Документ взят из кэша поисковой машины. Адрес оригинального документа : http://herba.msu.ru/shipunov/school/books/chub1990_botanika.txt Дата изменения: Sun Jun 8 05:21:40 2008 Дата индексирования: Sun Apr 10 09:00:30 2016 Кодировка: Windows-1251 Поисковые слова: глобулы

ЧТО ИЗУЧАЕТ НАУКА БОТАНИКА?

Вот вы открыли главу, которая посвящена очередному царству живых
организмов --- растениям (Regnum Plantae). В начале нужно хотя
бы несколько слов сказать, что же такое растения.

Карл Линней делил всю природу на три царства: минералы (они
могут только расти), растения (растут и живут) и животные
(растут, живут и чувствуют). Таким образом, растения по Линнею
--- это существа, которые растут и живут (кстати, а как отличить
их от тех, которые `не живут'?), но не чувствуют (еще одна
проблема: как узнать, чувствуют растения что-нибудь или нет?).

Как видите, определение, данное великим систематиком, сегодня
несколько устарело. Да и число царств живой природы тоже
изменилось.

Например, стало понятно, что растения могут очень многое
чувствовать и отвечать согласно тому, что почувствовали.
Некоторые ответы растений очень медленные (изменение характера
роста может происходить несколько дней), другие --- несколько
быстрее (`разобраться' где верх, а где низ растение успевает уже
за 10-15 мин после переворачивания, а через 2 часа --- даже
несколько изогнется в нужную сторону). Третьи ответы могут
занимать несколько секунд (мимоза стыдливая успевает за такое
время сложить листья в ответ на прикосновение) или даже доли
секунды (столько нужно венериной мухоловке, чтобы поймать севшую
на лист муху. Попробуйте поймать одной рукой муху, которая
уселась вам на ладонь, и вы поймете, что это не так-то просто).

Попробуем дать новое определение. Растениями назовем всех
фотосинтезирущих эукариот. Напомним, что фотосинтез --- сложный
процесс улавливания энергии солнечных лучей, а эукариоты --- это
организмы, в клетках которых есть ядро.

Сразу заметим, что не все растения умеют фотосинтезировать.
Например, многие паразитические растения лишены зеленой окраски.
Они `отнимают' пищу у других растений, присасываясь к ним своими
стеблями, корнями или присосками. Другиая группа незеленых
растений --- сапротрофы. Они добывают органические вещества из
полусгнивших остатков растений и животных. Почему же тогда мы
не отнесем их, например, к грибам?

Дело в том, что у этих незеленых растений есть близкие `зеленые
родственники' (гораздо более похожие на них, чем любой из
грибов). Кроме того, у многих нефотосинтезирующих растений есть
такие органы, которых нет ни у одного гриба (например, цветки
или листья).

Таким образом, данным определением нельзя пользоваться `без
оглядки'. В наше определение нужно было бы добавить
дополнительное правило: если ближайшие родственники организма
относятся к растениям, то и он сам относится к растениям.

Царство Растений трудно отделить от царства Простейших. Самые
маленькие растения --- это одноклеточные водоросли. Их с успехом
можно отнести и к царству Протистов, и к царству Растений. С
многоклеточными растениями дело обстоит проще, обычно их легко
отнести а царству растений.

Часто считают, что растения --- неподвижные существа.
Действительно в большинстве случаев растения прикреплены к
какому-нибудь субстрату (почва, песок, камни, раковины
моллюсков) и не способны к самостоятельным перемещениям. Однако
одноклеточные и колониальные водоросли перемещаются в воде с
помощью жгутиков. С другой стороны, бывают и неподввижные
животные. Неподвижно большинство грибов. Неподвижность --- это
хорошее дополнительное свойство растений, но бывают и
исключения.

Клеточная стенка растений обычно содержит особое вещество ---
целлюлозу. По этому признаку тоже можно судить, относится ли
организм к растениям. Как вы догадываетесь, и из этого правила
бывают исключения (особенно частые в мире водорослей). Вне
царства растений целлюлоза в клеточной стенке встречается у
некоторых бактерий и грибов.

Но обычно у нас не возникает затруднений с вопросом, к какому
царству отнести попавшееся нам растение. (Конечно же, к
Растениям!)

Изучением растений занимается особая наука --- ботаника (от
греч. `ботанэ' --- `растение'). Однако, жизнь растения очень
сложна и многообразна. Поэтому точно так же, как математику
можно поделить на арифметику, алгебру, геометрию и т.п.,
ботанику можно разделить на ряд дисциплин. Дадим их краткий
перечень.

Во-первых, ботаника изучает многообразие растений. Систематика
помогает `найти место' каждому растению в общей системе знаний,
номенклатура --- правильно дать ему название. Биогеография
знакомит нас с растениями из разных мест, а палеоботаника --- с
вымершими растениями.

Водорослями занимается наука альгология, а мхами --- бриология.

Во-вторых, растение можно рассматривать на разных уровнях.
Например, организм растения можно разделить на органы --- этим
занимается наука морфология. Органы состоят из тканей, которые
изучает анатомия растений. Ткани --- из клеток. Растительные
клетки `под прицелом' у цитологии растений. А в клетках есть
молекулы. Ими занимается биохимия растений.

Растительными сообществами занимается геоботаника. В-третьих,
многие ученые занимались экспериментами с растениями. К
экспериментальной ботанике можно отнести генетику растений (она
изучает свойства растений-родителей и потомков) и физиологию
растений.

В-пятых, ботаника всегда помогала людям выращивать и
использовать растения. Здесь растения изучает целый комплекс
агрономических наук: садоводство, овощеводство, цветоводство и
многие другие.

Большую роль в изучении лекарственных растений играет медицина
(Медицина --- это тоже большая и сложная наука. Выясните у
врача, как называется эта область медицины).

Рассказывать вам о каждой из этих наук в отдельности --- это,
наверное, было бы слишком длинно и утомительно. Поэтому мы
расскажем вам о самих растениях, и не будем задумываться, к
какой из многочисленных отраслей ботаники нужно отнести наш
рассказ.


ИСТОРИЯ ИЗУЧЕНИЯ ПИТАНИЯ РАСТЕНИЙ.

С давних пор растения казались людям удивительнейшими созданиями
природы. Самой сокровенной загадкой было их питание. Как
питаются растения ? Это вовсе не праздный вопрос. Если бы
земледелец знал, как накормить своих зеленых питомцев, он сумел
бы полоучить больший урожай. А это значит, люди получили бы
больше хлеба, овощей, масла, тканей, кормов для животных и
многого другого.

Знания о питании растений добывались медленно: в повседневных
наблюдениях пахаря, размышлениях философа, экспериментах
ученого. Но зато каждая крупная удача давала примерно вдвое
больший урожай хлебного поля.

Издавна земледельцы подметили, что разные участки не одинаковы
по урожаю. Если земля темная, или как говорят ученые, богата
гумусом (по-латыни humus означает `почва'), то урожай на ней как
правило выше. Если цвет почвы более светлый, то и урожай на ней
меньше. А если зерна посеять в песок или на глину, то можно
вовсе остаться без урожая.

Главным органом питания растений считался корень. Откроем
научные трактаты известного в XVI веке ботаника --- Андрео
Чезальпини. Что он думал о питании растений?

Пища попадает в растение из почвы через корень. Пищевые
частички корень притягивает, подобно тому, как магнит
притягивает кусочки железа. В `растительных венах' больше
`пустоты', чем в окружающей почве. `Природа не терпит пустоты',
поэтому соки почвы стремятся заполнить `пустоту' растительных
`вен'. Корни растения подобны фитилю, опущенному в керосин.
Как фитиль пропитывается керосином, точно так же и корень
пропитывается соками почвы.

(Как мы видим, Чезальпини был образованным человеком для своего
времени. В рассуждении о питании растений он применяет
физические понятия XVI века. Что было известно о движении
жидкостей в то время? Какие ученые этим занимались? Спросите у
учителя физики.)

`Раз корни растений `тянут соки' из кормилицы-почвы, то ей нужно
давать отдых от растений', --- рассуждали земледельцы. Практика
показывала, что это действительно так. Если на поле ничего не
посеяли и регулярно уничтожали сорные травы (т.е. оставляли поле
под паром), то урожай в следующем году был выше. А если не сеяли
культурных растений несколько лет подряд --- то еще выше. Самый
большой урожай можно было получить с целинной земли, на которой
ни разу не сеяли культурных растений. Правда, в дальнейшем
урожай быстро снижался, земля утомлялась. [Такая ситуация была в
Европе. Китайские земледельцы, например, оказались в более
выгодном положении. Рис, выращиваемый в долинах рек Янцзы и
Хуанхэ, из года в год давал стабильные урожаи. Подумайте,
почему?].

В соостветствии с представлениями того времени о питании
растений крестьяне вели хозяйство примерно так. Участок делили
на три поля. Первое поле оставляли под паром, а на втором и
третьем сеяли хлебные злаки. На следующий год второе поле
`отдыхало', а первое и третье давали урожай. На третий год под
паром оставляли третье поле, а первые два засевали. Получалось,
что на каждом поле один раз в три года ничего не выращивали.
Такая система хозяйства называется трехпольной. (см. рис.).
Много ли хлеба получал крестьянин, применяя трехполье?
Оказывается, всего 700 кг с гектара. Вода. То, что растения
питаются при помощи корня, казалось

очевидным. Но что собой представляют те таинственные `соки',
которые пьет корень? Что необходимо для роста растений?

Решить эту загадку с помощью эксперимента попытался ученый
Ван-Гельмонт ( 1577 --- 1644гг.). Он рассуждал так: `Допустим,
растение питается гумусом. Если посадить растение в сосуд с
почвой, то через некоторое время гумуса станет меньше. Взвесив
почву, мы увидим, сколько гумуса впитало растение. А растение
должно прибавить в весе ровно настолько, сколько оно поглотило
гумуса из почвы.'

От слов Ван-Гельмонт перешел к делу. Он выбрал растение ивы,
тщательно его взвесил. Затем он взял вазон с почвой, тщательно
высушил ее (Как вы думаете, зачем это ему понадобилось?) и после
этого взвесил. Иву он посадил в почву и каждый день поливал ее
дождевой водой.

Эксперимент Ван-Гельмонта длился целых пять лет! После этого он
вынул иву из сосуда с почвой, тщательно отряхнул прилипшие к
корням частицы, взвесил сначала растение, а потом высушенную
почву. Вот какие результаты у него получились.

вес ивы вес почвы

в момент посадки 2,250 кг 91,000 кг

через 5 лет 77,000 кг 90,943 кг
------------------------------------------------------
изменение веса
в течение эксперимента +74,750 кг -0,057 кг

Таким образом, ива прибавила в весе гораздо больше, чем `сьела'
гумуса из почвы! Ван-Гельмонт решил, что почву он недостаточно
точно взвешивал, и растение ничего не взяло из почвы (в этом
Ван-Гельмонт ошибся). Растение целиком выросло за счет воды,
которой поливали растение. На основе результатов эксперимента
Ван-Гельмонта возникла водная теория питания растений.

Сегодня мы знаем, что в воде есть только водород и кислород, а
всем живым организмам необходимы углерод, азот и многие другие
химические элементы. Питаться одной водой растение не может.
Конечно же, сегодня обьяснение Ван-Гельмонта кажется нам
неправильным. Но не будем к нему слишком суровы. Ведь тогда
химики еще не знали ни о кислороде, ни о водороде. Да и
физические свойства газов были изучены неполно. И, конечно же,
Ван-Гельмонт ничего не знал о фотосинтезе. Тем не менее,
выдвинув водную теорию питания растений, Ван-Гельмонт не
очень-то и ошибся.

Задумаемся, а много ли воды в растениях? Возьмем, к примеру,
свежий хрустящий орурец. В нем 98% воды! Много воды содержится
в сочных плодах, листьях, стеблях, корнях (см. табл.).
Более-менее обезвожены только мертвые ткакни растений, семена и
сухие плоды. Но и в семенах вода имеется.

Вода играет огромную роль в жизни любого организма, в том числе
и растительного. Она позволяет растению поддерживать форму,
служит растворителем для питательных веществ, текущих по
растению, используется при дыхании и фотосинтезе и многих других
процессах.

Таким образом, большая часть веса ивы в опыте Ван-Гельмонта
действительно приходится на воду. Без воды растения не смогли бы
расти.

Углерод.

В 1771 году Джозеф Пристли исследовал свойства воздуха. В
медицине тогда важная роль отводилась целебным свойствам воздуха
сельской местности. Городской воздух уже в то время значительно
отличался от сельского и дурно влиял на здоровье. `А что, если
растения, которыми так богаты леса и луга, облагораживают
воздух, --- думал Пристли. --- Возьмем стеклянный колпак и
поместим в него свачу. Не дадим новым порциям воздуха проникать
под колпак. Свеча гаснет. Значит, воздух `испорчен' горением
свечи. Смогут ли растения `исправить' воздух под колпаком?'

Пристли поместил под стеклянный колпак ветку мяты, и воздух стал
снова пригодным для горения свечи. В другом опыте Пристли взял
два стеклянных колпака. В один он посадил мышь, а в другой ---
мышь и ветку мяты. Без веточки растения мышь быстро погибала, а
во втором прожила 9 дней. (После этого Пристли прекратил опыт и
выпустил несчастное животное).

Начатые Джозефом Пристли опыты через 7 лет привели к открытию
кислорода. При горении свечи или при дыхании мыши кислород
соединяется с органческими веществами, в результате образуется
углекислый газ и вода. Растение каким-то способом поглощает
углекислый газ и выделяет кислород.

Надо сказать, что Пристли очень повезло. Многие европейские
химики стали проверять результаты, полученные Пристли, но ---
увы! --- такие же опыты удавались не у всех. Как выяснил позже
ботаник Ингенгус, очень важно было, стоит ли стеклянный колпак
на свету или в темноте. Так было впервые показано, что растения
нуждаются в свете, чтобы поглощать углекислый газ и выделять
кислород. Этот замечательный процесс, которому мы многим
обязаны, назвали ФОТОСИНТЕЗОМ.

Таким образом, углерод растения получают в виде углекислого газа
из воздуха. Важную роль при этом играют листья.

После открытия способности растений `облагораживать' воздух, в
Европе широко распространилась мода на растения. Их ставили в
больницах и спальнях, старались, чтобы их было побольше. Но
иногда вместо того, чтобы почувствовать себя лучше, людям в
комнате становилось труднее дышать, особенно ночью. Оказалось,
что растения не только занимаются фотосинтезом, но и дышат, как
и многие живые существа. На свету происходит и фотосинтез, и
дыхание одновременно. Если света недостаточно (например, ночью,
или когда на окне слишком много растений и они затеняют друг
друга), то дыхание растений преобладает над фотосинтезом.
Наоборот, когда света достаточно, фотосинтез преобладает над
дыханием.(см. рис.)

Задача. Представьте себе, что вы измеряете содержание кислорода
в воздухе в течение времени. Нарисуйте несколько вариантов
графиков: в полной темноте, на ярком свету и при `промежуточном'
освещении. Как пройдет линия, когда дыхание и фотосинтез будут
равны по интенсивности?

Стало очевидно, что Ван-Гельмонт в своем опыте не учел такого
важного источника питания растений, как воздух. Если бы он
посадил иву под стеклянный колпак, не давая навым порциям
воздуха проникнуть к листьям, то она не выросла бы до таких
больших размеров.

Но кроме процесса фотосинтеза Ван-Гельмонт не учел еще одного
обстоятельства.

В 1699 году англичанин Вудворд решил повторить опыт
Ван-Гельмонта. Однако, просто повторить чужой опыт ему
показалось скучным. И Вудворд решил узнать, играет ли
какую-нибудь роль качество воды, которой поливают растения. Он
взял три одинаковые по весу ветки мяты, посадил их в три
одинаковых сосуда и поливал первое растение только дождевой
водой, второе --- водой из реки Темзы, а третьему растению
Вудворд готовил специальный `коктейль' --- брал речную воду,
взбалтывал в ней перегной, давал воде отстояться и после этого
поливал. Результаты оказались такими: во втором сосуде мята
выросла в 10 раз, а в третьем --- в 17 раз больше, чем в первом.
Значит, для питания растений важна не только вода, но и
растворенные в ней вещества. Какие именно?

Азот.

Как вы уже знаете, всем живым организмам необходим азот. И
растения --- не исключение. Но азот для построения своего тела
прямо из воздуха могут себе добывать только бактерии. Бактерии
из рода Rhizobium вступают в симбиоз с растениями из семейства
бобовых (Fabaceae). Если на поле посеять клевер, люцерну или
других представителей этого семейства, в почве накопится азот,
доступный и для других растений. Земледельцы XIX века, конечно,
ничего не знали об азоте, бактериях-азотфиксаторах и их хозяевах
--- бобовых растениях. Но прибавку урожая после посева клевера
они заметили быстро.

Нужно вам сказать, что догадаться посеять клевер на поле
специально для увеличения урожая было нелегко. Сеять клевер
впервые начали в Англии, где к тому времени сильно увеличилось
поголовье овец. И перед сельскими хозяевами встала проблема: как
прокормить увеличившиеся стада? Естественных пастбищ на
густонаселенной территории Англии уже не хватало, поэтому корма
пришлось выращивать на полях. Но где взять новые поля для
выращивания кормов?

В первую очередь, конечно, подумали об `отдыхающем' поле. Нельзя
ли засеять его? Сначала так и поступали: делили участок на три
поля и в первый год сеяли клевер, потом два года подряд сеяли
хлеб. Но быстро выяснилось, что при таком севообороте поля
сильно зарастают сорняками. Оказывается, поле не просто
`отдыхало' от культурных растений под паром, но и избавлялась от
сорняков (ведь на поле не давали расти никаким растениям).
Пришлось в севооборот ввести еще одну кормовую культуру ---
турнепс --- которая `очищала' участок от сорняков не хуже, чем
поле чистого пара. Теперь на участке было четыре поля, на
которых сеяли клевер (или люцерну), яровые хлеба, турнепс, и
озимые хлеба (см. рис.). Возник новый севооборот в графстве
Норфолк, поэтому его и сегодня называют норфолкским
севооборотом. В 1770-1780 годах новый севооборот стал
распростаняться. Кроме дополнительных кормов для овец,
норфолкский севооборот давал примерно в два раза больший урожай,
чем при трехполье --- до 1 600 кг с гектара. Ценное наблюдение
за повышением урожайности позволило ученым разделить растения на
обедняющие почву (большинство культурных растений), после
которых урожай понижается, и на обогащающие (клевер, люцерна и
некоторые другие), после которых урожай понижается. Сегодя мы
знаем, что основная причина --- это обогащение почвы
соединениями азота. Но довольно долго считалось, что азот
растение берет из воздуха, подобно тому, как оно усваивает
углекислый газ.

Проверить эту теорию взялся французский химик Жан Батист
Буссенго. (Результаты его работы были опубликованы в 1836 году).
Буссенго пошел по тому же пути, что и Дж. Пристли. Он посадил
растение в гошок под стеклянный колпак и заменил воздух на
газовую смесь, не содержащую азота. Растение поливали раствором
селитры (нитратами). Оказалось, что сколько азота `исчезает' из
раствора селитры, столько же обнаруживается в растении. Таким
образом, Буссенго установил, что растения способны усваивать
азот из почвы, из раствора селитры.

Однако, ему могли возразить, что растение может получать азот
двумя путями: через корни из почвы (в виде селитры --- солей
азотной кислоты) и прямо из воздуха через листья (в виде молекул
азота). Чтобы окончательно опровергнуть `воздушную' теорию
питания азотом Буссенго поставил еще один опыт. Он тщательно
прокалил песок [Селитры, соли аммиака и другие соединения азота
при прокаливании разрушаются и улетучиваются.] и посадил в него
семена разных растений. Если бы растения получали азот из
воздуха, то содержание азота в растениях увеличилось бы по
сравнению с семенами. Но в растениях соединений азота осталось
столько же, сколько его было в семенах.

В начале опыта Буссенго считал, что посеяв бобовые растения, он
увидит, что количество азота в них увеличивается. Но --- увы ---
он оказался слишком аккуратным! Если бы он не убил невидимых
помощников растений (бактерий-азотфиксаторов) прокаливанием, то
совершил бы важное открытие. Мир узнал бы, что бобовые растения
каким-то образом получают азот из воздуха и обогащают им почву.
Через 50 лет после Буссенго открытие все-таки состоялось.
Бактериологи впервые описали азотфиксирующих бактерий ---
ризобиев.

К тому времени на полях Европы уже широко применяли селитру.
Урожай при этом получался выше. Это стало возможным благодаря
опытам, которые провел Жан Батист Буссенго.

Другие элементы. Следующая важная страница истории изучения
питания растений связана с именем великого немецкого химика
Юстуса Либиха. Свои взглядыон изложил в 1840 году в книге `Химия
в приложении к земледелию и физиологии'.

Либих полагал, что все элементы, которые можно обнаружить в
растении необходимы ему для нормальной жизни. Химический анализ
показывал, что в растении содержатся углерод, водород, кислород
и азот. Либих знал, что углерод растения берут из воздуха, а
кислород и водород --- из воды. Если растения сжечь, то
соединения углерода, водорода, азота и кислорода большей частью
улетучатся. А останется зола. В золе много фосфора, калия,
кальция, магния. Есть и другие элементы. Эти элементы назвали
зольными элементами. Их соединения нелетучи, поэтому их растения
должны взять из почвы, а не из воздуха. В лесу, в степи, на
болоте все взятые растениями зольные элементы рано или поздно
вернутся в почву. Осенью с деревьев опадут листья, плоды сьедят
дикие животные, после гибели животных и растений за дело
возьмутся грибы и бактерии. Останки разложатся и снова
возвратятся в почву. (см. рис.).

Совершенно другая ситуация на поле. Земледелец собирает с поля
урожай и вместе с урожаем увозит с поля часть фосфора, калия,
кальция и других зольных элементов. На будущий год он увезет еще
немного, потом --- еще. В конце концов в почве не должно
остаться запасов зольных элементов --- почва станет бесплодной,
растениям будет нечего из нее взять. Так Либих сформулировал
один из важнейших законов земледелия --- закон убывающего
плодородия почвы.

Юстус Либих предложил бороться с убылью зольных элементов в
почве. На поле нужно возвращать те элементы, и в том количестве,
которые у нее отняли с урожаем. Теория Либиха получила название
теории возврата. А химическая промышленность вскоре стала
предлагать сельским хозяевам минеральные удобрения.

Задача. Кроме зольных элементов вместе с урожаем с поля уносятся
углерод, водород, кислород. Как вы думаете, как вернуть эти
элементы на поле?

Юстус Либих придумал не только теорию возврата. Он сформулировал
еще несколько важных правил.

1. Элементы питания не могут заменять друг друга. Свет, полив,
наилучшая для роста температура тоже не могут заменить элементов
питания. Представьте себе, что вы замерзли. Вряд ли вам поможет
кружка с водой. Если вы проголодались, вряд ли поможет шуба.
Так и растение: если ему не хватает фосфора, то вряд ли можно
исправить положение, внося калийные удобрения. И наоборот, если
нужен калий, то бесполезны фосфорные удобрения. Нужно вносить
именно те элементы, которых растению не хватает, заменить
другими их нельзя.

2. Урожай на поле определяется тем элементом, в котором растение
нужд дается больше Это всего . Это правило еще называют правилом
минимума или правилом бочки Либиха. (Кстати, что такое минимум?
Выясните учителя математики.)

Допустим, растениям не хватает фосфора. Тогда урожай будет
повшаться при добавлении фосфорных удобрений. Если внести
фосфора больше, чем нужно сейчас растению, то урожай не
прибавится. Дело в том, что теперь у растения изменились
потребности, и ему не хватает какого-то другого элемента.
Фактор, который нужно изменить, чтобы урожай повысился, называют
лимитирующим

`А почему же это правило называют бочкой Либиха?' --- удивитесь
вы. Представьте себе бочку, в которой планки разной длины.
Сколько воды можно налить в такую бочку? Ровно до уровня самой
низкой планки. Можно удлиннить эту планку, но тогда самой низкой
станет другая планка. В этой аналогии планки символизируют
элементы питания, а уровень воды --- тот урожай, который можно
собрать с поля.

Правилами Либиха широко пользуются в сельском хозяйстве и
сегодня. Еще их `взяла на вооружение' такая важная наука, как
экология. Труды Буссенго и Либиха внесли огромный вклад в
развитие земледелия. С помощью минеральных удобрений в 1840 ---
1860 годах удалось еще вдвое повысить урожайность пшеницы (до 30
000 кг с гектара).

Азот, фосфор, калий, кальций, магний, сера --- это элементы
которых довольно много в растениях. Значит, и потребности
растений в их соединениях довольно высоки. Эти элементы
называют макроэлементами. Ученые давно пытались вырастить
растения из семян до образования новых семян на искусственной
среде. Это позволило бы понять, насколько полно мы знаем
потребности растений в элементах питания. Впервые этот опыт
удался в 1858 году двум немцам: Кнопу и Саксу. Вот состав среды,
который они придумали.

нитрат кальция -----------------1.0 г/л

дигидрофосфат калия-------------0.25 г/л

сульфат магния------------------0.125 г/л

нитрат калия--------------------0.25 г/л

хлорид железа-------------------0.025 г/л

Задание. Выясните, каковы химические формулы перечисленных в
таблице соединений. Какие элементы в них входят? Попробуйте
вырастить растения на среде Кнопа.

По мере совершенствования химических методов, удалось открыть
много других незаменимых элементов питания растений. Только
потребности в этих элементах растений оказались небольшими.
Такие элементы называют микроэлементами Среди них медь, цинк,
молибден, бор, хлор, к обальт и некоторые другие. Но не нужно
думать, что внося в землю железные гвозди или куски медной
проволоки, мы помогаем питаться нашим зеленым друзьям. Растения
не способны усвоить железо из гвоздя или медь из проволоки.
Микроудобрения должны быть в усваиваемой растениями форме,
например, в виде медного или железного купороса (Кстати, что из
себя представляет купорос с химической точки зрения? Спросите у
учителя химии.).

Но, оказывается, почва для растения --- это не просто смесь
разных солей. Конечно, внося в чистый песок все необходимые
элементы, поливая и ухаживая за ним, можно добиться роста, и
даже цветения и плодоношения. Однако в богатой гумусом почве
растения почему-то растут лучше. С одной стороны, в почве много
микроскопических помощников растений, которые помогают добывать
необходимые элементы (вспомните о бактериях-азотфиксаторах или о
гибах-микоризообразователях). С другой стороны, главное
органическое вещество почвы каким-то образом благотворно
действует на растения. Как это получается, ученые до сих пор не
выяснили. Может быть, забытая гумусовая теория питания растений
окажется правильной. Хотя бы чуть-чуть.

* * *

Итак, растение питается довольно сложно. В надземной части
растения на свету идет фотосинтез.

Энергию растения получают от Солнца в виде света. Из углекислого
газа в процессе фотосинтеза в клетках листа получаются сахара, а
из сахаров --- многие другие соединения углерода. (Но не стоит
забывать о дыхании --- процессе, противоположном фотосинтезу).

Воду поглощает корень, а вместе с водой корень `выкачивает' из
почвы соединения азота и зольных элементов. В некоторых
элементах потребности больше, а в некоторых --- меньше. В
зависимости от потребностей растения, элементы делят на
макроэлементы и микроэлементы.

Растению нужны не любые соединения элементов питания. Некоторые
(например, молекулы азота из атмосферы или железные гвозди)
растения не усваивают, а другие (селитры, железный купорос)
вполне доступны растению. Один элемент нельзя заменить другим.

Таким образом, для полноценного питания растений одинаково важны
и `вершки', и `корешки'.


ФОТОСИНТЕЗ: ВСЕ ЦВЕТА РАДУГИ.

Вы, наверное, не успели забыть, что цвет --- это результат
поглощения части солнечных лучей. Листья растений кажутся нам
зелеными потому, что поглощают красные и синие лучи, а
оставшиеся от радуги желтые, зеленые и голубые `образуют'
зеленый цвет.

Солнечный свет несет с собой энергию. В этом легко убедиться,
если вы выйдете летом на солнцепек. Освещенная сторона
нагреется. Значит, ваше тело получило от Солнца кусочек его
энергии в виде тепла. Эта энергия с солнечными лучами
преодолела миллионы километров, а теперь `оседает' на вашей
спине (или животе).

Выставьте на солнышко два листа бумаги --- белый и черный. Как
вы думаете, какой из них скорее нагреется? Конечно же, черный.
Белый лист отражает все солнечные лучи, значит, ему меньше
достается энергии. Черный лист, наоборот, поглощает все падающие
на него лучи, а, стало быть, получит больше энергии, больше
тепла.

Проведем простой опыт. Возьмем лист зеленого растения и поместим
его в спирт. Посудинку со спиртом и листом аккуратно нагреем.
Лист заметно потеряет в своей окраске, зато спирт окрасится в
ярко-зеленый цвет. Из листа в спирт перешли окрашенные вещества
--- пигменты.

Пигменты растениям нужны для совершенно различных надобностей.
Яркая окраска лепестков привлечет насекомых-опылителей.
Окрашенные желтыми или красными пигментами плоды быстрее заметят
птицы и перенесут семена в своем желудке на большие расстояния.

Но главное, для чего нужны пигменты растениям --- это для
улавливания энергии солнечного света. Эти пигменты так и
называются --- фотосинтетические пигменты. Поглощенная ими
энергия, конечно, большей частью пойдет на нагревание листа. Но
гораздо важнее, что часть энергии лист использует для
фотосинтеза.

`Когда-то, где-то на землю упал луч солнца, но он упал не на
бесплодную почву, он упал на зеленую былинку пшеничного ростка,
или, лучше сказать, на хлорофилловое зерно. Ударяясь о него, он
потух, перестал быть светом, но не исчез. Он только затратился
на внутреннюю работу [Работа, как известно, совершается за счет
расхода энергии.], ... образовал крахмал... В той или иной
форме он вошел в состав хлеба, который послужил нам пищей. Он
преобразился в наши мускулы, в наши нервы, и вот теперь атомы
углерода стремятся в наших организмах вновь соединиться с
кислородом... При этом, луч Солнца, таившийся в них в виде
химического напряжения, вновь принимает форму явной силы. Этот
луч солнца согревает нас