Правда ли, что только растения способны к фотосинтезу

Чтобы понять, как животным удалось повторить трюк растений, нужно разобраться в основе основ.

Что такое фотосинтез Фото: Iftikhar Alam/Shutterstock/FOTODOM Этот процесс полностью зависит от света и тепла. Именно поэтому с наступлением осени и зимы, когда солнца становится мало, деревья в умеренных широтах сбрасывают листья

Фотосинтез — это способ создавать пищу буквально из воздуха и света. Внутри растительных клеток есть специальные «солнечные панели» — хлоропласты. В них содержится зеленый пигмент хлорофилл, который и улавливает солнечные лучи. Энергия света позволяет соединить углекислый газ из воздуха и воду из почвы, чтобы получить сахар для питания и кислород как побочный продукт.

Но этот процесс полностью зависит от света и тепла. Именно поэтому с наступлением осени и зимы, когда солнца становится мало, деревья в умеренных широтах сбрасывают листья. В листьях-«фабриках» останавливается производство, и чтобы не тратить ресурсы на их содержание, растение избавляется от них, переходя в режим экономии. 

Какие животные способны к фотосинтезу

Некоторые животные тоже научились использовать энергию солнечного света. Но как? И что они делают, когда наступает зима и световой день становится коротким?

Морской слизень Elysia chlorotica  Фото: Wikipedia.org В теплые и светлые месяцы слизень активно накапливает питательные вещества за счет «солнечной» диеты. А когда фотосинтез становится неэффективным, он попросту переключается на обычное питание, снова начиная активно поедать водоросли

Морской слизень Elysia chlorotica, обитающий у побережья Северной Америки, питается водорослями, но переваривает их не полностью. Хлоропласты — те самые «энергостанции» — он аккуратно извлекает и встраивает в клетки своего кишечника. Украденные механизмы продолжают усердно трудиться на нового хозяина, снабжая его сахарами.

Это явление даже получило специальное название — клептопластия, то есть «воровство пластид». И это не кратковременная кража: хлоропласты функционируют внутри слизня до десяти месяцев, что гораздо дольше, чем в родной водоросли. Ученые считают, что для поддержания этой удивительной фабрики слизень использует гены, которые он каким-то образом тоже позаимствовал у водорослей.

Когда световой день сокращается, а температура воды падает, украденные хлоропласты постепенно перестают функционировать. Слизень не может синтезировать новый хлорофилл для их починки.

Поэтому его стратегия — сезонная. В теплые и светлые месяцы он активно накапливает питательные вещества за счет «солнечной» диеты. А когда фотосинтез становится неэффективным, он попросту переключается на обычное питание, снова начиная активно поедать водоросли. 

Кораллы Фото: Borisoff/Shutterstock/FOTODOM Внутри каждого коралла живут миллионы одноклеточных водорослей — зооксантелл. В течение дня они усердно фотосинтезируют, отдавая хозяину до 90% произведенных питательных веществ

Если воровство кажется слишком рискованным, можно заключить честное партнерство. Многие морские обитатели поступают именно так, вступая в симбиоз — взаимовыгодное сожительство с микроскопическими водорослями.

Самый известный пример — строители тропических рифов, кораллы. Внутри каждого из них живут миллионы одноклеточных водорослей — зооксантелл. В течение дня они усердно фотосинтезируют, отдавая хозяину до 90% произведенных питательных веществ. Взамен получают защиту и идеальное место под солнцем в прозрачной воде. Ночью фотосинтез останавливается, и многие кораллы активно вытягивают щупальца, чтобы ловить микроскопический планктон, компенсируя нехватку «продуктов» от симбионтов.

Эта дружба настолько важна, что если из-за стресса (например, потепления воды) водоросли покидают полип, коралл обесцвечивается и может погибнуть. То же самое происходит в холодный сезон. Если погода ухудшается надолго, коралл переходит на активное фильтрование воды в поисках пищи. Правда, в тропиках, где сезонные изменения не столь резки, основную угрозу представляет не зима, а потепление воды.

Пятнистая саламандра Фото: WildMedia/Shutterstock/FOTODOM Водоросли под названием Oophila внедряются внутрь клеток развивающегося эмбриона саламандры! Это единственный известный случай такого тесного сожительства водорослей и позвоночного

Долгое время ученые считали, что позвоночные животные не могут получать пользу от фотосинтеза. Но природа преподнесла сюрприз. Им оказалась пятнистая саламандра из Северной Америки.

Водоросли под названием Oophila внедряются внутрь клеток развивающегося эмбриона саламандры! Это единственный известный случай такого тесного сожительства водорослей и позвоночного. Внутри яйца водоросли работают как крошечные няни: производят кислород и питательные вещества для эмбриона, а взамен используют его отходы. Благодаря такому соседу «озелененные» эмбрионы развиваются быстрее и имеют гораздо больше шансов выжить.

Правда, как только эмбрионы превращаются в личинок и покидают яйцо, их тесный союз с водорослями, живущими внутри клеток, прекращается. К зиме молодые саламандры уже готовы к самостоятельной жизни. А взрослые особи с наступлением холодов и уменьшением светового дня просто впадают в спячку, зарывшись в почву или спрятавшись в укрытиях. Их метаболизм замедляется, и потребность в энергии резко падает. 

Могут ли животные выжить только за счет фотосинтеза Фото: Chyrko Olena/Shutterstock/FOTODOM Наш метаболизм слишком интенсивный, а эффективность фотосинтеза слишком мала. Мы просто не созданы для жизни за счет фотосинтеза

Все это заставляет задуматься: а возможно ли такое для человека? К сожалению, биология ставит жесткие рамки. Чтобы покрыть энергетические потребности даже в состоянии покоя, человеку среднего телосложения потребовалась бы фотосинтезирующая поверхность размером с теннисный корт. Наш метаболизм слишком интенсивный, а эффективность фотосинтеза слишком мала. Мы просто не созданы для жизни за счет фотосинтеза.

Более того, даже самые изобретательные животные не могут сделать фотосинтез своим единственным и постоянным источником жизни, как это делают растения. Солнечная энергия для них — это мощная, но сезонная «надбавка», способ пережить период изобилия света с максимальной выгодой.

С наступлением холодов и сокращением светового дня они вынуждены возвращаться к традиционным способам питания — поиску пищи, фильтрации воды или впадать в спячку. Фотосинтез остается стратегией, жестко привязанной к капризам природы. 

Есть ли среди растений альбиносы

Где в мире растет больше всего растений

Могут ли растения умирать от старости