Окраска колосков некоторых видов мятликов, бескильницы, разных осок и злаков в субальпийском и альпийском поясе Памиро-Алая преимущественно темная, коричневато-лиловая. Естественно, что луг, покрытый выколосившимися травами этого вида, приобретает коричневато-лиловый фон.
Более сухие места долины покрыты другими видами злаков, преимущественно диким туркестанским ячменем, типчаком, карабашем или Черноголовкой, колоски которых имеют уже синевато-лиловую или почти фиолетовую окраску с голубовато-матовым налетом. Естественно, что обширные пространства речных долин, где преобладают эти разновидности злаков, приобретают общий синевато-лиловый фон. Сухие южные склоны долин покрыты зарослями низкорослой полыни, различными лапчатками и некоторыми другими растениями. Большая их часть имеет густое войлочное опушение, которое придает голубовато-белую окраску зелени этих видов. На общем фоне при значительной густоте покрова такие склоны принимают нежный голубоватый оттенок.
Особенно большое впечатление производит Алайская долина, лежащая на высоте около 3 500 — 3 600 метров над уровнем океана. Климат здесь довольно суровый. Иногда даже в летнее время долина покрыта растениями, имеющими густое войлочное опушение покровных тканей. Тогда голубоватые просторы долины напоминают большое озеро, среди которого разбросаны отдельные яркозеленые островки.
Колоски злаков в Алайской долине имеют в большинстве своем темную фиолетово-коричневую окраску.
У злаков Восточного Памира преобладает зеленая окраска листьев, но зато колоски у 3/4 видов имеют или темную синевато-лиловую, или коричневую окраску. Особенно темный синевато-фиолетовый цвет с голубоватым матовым налетом имеют колоски Черноголовки.
Даже многие из культурных растений, выращиваемых на Восточном Памире, приобретают лилово-фиолетовую окраску или колосковых чешуек, или хотя бы кончиков остей, что придает общий синевато-лиловый или коричневатый оттенок травостою. Вполне естественно, что в первую очередь растения приобретают защитную окраску на тех частях, которые оберегают нежные, только что формирующиеся плодики или семена.
Л. П. Кутырева изучала на Памире отражение растениями разных участков солнечного спектра. По отношению к красным и инфракрасным лучам найдено, что больше всего отражают их культурные растения южного происхождения, впервые выращиваемые на Памире (среднеазиатский ячмень «алдащман» и другие). Они, по всей вероятности, сохранили в значительной степени принесенные извне наследственные признаки. Колоски Черноголовки, имеющие наиболее темную синевато-голубоватую окраску, дают абсолютный минимум отражения в красных и инфракрасных лучах. Промежуточные величины наблюдаются у коричнево-лиловых колосков бескильницы.
Так, изучая причины отсутствия у марсианской растительности зеленой окраски и главной полосы поглощения хлорофилла, открыли оптическую приспособляемость земных растений к суровым условиям жизни.
Факт этот напоминает интересный случай с открытием газа гелия: он был сначала обнаружен на Солнце, от которого и получил свое название (гелий — греческое название Солнца), и лишь через 30 лет после этого на Земле.
САМОИЗЛУЧЕНИЕ РАСТЕНИЙ
Выше уже говорилось, что зелень растений и их цветы дают очень большую яркость в крайних красных и в инфракрасных лучах. Объяснить такое явление можно только самоизлучением растений в этих лучах.
Чтобы окончательно убедиться в этом, мы провели исследования при помощи специально построенное приспособления — флуоресцентного ящика.
В физике флуоресценцией называется самоизлучение, быстро заканчивающееся после прекращения облучения. Другой вид самоизлучения, продолжающийся довольно долго, называется фосфоресценцией.
Открыв самоизлучение цветов, мы не знали, является ли оно фосфоресценцией или флуоресценцией, то-есть не знали, как долго оно продолжается после облучения.
Мы стали закрывать на ночь цветы в саду флуоресцентным ящиком. В него был врезан фотоаппарат с очень светосильным объективом. Фотоаппарат наводился на цветы, затвор открывался с наступлением сумерек и закрывался перед утренней зарей. Испытали несколько цветов, но ни в одном случае не получилось следов изображения цветов.
Так установили — исследованные нами цветы не фосфоресцируют. Это, конечно, не значит, что нигде нет фосфоресцирующих цветов. Есть некоторое основание предполагать существование их в жарких странах. Но это требует проверки.
На снимке (фото 3) — флуоресцентный ящик, применяемый для фотографирования флуоресценции цветов.
Ящик не имеет дна. Стенка у него скошена, в нее вставлен наливной светофильтр, наполненный водным раствором медного купороса. Концентрация раствора позволяет светофильтру совершенно поглощать крайние красные и инфракрасные лучи. Исследуемое растение накрывается флуоресцентным ящиком, повернутым наливным фильтром к Солнцу, и поэтому Солнце освещает растение всеми лучами, кроме красных, инфракрасных и отчасти ультрафиолетовых.
В ящик врезана фотокамера с очень светосильным объективом. Он закрыт красным светофильтром, который пропускает только лучи, поглощаемые наливным светофильтром. Таким образом, на фотопластинку, чувствительную к красным и инфракрасным лучам, не падает ни один луч Солнца.
На растение накладывают гипсовую пластинку. Делают выдержку в несколько секунд. Несмотря на то, что в кассету не попадают красные и инфракрасные лучи Солнца, фотопластинка дает изображение цветка в инфракрасных лучах. От гипсовой пластинки, как и следовало ожидать, либо не получается никаких следов, либо она освещена светом, исходящим от растения.
Это хорошо видно на фотографии папоротника (фото 4), полученной в излучаемых им крайних красных и инфракрасных лучах.
Убедившись в том, что растения и их цветы излучают крайние красные и инфракрасные лучи, мы решили сфотографировать спектр излучения. Для этого заменили простую камеру спектрографом (фото 3) и стали получать спектры самоизлучения растений.
Для выражения силы самоизлучения растений ввели понятие энергетической отдачи самоизлучения; понятие это показывает отношение энергии самоизлучения к энергии облучения.
Оказалось, что отдача самоизлучения увеличивается с повышением температуры. У пихты, например, при переходе от -40° к +20° это число возрастает в 40 раз. Отсюда можно было сделать вывод — самоизлучение дает растениям еще один способ избавляться от лишнего тепла.
Итак, в очень жарком климате растение, избавляясь от излишнего тепла, во-первых, сильно отражает инфракрасные лучи и, во-вторых, отдает тепло излучением красных и инфракрасных лучей.
ОПТИЧЕСКАЯ ПРИСПОСОБЛЯЕМОСТЬ РАСТЕНИЙ К ВЫСОКИМ ТЕМПЕРАТУРАМ
Как известно, солнечные лучи любого цвета несут с собою тепло, — значит, растение в очень жарком климате, чтобы избавиться от излишнего тепла, должно отражать все падающие на него солнечные лучи. Из лучей, видимых человеческим глазом, больше всего тепла несут лучи красные, оранжевые, желтые, зеленые и меньше — лучи голубые, синие и фиолетовые. Отражая преимущественно первую группу лучей, растения должны приобретать желтый цвет. Но, кроме отражения, как мы указывали выше, растения излучают из видимых лучей красные. Прибавление красных к желтым придает растению оранжевый цвет.
Это теоретическое заключение подтвердилось наблюдениями А. П. Кутыревой на Памире в 1951 году. В районе Джеланды на Восточном Памире (высота 3 440 метров) температура наиболее горячего источника равна +71°; в самом горячем месте отмечены первые следы появления преимущественно красных и в небольшом количестве сине-зеленых водорослей. Основным признаком местонахождения горячих источников являются красновато-оранжевые водоросли, заметные издали и растущие в воде.
На Западном Памире, в районе Гарм-Чешма (высота 2 500 — 2 600 метров) на склоне известковой горы есть ущелье горячих источников. Три гейзера уступами опускаются к берегу горной реки. По их сторонам есть естественные чаши с горячей водой, напоминающие цветные раковины. Температура наиболее горячего источника в верхней чаше равна +61°, в нижних +46° и +32°. Выше верхнего гейзера, при температуре воздуха +45°, росло широко распространенное в Средней Азии растение с пушистыми листьями — коровяк, иначе называемое «медвежьим ухом». Листья его имели желтоватую окраску, тогда как в обычных условиях, например в Алма-Ате, они голубовато-зеленые.
Наблюдения, подтвердившие мнение о том, что растения в жарком климате должны иметь желтый или оранжевый цвет, позволяют нам сказать кое-что и о растительности на планете Венере. Прежде всего, при температуре, достигающей на Венере +80°, растения жить могут. К этому они могли приспособиться в течение миллионов лет своего существования. Мы также можем сказать, что растения на Венере должны быть в основном либо желтыми, либо оранжевыми. Работы профессора Н. П. Барабашева в Харькове до некоторой степени подтверждают такой вывод. Наблюдая распределение яркости на облаках Венеры, он заметил избыток красных и желтых лучей в том месте облаков, куда падают лучи Солнца, отраженные поверхностью планеты.