Растения и вода

Эти слова часто и совершенно не случайно оказываются рядом. Вода – единственное вещество на Земле, которое одновременно и в больших количествах встречается в жидком, твердом и газообразном состоянии. Это подчеркивал еще Фалес. Наука о воде в природе начинается с Фалеса – первого из семи великих мудрецов древности, знаменитого греческого мыслителя и философа (625-547 гг. до н. э.). До нас не дошли его сочинения. 

Однако ученые античного мира Аристотель, Эпифаний, Плутарх, Гермий, Аэйци и другие считают, что Фалес первым предположил, что вода есть основа всего, начало всех вещей. «Все элементы мира, сам мир и то, что в нем рождается,– указывал он,– возникают из воды. И в нее же все возвращается». Долго и упорно искали ученые ответ на вопрос, что является пищей растений, придавая исключительную роль воде. 

Блестящие достижения английского ученого Стивена Гейльса в начале XVIII века приблизили разгадку. Гейльс предположил, что пищей растениям служат не одна лишь почва и вода, а в значительной степени и воздух, проникающий через устьица в листья. Важную роль в этом процессе играет свет, также попадающий в листья и «облагораживающий» эту пищу. 

В отчетливой форме мысли о роли воздуха в питании растений высказывал в 1753 и 1761 годах основоположник отечественной науки М. В. Ломоносов. Но истину суждено было установить позже. Она родилась как результат коллективных усилий исследователей разных стран. Дорогу к ней проложили два крупнейших открытия. В 1779 году соотечественник Гельмонта Ян Ингенгауз и в 1782 году швейцарский ботаник Жан Сенебье экспериментально установили важную роль углекислоты воздуха в питании растений. 

А в 1840 году немецкий химик Юстус Либих окончательно доказал абсолютную необходимость для них минеральных солей. Все это теснейшим образом переплеталось с представлением о снабжении растений водой. Воде в конце концов пришлось уступить незаслуженно приписываемую ей долю чужой славы, но без ущерба для своего «авторитета». У нее хватало и своих заслуг перед растительным миром. Вода – необходимое условие жизни. Она образует в растении ту внутреннюю среду, на фоне которой совершаются все физиологические процессы. 

Вода является непосредственным участником этих процессов, оказывает активное влияние на их ход. Вода связывает растение с почвой и атмосферой, обуславливая их единство. Как осуществляется эта взаимосвязь на практике, каковы ее особенности, механизм, возможности регулирования водного режима растений в тех или иных условиях – вот те вопросы, которые волновали исследователей во все времена. Многие из них уже решены или близки к разрешению, и, пожалуй, уместно вспомнить некоторые вехи на пути к этим открытиям. 

В 1805 году русский академик Г. ф. Паррот, разделив воду и солевой раствор полупроницаемой перегородкой, обнаружил интересное явление – односторонний ток молекул растворителя через перегородку к растворенному веществу. Это явление, получившее название осмоса, наблюдалось и при наличии мембраны между растворами разной концентрации, причем вода передвигалась от менее к более концентрированному раствору. Ударяясь о мембрану, задержанные ею молекулы оказывали на нее одностороннее осмотическое давление. 

Открытие осмоса сразу продвинуло вперед теорию водного питания растений. Оказалось, что растительную клетку, имеющую полупроницаемые стенки, можно приравнять к миниатюрной осмотической системе. Уже в 1826-1828 годах французский ученый Дютроше с помощью осмотических явлений пытался объяснить поглощение воды и питательных веществ корнем и передвижение их по растению. Он установил, что движения органов растений обусловлены объемными (тургорными) изменениями, которые зависят от осмотических явлений. Через 50 лет немецкий ботаник В. Пфеффер измерил величины осмотического давления у различных видов растений при разных внешних условиях.