Коллектив авторов - История биологии с древнейших времен до начала XX века

Особняком среди первых естественных систем стоят натурфилософские классификации, созданные в начале XIX в. под влиянием взглядов Шеллинга и других. Среди натурфилософских классификаций наиболее влиятельной была система Окена, основанная на принципе параллелизма между отдельными частями растительного и животного организмов и систематическими группами соответственно растительного и животного царств.

Систематические группы (классы и др.) Окен выделял, во-первых, на основании пропорции, в которой соединены различные элементы, во-вторых, на основании их гипотетического соответствия отдельным органам. Многие натурфилософские обобщения Окена оказываются с современной точки зрения лишенными смысла. Например, паренхиме растения соответствует, по его мнению, земля как «элемент», проводящим сосудам — вода, а спиральным сосудам — воздух.

Предлагались и другие принципы классификации, но многие из них оказались неудачными. В частности, австрийский ботаник Эндлихер (введший, между прочим, деление на Thallophtya и Cormophyta) в 1836 1840 гг. предложил делить сосудистые растения по способу роста на Amphybrya (11 «классов» однодольных), Acramphybrya (двудольные; растут как верхушкой, так и в толщину) и Acrobrya (мхи, папоротникообразные; верхушечный рост). Не удержалась и система А. Брауна, опубликованная его учеником Ашерзоном в 1864 г. В ней растения разделены на три «ступени» сообразно различиям в чередовании поколений: «зародышевые» (водоросли, грибы, мхи), все вегетативное тело которых якобы соответствует эмбриону (а точнее гаметофиту) сосудистых растений; Cormophyta (не в современном понимании, поскольку включает только так называемые «тайнобрачные сосудистые»; в представлении Брауна их тело соответствует «стеблю»); Anthophyta (цветковые).

Однако работа систематиков дофилогенетического периода принесла свои плоды. Они подготовили материал для филогенетических классификаций. Так, система Брауна послужила исходным пунктом для эволюционной системы Эндлихера Энглера; при этом натурфилософское обоснование (соответствие органов и таксонов) было опущено, но были приняты, например, деление двудольных на безлепестные, спайнолепестные и раздельнолепестные, а также порядок расположения этих таксонов и т. д. Эти группы вошли и во многие позднейшие филогенетические классификации, хотя уже в виде «уровней развития», а не таксонов. Систематика первой половины XIX в. оставила филогенетической систематике растений богатое наследство: были установлены (хотя далеко не всегда получили адекватное истолкование) многие родственные связи, накоплены требующие объяснения факты внутренней общности растительных групп, определен объем важнейших таксонов.

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.

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 СО 2, 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.