Алексей Дояренко - Занимательная агрономия

Рис. 2. Потребность растения в воде: А — разрез пробки с боковой трубкой; В — общий вид.

Растение для такого опыта лучше брать из цветочного горшка, чтобы можно было легко отмыть корневую систему от почвы; удобнее выбрать одностебельное растение с деревянистым стеблем. Очень хорошо удается этот опыт с хризантемами, но можно взять любое растение (после опыта растение вновь может быть помещено в горшок, так как оно нисколько не пострадает).

Вынув осторожно растение вместе с землей на корнях из горшка, его помещают в таз с водой, размачивают землю и отмывают от нее корни. Отмыть следует лишь главную массу земли, стараясь возможно меньше повредить мельчайшие корешки (полной отмывки добиваться не стоит). Отмытое от почвы растение помещают в приготовленную бутылку, зажимают пробкой и при помощи нее прочно укрепляют в горлышке. В оба просверленные в пробке отверстия вставляют по маленькой стеклянной трубочке, одна из которых не должна выходить за нижний край пробки.

После этого пробку хорошенько проконопачивают по всем щелям ватой и заливают (для герметичности) чем-нибудь легкоплавким: воском, парафином, стеарином, салом. Последние должны быть не горячими , чтобы не обжечь ствол (поэтому и нужно выбирать растение с деревянистым стволом). Полезно перед заливкой вытереть насухо пробку, край горлышка и стебель, чтобы заливка лучше пристала.

Когда заливка затвердеет, к стеклянным трубочкам в пробке при помощи каучуковой трубки присоединяют к одной воронку, а к другой возможно длинную стеклянную трубку с узким отверстием, располагая ее горизонтально на каких-либо подставках (рис. 2). После этого через воронку доливают в бутылку воду (главная масса ее должна быть налита туда заранее, при помещении растения) до тех пор, пока не будет заполнена вся бутылка (надо следить, чтобы не осталось под пробкой пузырьков воздуха) и вся длинная трубка.

Как только трубка заполнится водой до конца, зажимают каучук под воронкой, и сейчас же вода по трубке «побежит» к банке, так как растение пьет из нее воду. Чем более облиственно растение и чем тоньше трубка, тем быстрее побежит по ней вода. Когда вода в трубке «добежит» до банки, можно прилить немного воды из воронки, открыв зажим на каучуке, тогда длинная трубка вновь наполнится водой, а как только будет зажат каучук, вода опять побежит по трубке. Это можно повторять любое число раз. Таким образом, ясно и отчетливо будет видно, с какой быстротой растение пьет воду, и можно будет составить представление о громадном потреблении растениями воды.

Необходимое оборудование:широкогорлая банка на 1–1,5 литра, пробка к ней, две стеклянные трубки, согнутые под прямым углом: одна длиной 5 сантиметров, другая 20 сантиметров, трубка с узким просветом длиной около 100 сантиметров, воронка, две каучуковые трубки по 10 сантиметров, подставка (штатив), легкоплавкая замазка (менделеевская).

Когда наблюдаешь, с какой быстротой вода поступает в растение, и представишь себе, какие громадные массы ее проходят через него, поднимаясь иногда до огромной высоты верхушек деревьев, неизбежно возникает вопрос: какие же силы толкают эту воду в растение и производят колоссальную работу по подъему ее на громадную высоту?

Действующей силой в поступлении воды в растение и поднятии ее на большие высоты является осмотическое давление , то есть та сила, которая стремится выравнивать крепость двух соприкасающихся растворов. Эта сила гонит воду от более слабого раствора к более крепкому (концентрированному) и может создать очень большое давление, способное поднять воду на большую высоту.

Внутри корня в клеточном соке растворены многие образующиеся в растении органические вещества, которые создают значительную концентрацию (крепость) клеточного сока. Снаружи корня в почве находится очень слабый почвенный раствор, вода этого раствора и устремляется в растение через оболочку корня с большой силой, могущей поднять ее по стеблю до листьев. Здесь она испаряется, вследствие чего концентрация клеточного сока опять становится большой, и вода снова проникает внутрь корня с той же силой, измеряемой десятками атмосфер [2] Одна атмосфера равна давлению 1 килограмма на квадратный сантиметр. . Каждое вещество, находясь в растворе, характеризуется свойственным ему осмотическим давлением, зависящим от его химического состава.

Клеточный сок растений обычно имеет осмотическое давление, равное 5-15 атмосферам (иногда гораздо выше). Поэтому вода почвенного раствора устремляется в растение с огромной силой, которая и производит всю работу по передвижению воды в растении и также держит в напряжении все его ткани. В этом легко убедиться. Так, если поместить корень растения в какой-нибудь безвредный раствор (например, раствор сахара) такой концентрации, которая соответствует концентрации его клеточного сока (или если таким раствором полить почву около растения), то при этом сравняются концентрации раствора внутри и вне корня и исчезнет сила, заставляющая воду поступать в растение; сразу же упадет напряжение его тканей — тургор ; растение опустит листья и быстро завянет, хотя бы почва была мокрая.

Но еще более интересно воспроизвести все эти явления искусственно, на так называемой модели растения, где можно заставить действовать эту силу вне растения, воспроизводя всасывание воды, поднятие ее на высоту, испарение и напряжение тканей. Для этого нужно изготовить мешочек из проницаемой для воды перепонки, который и будет служить моделью корня.

Его надо наполнить каким-либо раствором и погрузить в воду. Вода будет проникать в этот мешочек с силой, способной поднять раствор в мешочке и в приделанной к нему трубке на большую высоту. Если к трубке сверху приспособить такой же пустой мешочек, то он, наполнившись раствором, выпрямится, будет оставаться в таком состоянии и испарять воду, пополняемую свежим притоком ее снизу (рис. 3).

Рис. 3. Модель растения: А — завядающего; Б — нормального.

Иначе говоря, такая модель растения будет проделывать все функции настоящего растения по всасыванию, поднятию, испарению воды и напряжению тканей. Так же как и растение, если перенести эту модель из воды в такой же раствор, каким наполнен мешочек, вода перестанет поступать в него, напряжение упадет и верхний мешочек «завянет» и спадет.