Фізіологія і біохімія рослин

Фізіологія рослин як наука створювалася і розвивалася під впливом інших наук, перш за все фізики та хімії.

У першій половині XIX ст. хімія розвивалася винятково швидко. У 1843 р. видатний німецький хімік Ю. Лібіх писав, що «кожен день приносить нове відкриття».

Кореневе живлення рослин

Фізіологія рослин як наука зародилася в XVII ст.

Фізіологія рослин немислима без експерименту. Першим досвідом у галузі фізіології рослин вважається досвід голландського натураліста Ван-Гельмонта (1577 - 1644), проведений в 1629 р. У посудину з 200 фунтами висушеної землі була поміщена вербова гілка вагою 5 фунтів. Через п'ять років (весь цей час землю поливали дощовою або дистильованою водою) гілка важила 169 фунтів і 3 унції, а між тим вага землі зменшився тільки на 2 унції. На цій підставі Ван-Гельмонт прийшов до заключення, що надбавка у вазі рослини зобов'язана воді, якою поливалася. Цей досвід послужив основою для так званої водної теорії живлення рослин, яка хоч і була неправильною, але, розглядаючи життя рослин як процес. .

Відомий англійський фізик Бойль (1627-1691) провів (1661) аналогічний досвід з гарбузом і отримав той самий результат.

Питанням живлення рослин займався французький фізик Маріотт (1620-1684), хоча спеціальних дослідів він не ставив. Розмірковуючи логічно, він прийшов до висновку (1679), протилежної думки Арістотеля. Маріотт вважав, що в результаті хімічних процесів, що протікають в тілі рослин, останні самі утворюють поживні речовини. На доказ він наводить широко відомий факт, що на невеликій ділянці землі можуть рости найрізноманітніші рослини, що виробляють багато різних речовин, яких у грунті немає. Він вважав, що рослина харчується на основі фізико-хімічних закономірностей. Застосувавши кількісне визначення виділеної води, Маріотт вперше досліджував транспірацію.

Одним із засновників анатомії рослин Грю (1628-1711). У своїй класичній роботі з анатомії рослин (1682) Грю показав, що вода в стеблі пересувається вгору завдяки пульсації паренхіми, яка оточує судини. Здавлюючи їх, вона рухає воду вгору по судинах, подібно пересуванню крові в тілі тварин.

Його співвітчизник Рей (1623-1705) у першому томі своєї трьохтомної праці «Природної історії» (1686) говорив про «кров» винорадної лози, про вплив деяких умов на її утворення і відмічав, що за смаком вона мало відрізняється від води.

Англійський лікар і природознавець Вудворт (1665-1728), поставив перед собою завдання - перевірити висновки Ван-Гельмонта і Бойля, вперше вжив водні культури (1699) і знайшов, що м'ята краще розвивається в річковій воді, ніж у дощовій, але ще краще у воді, яка містить грунтову витяжку, або інакше: чим чистіше була вода, тим гірше розвивалися рослини. Але цей досвід був, мабуть, недостатньо широко відомий.

Французький вчений Геттар (1715-1786) у 1748 р. досліджував вплив світла і затінення на транспірацію окремих органів рослин і зазначив неоднакове випаровування води нижніх і верхніх сторонами листка.

Талановитий російський вчений, один з основоположників агрономічної науки А. Т. Болотов (1738-1833) у своїх роботах (1770, 1784) сформулював основні принципи мінеральної теорії і критикував існуючу в той час водну теорію.

Лавуазьє висловився (1777) проти думки Ван-Гельмонта, Бойля і інших про утворення з води поживних речовин, з яких утворюються всі органи рослини.

Відомий швейцарський учений Сенебьє (1742-1809) у праці з фізіології рослин (1800) повідомив результати своїх досліджень впливу світла на транспірацію, а також впливу на цей процес пір року. Він вважав, що вода виділяється з рослин не у вигляді пари, а у вигляді маленьких крапельок.

Особливо ретельні досліди по вивченню шляхів руху соків у рослині провів (1801) англійський натураліст Т. Найт (1785 - 1838). Застосовуючи кільцювання та забарвлену рідину (сік, вичавлений з ягід чорного винограду) в дослідах з гілками яблуні і кінського каштана, знайшов, що два кільця на корі не заважають забарвленої рідини потрапити у листя. З цього він зробив висновок, що висхідний сік йде не в корі. В іншому своєму досвіді Найт показав, що головний напрямок висхідного струму проходить через найбільш молоді частині деревини.

Швейцарський учений, професор мінералогії і геології Женевського університету де Соссюр (1767-1845) поставив цікаві досліди по живленню рослин (1804). Соссюр вперше підкреслив особливість проходження розчинів грунтових солей через стінки клітин кореня. Крім того, він застосовував не розчини окремих солей, а суміші солей і встановив, що різні солі не однаково поглинаються рослинами, що одні з них будуть поглинатися з розчину і можуть бути виявлені в золі в більшій кількості, інші - в меншій. Цими дослідженнями підривалася водна теорія живлення рослин.

Ряд важливих питань аналізував у своїй тритомній фізіології рослин (1832) відомий швейцарський ботанік Декандоль (1778 - 1841), ім'я якого більш широко відомо як систематика і флориста. Зокрема, він приписує головну роль у поглинанні речовин губчатим властивостям кореня.

Французький фізіолог рослин Дюгроше (1776-1847), який відкрив у 1828 р. діосмоз.

Шахт (1814-1864) ще в 1856 р. вважав, що судини наповнені не соком, а повітрям.

Олерт (1843) ретельно вивчив, яка частина кореня поглинає воду і поживні речовини. Для цього він виймав рослини з грунту і поміщав в воду або тільки кінчиками коренів з чоликами, або молодими частинами кореня з кореневими волосками. Перші з цих рослин скоро загинули. Таким чином, абсолютно чітко з'ясувалося, що вода і розчинені в ній поживні речовини поглинаются молодою частиною кореня, покритої кореневими волосками.

Першу спробу пояснити неоднакове поглинання різних речовин рослиною здійснив (1844) голландський хімік Мульдер (1802 - 1880).

З кінця XVIII ст. бере початок так звана гумусова теорія. Широку популярність ця теорія отримала головним чином завдяки активній пропаганді німецьким вченим агрономом Теер (1752-1828).

Спростування гумусної теорії результат праць видатного німецького хіміка - одного із засновників агрохімії Лібіха (1803 - 1873). У своїй книзі з органічної хімії та застосуванню її в землеробстві і фізіології (1840) він відкидає можливість засвоєння готових органічних речовин корінням рослин і стверджує, що тільки неорганічні речовини грунту і вуглекислота повітря споживаються рослинами.