Формирование основных проблем физиологии растении
В первой половине XIX в. в центре внимания физиологов по‑прежнему оставался вопрос о питании растений. Уже в самом начале века четко обозначились взаимоисключающие представления о водном, воздушном, гумусовом и минеральном питании растений.
Теория водного питания растений все еще продолжала удерживаться в науке. В 1800 г. Берлинская Академия наук удостоила премии работу Шрадера, который утверждал, что растения образуют имеющиеся у них минеральные вещества из воды в процессе роста с помощью «жизненной силы».
Главная причина медленного развития физиологии растений состояла в том, что в начале XIX в. лабораторий по изучению жизнедеятельности растений практически не существовало и различные фитофизиологические вопросы решались преимущественно путем рассуждений. Кроме того, на ход этих рассуждений отрицательное влияние оказывали распространенные в то время виталистические взгляды. Лишь очень немногие ученые тех лет пытались поставить изучение физиологии растений на экспериментальную основу. Первым из них был Н. Соссюр. Он по существу совершил переворот в этой области знаний, но не был должным образом оценен современниками.
Вопросы воздушного и почвенного питания растений в трудах Н. Соссюра.
Уроженец Женевы, сын крупного физика и выдающегося педагога, Соссюр обладал незаурядными научными и литературными способностями и активно участвовал в общественной жизни. На его научных работах сказался дух той свободы, которая к началу XIX в. царила в Женеве. В своих исследованиях Соссюр опирался на работы Лавуазье, Ингенхауза и Сенебье, но пошел значительно дальше их, явившись предшественником новой школы физиологии растений, которая позже выдвинула Буссенго, Либиха и Сакса. Капитальный труд Соссюра «Химические исследования растений» (1804) содержал многочисленные опытные данные и выводы о различных сторонах жизнедеятельности растений и прежде всего об их питании – воздушном и почвенном.
|
|
|
Центральное место в монографии Соссюра занимал вопрос о значении для жизни растений углекислого газа. Разработав новую методику количественного анализа газообмена при воздушном питании растений, он установил равенство объемов поглощенной углекислоты и выделенного кислорода и нашел, что избыток углекислоты свыше 8 % так же вредно действует на растение, как и отсутствие ее. Соссюр внес некоторые исправления в данные Сенебье о форме потребления углекислоты, утверждая, что она усваивается растением непосредственно из атмосферы в газообразном состоянии и что для этого вовсе не требуется предварительное растворение углекислого газа в почвенной или атмосферной воде. При этом Соссюр также не отрицал возможности использования углерода органических соединений почвы. Соссюр был первым исследователем, который вначале путем расчетов, а затем и экспериментально доказал участие в синтезе органических веществ растений при воздушном питании не только СО2, но и воды. После его работ стало ясно, что растения в процессе воздушного питания под воздействием солнечного света синтезируют органические вещества из воды и углекислого газа атмосферы.
|
|
|
Новое слово сказал Соссюр и по вопросу о почвенном питании растений. Он выступил против мнения, которым довольствовались его предшественники и современники, что минеральные вещества, обнаруживаемые в золе сгоревших растений, не имеют для них никакого значения. Опытным путем им было показано, что растения, выращенные в дистиллированной воде в отсутствии минеральных веществ, не могли нормально расти и развиваться, и что в природных условиях растения черпают из почвы не только зольные вещества, но и нитраты. Соссюр показал также, что корни поглощают из раствора как нужные, так и ненужные растению вещества, например яды, опровергнув тем самым прежние идеи абсолютной избирательной способности растений. Вместе с тем он констатировал, что минеральные вещества поглощаются растением не в той пропорции, в какой они находятся в почве. Для доказательства этого он проделал опыт, который показал, что из питательных растворов одни минеральные вещества поглощаются в большем, другие – в меньшем количестве. Соссюр вновь обратил внимание на тот известный со времени Гейлса факт, что корни поглощают гораздо больше воды, чем нужно для питания растений, а также отметил, что усваиваемый растениями минеральный раствор очень слаб. Ему принадлежит и мысль о том, что водород поступает в растение не из воздуха, а из почвы. Соссюр был также пионером в разработке учения о количественной избирательности поглощения веществ растением и представлений о дыхании, о чем подробнее будет сказано ниже.
|
|
|
Никола Теодор Соссюр. 1767–1845.
Итак, в работах Соссюра нашли блестящее завершение исследования по воздушному питанию растений, начатые в XVIII в. Им была установлена необходимость этого процесса для жизни растений и выяснены его основные факторы. В то же время Соссюр явился по существу основоположником учения о минеральном питании растений. Опытным путем он доказал необходимость зольных элементов для их нормального роста и развития. Однако ясные и убедительные доводы женевского исследователя о существовании у растений воздушного и минерального питания вскоре натолкнулись на недоверие, а затем и вовсе были забыты. Причиной тому послужило одностороннее увлечение ученых и практиков земледелия гумусовой теорией питания, согласно которой все необходимые для роста и развития вещества растения получают из перегноя почвы.
|
|
|
Гумусовая теория питания.
Гумусовая теория возникла еще в конце XVIII в. К ней привело обнаружение зависимости плодородия почвы от количества перегноя (гумуса). Однако широкую популярность эта теория получила лишь в начале XIX в. благодаря широкой пропаганде немецким агрономом А.Д. Тэером (1800), который считал увеличение количества перегноя в почве основным условием поднятия урожайности. Что касается минеральных веществ, то, по его мнению, они могли способствовать лишь усвоению растением перегноя. Плодородие почвы Тэер определял в «градусах» и считал, что оно значительно повышается от внесения навозных удобрений и от пребывания почвы под паром. Кроме того, он полагал, что одни сельскохозяйственные растения преимущественно истощают гумус почвы и тем самым понижают ее плодородие, а другие, наоборот, повышают его.
Альбрехт Тэер. 1752–1828.
Представления Тэера о питании растений, как и большинства современных ему ботаников‑физиологов, опирались не на экспериментальные исследования, а на соображения, высказанные предшественниками. И хотя ему были известны исследования Сенебье и Соссюра, наблюдения и выводы Гассенфратца увели его в сторону от правильного решения вопроса. Определяя углерод в семенах и в выращенных из них на питательных водных растворах проростках, Гассенфратц всегда констатировал его убыль. Эту убыль он объяснял отсутствием при прорастании перегноя, из которого проросток мог бы черпать добавочное количество углерода. Таким образом, верно подмеченный факт получил неверное объяснение. В действительности же падение содержания углерода связано с недостаточной ассимиляционной деятельностью проростка в условиях неправильно составленной питательной смеси водной культуры.
Хотя некоторые ученые 20‑30‑х годов XIX в. (Н. Соссюр в Швейцарии, К. Шпренгель в Германии, Ж. Буссенго во Франции, Г. Дэви в Англии, М.Г. Павлов, А.Л. Ловецкий и С.М. Усов в России) не разделяли полностью взглядов Тэера, считая, что источником питания растений не могут служить только какие‑либо отдельные вещества (вода, воздух или перегной), они не могли изменить положительного отношения широких научных кругов к гумусовой теории. Более чем 30‑летнее господство гумусовой теории и безоговорочное признание всех ее положений не могло не сказаться отрицательно на изучении питания растений. В итоге существование у растений воздушного питания было отвергнуто. Так, Л. Тревиранус в своей двухтомной «Физиологии растений» (1835–1838) рассматривал выделение листьями кислорода как явление, не имеющее ничего общего с процессом питания растений. Это мнение разделял и один из наиболее крупных и передовых ботаников того времени Шлейден.
Об уровне воззрений на значение минеральных веществ свидетельствует повторное выдвижение Геттингенской Академией в 1836 г. конкурсной темы Берлинской Академии (1800), в которой вновь ставился вопрос, являются ли неорганические элементы, обнаруживаемые в растениях, настолько важными составными частями вегетирующего организма, что он нуждается в них для своего нормального развития? Однако ответ, данный на него Вигманом и Польсторфом в 1842 г., был иным, нежели в 1800 г. Его характер станет яснее после ознакомления с работами Ю. Либиха о минеральном питании растений.
Дата добавления: 2020-04-25; просмотров: 324; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!