Биологический каталог




История биологии с древнейших времен до начала XX века

Автор Л.Я.Бляхер, Б.Е.Быховский, С.Р.Микулинский и др.

ие любых других веществ не дает прироста урожая, пока не будет устранен недостаток соединения, содержащегося в минимальном количестве. Эта рекомендация была названа «законом минимума». На необходимость возврата минеральных веществ прежде указывали Палисои, Шпренгель ж другие, но никто не отстаивал своих взглядов с такой убедительностью, последовательностью и страстностью, как Либих.

По мнению Либиха, наибольшее внимание следует уделять фосфорным удобрениям, которые потребляются растением для образования семян. После уборки урожая почва теряет значительное количество фосфатов, и оно не восстанавливается при внесении навоза. Поэтому Либих рекомендовал пользоваться, особенно в зерновых хозяйствах, фосфатными удобрениями, например, в форме молотых костей скота. Предложение Либиха явилось толчком к развитию суперфосфатной промышленности на базе ископаемых фосфоритов.

Либих разработал способ заводского получения смеси удобрений, которая, по его мнению, должна была содержать все необходимые для растений вещества. Для того чтобы легкорастворимые калиевые соли не вымывались из почвы дождем, он включил в эту смесь труднорастворимый сплав углекислого кадия с углекислым кальцием. По этой причине, а также из-за того, что он не учитывал, в какой форме необходим водород, патентованное Либихом удобрение оказалось неэффективным. В связи с этим его учение о минеральных удобрениях было поставлено тгод сомнение. Физиологи растений, в частности Буссенго, указали Либиху на ряд его ошибок, связанных с недооценкой роли органического азота. Между .ними разгорелся спор.

Успешному разрешению опора способствовали экспериментальные исследования, проведенные в 40-х годах. В 1842 г. Вигман и Польсторф, возродившие количественный метод Соссюра в изучении питания растений, дали ответ на конкурсный вопрос, выдвинутый Геттинтентской

223

ЮСТУС ЛИБИХ 1803—1873

ЖАН БАТИСТ БУССЕНГО 1802—1887

Академией в 1836 г. Пользуясь методикой водных культур, они еще раз показали, как хорошо развиваются растения на питательных растворах, со держащих!, минеральные соли, и насколько сильно отстает рост и развитие тех из них, которые выращиваются на дистиллированной воде. Анализ последних показал, что содержание в их золе минеральных веществ сводится к минимуму. Из своих опытов Вигман и Польсторф сделали следующие выводы: 1) растения, которые могут некоторое время развиваться за счет неорганических элементов семени, перестают расти, когда этот запас становится минимальным; 2) неорганические элементы растения не являются продуктами жизни растений или производными неизвестных элементов органических соединений и 3) количество минеральных веществ te растении не увеличивается в процессе внутренней жизнедеятельности растений; все то количество, которое повышает его содержание в семени, приобретается из внешней среды.

Предметом изучения стал также процесс поступления веществ из почвы в растение. Итальянец Тринчинетти (1843) подтвердил, что растение поглощает определенное, а не любое количество веществ, находящихся в растворе. Он установил также, что растения различных видов, произрастающие на одних и тех же почвах, поглощают минеральные вещества не в одинаковой степени. Таким образом, представления Соссюра о поглощении минеральных веществ были проверены экспериментально лишь через 40 лет.

К середине XIX в. было установлено, что растениям необходимы в значительных количествах такие зольные элементы, как калий, кальций, магний и железо, а также азот, сера, хлор и фосфор. Выявить же те

224 элементы, которые не нужны растению, оказалось делом более трудным и долгим. В немалой степени наука обязана этим К. Шпренгелю, который, несмотря на ограниченные средства, в 30-х годах в небольшой сельскохозяйственной академии Регенвальда близ Штеттина прсквел серию опытов по минеральному питанию растений, показав, что не все зольные элементы, находящиеся в растениях, являются питательными веществами и что необходимые минеральные питательные вещества не могут быть заменены никакими другими родственными элементами.

Азотное питание растений

Не менее существенные сдвиги произошли в 40-х годах и в представлениях об азотном питании растений. Еще из опытов Соссюра было известно, что растения неспособны усваивать свободный азот воздуха, поэтому большинство ученых, в том числе и Либих, считали, что растения поглощают азот из растительных и животных экстрактов и из аммиака воздуха. Однако несостоятельность последнего предположения становилась все более очевидной, так как расчеты показывали, что количество аммиака и других азотных соединений в воздухе очень невелико, и оно не может удовлетворить потребность растений в азоте.

Решение этого запутанного вопроса наметил французский агрохимик ЗК. Вуссенго с помощью точных экспериментов. Во время службы в Южной Америке его внимание привлекло удивительное плодородие перуанских и чилийских почв на песчаном, казалось бы, совсем бесшгод15 История биологии 225

ном побережье Тихого океана. Он отметил особенно высокие урожаи кукурузы и других культур на' тех участках, которые посыпались порошкообразной массой гуано. Химический анализ этого удобрения показал, что оно почти полностью состояло из аммиачных солей. Способность гуано сильно повышать урожайность различных культур скоро получила широкую известность, особенно в Англии. Первое судно, гру-жейнре этим удобрением, прибыло в Лондон в 184Q г. С тех пор для Перу, особенно богатой этим удобрением, торговля гуано стала важнейшей статьей национального дохода.

Возвратившись на родину, Буссенго создал в 1836 г. в своем небольшом имении Бехельброн в Эльзасе агрономическую станцию и с увлечением стал проверять то, что наблюдал в природе. Для изучения отношения растений к свободному атмосферному азоту он разработал метод песчаных культур. Пшеница, овес и подсолнечник выращивались на промытых в серной кислоте и предварительно прокаленных песке, кварце и груборазмолотой пемзе. Опыты велись в сосудах, лишенных малейших примесей аммиака. Питательная смесь состояла из воды, золы и навоза. В нее помещались зерна, тщательно промытые дистиллированной водой. При таких условиях выращивания пшеница, овес и подсолнечник не давали никакого прироста азота. Буссенго отметил также, что и бобовые растения не давали прироста азота, если выращивались в искусственной атмосфере при отсутствии доступа естественного воздуха. Прирост отмечался лить тогда, когда в питательную смесь добавлялись азотсодержащие удобрения. Наилучшим из них Буссенго считал селитру, наихудшими — аммиачные соли.

На основании этих опытов Буссенго пришел к выводу, что растения неспособны усваивать свободный азот воздуха, а потребляют его из азотсодержащих соединений почвы или воздуха и притом не в готовом виде, а только после предварительного разложения.

226

Однако тщательно поставленные эксперименты Буссенго не положили конец спорам по данному вопросу. Дело в том, что в это же время не менее изозестный химик Ж. Билль (1848) выступил с утверждением о возможности усвоения растениями свободного азота воздуха, ссылаясь на результаты своих опытов. Условия его опытов были такими же, как у Буссенго, за исключением того, что Билль подавал в сосуды воздух, не очищенный от примеси аммиака. Лишь позже стало ясно, что эти примеси и послужили причиной прироста азота в выращиваемом им салате, не получавшем никаких азотных удобрений из питательного раствора.

Возрождение исследований по усвоению углекислоты из воздуха

С именем Буссенго связано также возрождение исследований в области воздушного питания растений. В 40—50-х годах он неопровержимо доказал, что растения могут успешно развиваться иа прокаленной, лишенной даже следов гумуса почве, и что, следовательно, весь аккумулированный в зеленом растении углерод образуется из углекислого газа атмосферы. Буссенго подтвердил данные Соссюра о строгом равенстве объемов поглощенной углекислоты и выделенного кислорода и в то же время показал ошибочность его утверждения, что при этом газообмене происходит выделение азота.

С работами Буссенго связаны первые точные исследования о влиянии на усвоение углерода таких факторов, как температура, парциальное давление СО2 и состав атмосферы, в которой протекает ассимиляция, степень освещенности, .интенсивность фотосинтеза верхней и нижней поверхности листа. Разработка этих вопросов стала возможной лишь благодаря совершенствованию методики эксперимента. Исключительно точные для того времени приемы газового анализа позволили Буссенго опровергнуть и такое возражение против учения о воздушном питании растений, как малое содержание углекислого газа в обычном атмосферном воздухе.

Вслед за Соссюром, впервые попытавшимся проследить возможные пути превращения углекислого газа и воды после их усвоения растением, Буссенго стремился поставить изучение этого вопроса на экспериментальную основу. Он полагал, что в числе первых органических продуктов, синтезируемых растением в процессе воздушного питания, должны быть углеводы типа крахмала или сахара. Экспериментальное доказательство этому вскоре было дано Мульдером (1844), обнаружившим крахмал в хлорофилловых зернах, а Моль (1845) высказал мысль о том, что крахмал является производным этих хлорофиллсодержащих зерен.

Для последующего развития проблемы фотосинтеза огромное значение имело установление в 1842 г. Р. Майером закона сохранения энергии. В 1845 г. Майер ясно показал, что открытый им закон выходит далеко за пределы физики и справедлив для всех явлений живой природы. В те же годы Г. Гельмгольц (1847) дал математическое обоснование этого закона. Майер и Гельмгольц высказали также некоторые соображения об энергетическом значении света в жизни растений, справедливость которых была экспериментально доказана только во второй половине XIX в.

15* 227

Начало изучения дыхания растений

К началу XIX в. относится и зарождение учения о дыхании растений, связанное с именем Соссюра. Еще в 1797 г. Соссюр точными опытами доказал, что растения дышат так же, как и животные, поглощая кислород и выделяя углекислоту и воду. В 20-х годах он установил, что дыхание дает растению значительное количество энергии, необходимой для его жизни. Особенно обстоятельно эти воззрения были развиты в его работе 1834 г.

Однако увлечение гумусовой теорией питания растений, пренебрежение вопросами фотосинтеза сказались отрицательно и на представле-. ниях о дыхании растений. Работы Соссюра не привлекали к себе должного внимания ботаников, и чуть ли не целый век в литературе можно было еще встретить высказывания о том, что животные выдыхают углекислый газ, а растения — кислород. Хотя к этому времени и были проведены некоторые определения количества поглощаемого растением кислорода и выделяемого углекислого газа, обнаружившие их соотношение 1:1 (В. Круйкшанк, 1800; Ж. А. К. Шаптель, 1820), они не могли оказать сколько-нибудь заметного влияния на неправильно складывающиеся воззрения относительно процесса дыхания растений. Так, Мейен в своей «Физиологии растений» (1838) утверждал, что дыхание в том виде, в каком оно существует у животных, не свойственно растению. Сосредоточение внимания на изучении процесса фотосинтеза после опровержения в 40-е годы положений господствовавшей до этого момента гумусовой теории способствовало йостепенной выработке более правильного представления о дыхательном процессе у растений (Гарро, 1851; Моль, 1851; и др.). Но еще и в 60-х годах в исследованиях по физиологии говорилось о существовании у них дневного й ночного дыхания.

Передвижение растительных соков и транспирации

К началу XIX в. получили развитие исследования и по проблемам передвижения растительных соков и транспирации растений. Эти проблемы в то время еще не были расчленены. Начало их изучения относится к XVII в. Важным звеном в исследовании этих проблем стали опыты английского садовода Т. Найта. Искусно удалив кольца коры, он в 1801 г. установил, что почки над кольцом развивались нормально, а под кольцом погибли. Из этого наблюдения он сделал заключение, что нисходящий ток идет по коре, а восходящий — по заболони, но в отличие от Гейлса, он не заметил различий в составе этих токов и ничего не сказал об их движущих силах. 36 лет спустя немецкий бо-. таник Г. Линк, применив остроумный прием (он выдерживал горшочки с растениями в растворе желтой кровяной соли, а затем помещал их в железный купорос), сумел не только показать, что вода передвигается по древесине, но и точно определить, по каким именно ее элементам. Однако даже после такого наглядного опыта в середине XIX в. находились авторы, например Г. Шахт (1856), которые полагали, что сосуды растений наполнены не соком, а воздухом. Впрочем, в этом направлении тогда было выполнено лишь незначительное число работ. К ним, пожалуй, можно отнести опыты Олерта (1843) по выяснению вопроса, какие части корня поглощают воду и питательные вещества. Он установил, что этой способностью обладают те участки корня, которые покрыты корневыми волосками.

Исследованиям по транспирации в XIX в. положила начало работа Сенебье «Физиология растений» (1800). Сенебье пошел значительно далее Гейлса в вопросе о влиянии на этот процесс таких факторов, как свет, время года, листовая поверхность и состав питательного раствора. Правда, Сенебье развивал неправильное представление о выделении влаги не в газообразном виде, а в виде мельчайших капелек. Особое внимание исследователи тех лег (Декандоль, 1832; Добени, 1836; Дютроше, 1837; Миккель, 1839) обращали на выявление зависимости транспирации от света.

К XVIII в. относятся первые работы Ж. Гетара (1745 — 1750) и Ф. Шранка (1799) о так называемых «железах» растений. Однако только в 1807 г. Г. Линк впервые точно определил, какие органы растений следует считать действительно секреторными.

К рассматриваемому периоду относится и зарождение сложной проблемы — механизма поглощения и движения питательных веществ в растении. Соссюр в опытах по выращиванию растений в растворах различных солей впервые констатировал (1804), что оставшиеся после опыта в сосудах растворы имели более высокую концентрацию, нежели первоначальные. На основании этого наблюдения Соссюр сделал заключение, что поглощение растением питательных веществ из почвенных растворов — процесс более сложный, чем он представлялся предшественникам, усматривавшим в нем простое механическое поднятие жидкости под действием капиллярных сил, подобное всасыванию масла ламповым фитилем. При этом он констатировал, что различные соли поглощаются растениями в неодинаковом количестве.

Научный подход к решению вопроса о поступлении питательных растворов в растения и о различиях в составе восходящего и нисходящего токов был намечен работами Дютроше, который открыл явление эндосмоса. В 1828 г. он ввел в физиологию понятие осмоса и показал, что движения органов растения можно объяснить изменениями тургора клеток, который зависит от осмотических явлений. Сконструировав впервые осмометры, Дютроше с их помощью приступил к изучению закономерностей этих явлений. Он высказал интересные мысли о функции листьев в регулировании восходящего и нисход

страница 39
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105

Скачать книгу "История биологии с древнейших времен до начала XX века" (9.85Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [обратная связь]

п»ї
Rambler's Top100 Химический каталог

Copyright © 2009
(25.06.2017)