоящему не падает, потому что фотосинтез продолжает происходить в листьях, где производится все больше глюкозы, которая поступает в ситовидные трубки и распространяется по другим частям растения
[29].
Вы можете представить себе фотосинтез в виде насоса, но не механического, который работает благодаря компрессии, а химического, который производит все больше и больше глюкозы до тех пор, пока не появляется необходимость переместить ее куда-то.
Но не позволяйте тому факту, что этот насос немеханический, ввести вас в заблуждение. Если вы здоровы (и в каком-то смысле везучи), ваше артериальное давление составляет около 120 мм ртутного столба.
Давление внутри автомобильной шины равно 1800 мм ртутного столба, то есть оно в 15 раз выше артериального. Растения, не имеющие центробежного насоса, способны повышать давление в ситовидных трубках до 7500 мм ртутного столба! Чтобы ощутить такое давление, вам придется надеть снаряжение для подводного плавания и нырнуть на глубину 100 м. Сила, оказываемая на 6,5 см2 вашей кожи и возникающая из-за того, что 100 м воды давят на вас сверху, равна силе, оказываемой на 6,5 см2 крошечных трубочек толщиной 0,1 человеческого волоса, которые расположены глубоко внутри растений, окружающих вас ежедневно.
Поэтому в следующий раз, посмотрев на дерево или хотя бы специи на кухне, которые вы забыли полить, вспомните, что перед вами самый совершенный трубопровод на планете.
Около 300 000 000 000 000 фотонов попадают в ваши глаза каждую секунду, когда вы смотрите на небо в солнечный день.
А теперь давайте поговорим о том, что течет по этим трубочкам. Вспомните, что в ходе фотосинтеза в листьях образуется много глюкозы. Растение, однако, производит ее не в твердой форме. Практически все процессы внутри него, включая фотосинтез, происходят в воде. Таким образом, когда растения производят глюкозу, они делают это в воде. Перемещают ее по флоэме они тоже в воде.
Если растворить две чайных ложки сахара в чашке чая или кофе, то у вас получится приблизительно 3,3-процентный сахарный раствор. Для большинства из нас он будет на вкус довольно сладким. Баночка колы – это примерно 10-процентный сахарный раствор
[30]. В соке растений содержание сахара варьируется от 10 до 50 %. Таким образом, в жидкости, которая течет по трубопроводной системе некоторых растений, концентрация глюкозы в три раза выше, чем в банке колы. Растения – это первые и самые старые производители сиропов в мире.
Фрукты вкусны и полезны, но жидкость, текущая от листьев к корням по тысячам крошечных трубочек под давлением как на глубине 100 метров или в работающем пожарном рукаве содержит о-о-о-о-очень много глюкозы.
