Наши исследования шли сначала в институте астрономии и физики Казахского филиала Академии наук СССР. Однако работа развивалась так бурно, что вскоре понадобилось учреждение при Президиуме Академии наук Казахской республики специального сектора астроботаники, который открылся 11 ноября 1947 года.
Еще в 1946 году мы получили большое число спектрограмм растений и их цветов. Обработка спектрограмм привела к неожиданным результатам. Оказалось, что некоторые цветы дают в инфракрасных лучах яркость больше единицы, то-есть отражают света значительно больше, чем наиболее ярко отражающие свет белые порошки — магнезия и барит.
Если мы примем яркость магнезии и барита в инфракрасных лучах за единицу, то получим следующие значения ее для некоторых цветов: герань (журавельник) на высоте 3 000 метров — 1,6, пион на высоте 1350 метров — также 1,6, желтая фиалка — 1,25.
Откуда же могла появиться добавочная яркость? Если даже считать, что цветы отражают солнечный свет так же сильно, как магнезия или барит, то все же остается избыток яркости от 0,25 до 0,6. Не оставалось ничего другого, как допустить, что под влиянием солнечного облучения цветы излучают инфракрасные лучи.
К этому явлению мы еще вернемся в дальнейшем, а теперь перейдем к оптическим свойствам марсианской растительности, отличающим ее от растительности земной. Выше мы уже говорили, что многочисленные поиски главной полосы поглощения хлорофилла на Марсе дали отрицательный результат. В чем же дело? Действительно ли на Марсе нет хлорофильной растительности, или полоса поглощения хлорофилла отсутствует по другой причине?
Обдумывая этот вопрос, я еще в 1946 году писал в «Вестнике Академии наук Казахской ССР», что причиной может быть опять-таки суровый климат Марса. В самом деле, если в мягком климате низких и умеренных широт Земли растениям достаточно поглощать солнечные лучи в нескольких сравнительно узких участках спектра, то в суровом марсианском климате этого недостаточно. Растения должны поглощать всю длинноволновую часть солнечного спектра, несущую еще около одной трети солнечного тепла. Длинноволновые полосы поглощения хлорофилла от этого расширятся и сольются. Отчетливость их теряется. Однако этот теоретический вывод надо было проверить наблюдениями.
Известно, что марсианские растительные покровы имеют в период расцвета не зеленый, а голубой, синий и даже фиолетовый цвет. Обратив внимание на голубую канадскую ель, растущую во дворе одного из алма-атинских домов, мы сняли ее спектр и увидели — полоса хлорофилла отсутствует. А между тем обыкновенная сосна в алма-атинском университетском ботаническом саду дала очень отчетливую и довольно узкую полосу. Оказалось, что канадская ель и в Алма-Ате сохранила свои оптические свойства, вынесенные из суровой Канады.
Снимая спектр тянь-шанской ели в ущелье Медео, близ Алма-Аты, мы нашли другое не менее интересное явление. При температуре воздуха + 2° полоса хлорофилла видна очень отчетливо, а на снимке, сделанном через две недели при температуре — 6°, полоса хлорофилла не видна. Здесь, в противоположность свойствам канадской ели, растение очень быстро приспособилось к температуре воздуха.
В 1948 году сектор астроботаники отправил экспедицию к устью Оби, в район Салехарда. Там были получены спектрограммы многих растений. У некоторых из них — карликовой березы, кладонии, мытника, цетрарии и других — спектр, снятый в июле, то-есть в самое теплое время года, не дал сколько-нибудь заметной главной полосы поглощения хлорофилла.
Так мы нашли простое и естественное объяснение отсутствия полосы поглощения хлорофилла у марсианской растительности.
Теперь стало ясно, почему растительность на Марсе имеет голубой, синий и даже фиолетовый цвет. Если в спектре растения ослаблены красные, оранжевые, желтые и зеленые лучи, то лучи голубые, синие и фиолетовые приобретают большее значение. Значит, в суровом климате растения вместо зеленого могут иметь голубой, синий и даже фиолетовый цвет. Этот вывод полностью подтверждается наблюдениями А. П. Кутыревой на Памире в 1950 и в 1951 годах. А. П. Кутырева установила, что уже перед подъемом на Алайский хребет в речных долинах большие пространства пойменных лугов, а также высоких и сухих мест речной долины имеют коричневато-лиловый или же сплошь синевато-лиловый оттенок. Это невольно вызывает сравнение с окраской тех частей поверхности Марса, где возможно предположить наличие растительности.
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.
