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

Однако тщательно поставленные эксперименты Буссенго не положили конец спорам по данному вопросу. Дело в том, что в это же время не менее известный химик Ж. Билль (1848) выступил с утверждением о возможности усвоения растениями свободного азота воздуха, ссылаясь на результаты своих опытов. Условия его опытов были такими же, как у Буссенго, за исключением того, что Билль подавал в сосуды воздух, не очищенный от примеси аммиака. Лишь позже стало ясно, что эти примеси и послужили причиной прироста азота в выращиваемом им салате, не получавшем никаких азотных удобрений из питательного раствора.

С именем Буссенго связано также возрождение исследований в области воздушного питания растений. В 40-50-х годах он неопровержимо доказал, что растения могут успешно развиваться на прокаленной, лишенной даже следов гумуса почве, и что, следовательно, весь аккумулированный в зеленом растении углерод образуется из углекислого газа атмосферы. Буссенго подтвердил данные Соссюра о строгом равенстве объемов поглощенной углекислоты и выделенного кислорода и в то же время показал ошибочность его утверждения, что при этом газообмене происходит выделение азота.

С работами Буссенго связаны первые точные исследования о влиянии на усвоение углерода таких факторов, как температура, парциальное давление СО 2и состав атмосферы, в которой протекает ассимиляция, степень освещенности, интенсивность фотосинтеза верхней и нижней поверхности листа. Разработка этих вопросов стала возможной лишь благодаря совершенствованию методики эксперимента. Исключительно точные для того времени приемы газового анализа позволили Буссенго опровергнуть и такое возражение против учения о воздушном питании растений, как малое содержание углекислого газа в обычном атмосферном воздухе.

Вслед за Соссюром, впервые попытавшимся проследить возможные пути превращения углекислого газа и воды после их усвоения растением, Буссенго стремился поставить изучение этого вопроса на экспериментальную основу. Он полагал, что в числе первых органических продуктов, синтезируемых растением в процессе воздушного питания, должны быть углеводы типа крахмала или сахара. Экспериментальное доказательство этому вскоре было дано Мульдером (1844), обнаружившим крахмал в хлорофилловых зернах, а Моль (1845) высказал мысль о том, что крахмал является производным этих хлорофиллсодержащих зерен.

Для последующего развития проблемы фотосинтеза огромное значение имело установление в 1842 г. Р. Майером закона сохранения энергии. В 1845 г. Майер ясно показал, что открытый им закон выходит далеко за пределы физики и справедлив для всех явлений живой природы. В те же годы Г. Гельмгольц (1847) дал математическое обоснование этого закона. Майер и Гельмгольц высказали также некоторые соображения об энергетическом значении света в жизни растений, справедливость которых была экспериментально доказана только во второй половине XIX в.

К началу XIX в. относится и зарождение учения о дыхании растений, связанное с именем Соссюра. Еще в 1797 г. Соссюр точными опытами доказал, что растения дышат так же, как и животные, поглощая кислород и выделяя углекислоту и воду. В 20-х годах он установил, что дыхание дает растению значительное количество энергии, необходимой для его жизни. Особенно обстоятельно эти воззрения были развиты в его работе 1834 г.

Однако увлечение гумусовой теорией питания растений, пренебрежение вопросами фотосинтеза сказались отрицательно и на представлениях о дыхании растений. Работы Соссюра не привлекали к себе должного внимания ботаников, и чуть ли не целый век в литературе можно было еще встретить высказывания о том, что животные выдыхают углекислый газ, а растения — кислород. Хотя к этому времени и были проведены некоторые определения количества поглощаемого растением кислорода и выделяемого углекислого газа, обнаружившие их соотношение 1:1 (В. Круйкшанк, 1800; Ж.А.К. Шаптель, 1820), они не могли оказать сколько-нибудь заметного влияния на неправильно складывающиеся воззрения относительно процесса дыхания растений. Так, Мейен в своей «Физиологии растений» (1838) утверждал, что дыхание в том виде, в каком оно существует у животных, не свойственно растению. Сосредоточение внимания на изучении процесса фотосинтеза после опровержения в 40-е годы положений господствовавшей до этого момента гумусовой теории способствовало Достеленной выработке более правильного представления о дыхательном процессе у растений (Гарро, 1851; Моль, 1851; и др.). Но еще и в 60-х годах в исследованиях по физиологии говорилось о существовании у них дневного и ночного дыхания.

К началу XIX в. получили развитие исследования и по проблемам передвижения растительных соков и транспирации растений. Эти проблемы в то время еще не были расчленены. Начало их изучения относится к XVII в. Важным звеном в исследовании этих проблем стали опыты английского садовода Т. Найта. Искусно удалив кольца коры, он в 1801 г. установил, что почки над кольцом развивались нормально, а под кольцом погибли. Из этого наблюдения он сделал заключение, что нисходящий ток идет по коре, а восходящий — по заболони, но в отличие от Гейлса, он не заметил различий в составе этих токов и ничего не сказал об их движущих силах. 36 лет спустя немецкий ботаник Г. Линк, применив остроумный прием (он выдерживал горшочки с растениями в растворе желтой кровяной соли, а затем помещал их в железный купорос), сумел не только показать, что вода передвигается по древесине, но и точно определить, по каким именно ее элементам. Однако даже после такого наглядного опыта в середине XIX в. находились авторы, например Г. Шахт (1856), которые полагали, что сосуды растений наполнены не соком, а воздухом. Впрочем, в этом направлении тогда было выполнено лишь незначительное число работ. К ним, пожалуй, можно отнести опыты Олерта (1843) по выяснению вопроса, какие части корня поглощают воду и питательные вещества. Он установил, что этой способностью обладают те участки корня, которые покрыты корневыми волосками.

Исследованиям по транспирации в XIX в. положила начало работа Сенебье «Физиология растений» (1800). Сенебье пошел значительно далее Гейлса в вопросе о влиянии на этот процесс таких факторов, как свет, время года, листовая поверхность и состав питательного раствора. Правда, Сенебье развивал неправильное представление о выделении влаги не в газообразном виде, а в виде мельчайших капелек. Особое внимание исследователи тех лет (Декандоль, 1832; Добени, 1836; Дютроше, 1837; Миккель, 1839) обращали на выявление зависимости транспирации от света.