Це було жарким літом 1896 року в Нижньому Новгороді (тепер місто Горький). На великому пустирі на березі Волги вже кілька тижнів стукали сокири теслярів і скрипіли підводи, що підвозили колоди і дошки. З кожним днем тут ріс казкове містечко: химерні терема, прикрашені дерев'яним різьбленням, куполами і вежами, - павільйони першої Всеросійської виставки сільського господарства та промисловості. Але ось настав урочистий день відкриття, і в прикрашені яскравими прапорами павільйони ринули натовпу допитливих і просто допитливих відвідувачів.
Навколо одного павільйону зібралося особливо багато людей. Павільйон виглядав незвично: все в ньому - і стіни і дах - було зі скла. Крізь його прозорі стіни виднілася соковита зелень рослин. Але це були не пальми, що не примхливі кактуси, які не рідкісні орхідеї. У високих скляних банках стояли звичайні, всім добре знайомі рослини: кукурудза, соняшник, гречка. Але росли вони на. воді! За скляними стінками банок, як в акваріумі, тихо коливалися густі пасма білих коренів, і кожен з них можна було відмінно розглянути крізь прозору воду. Велика, вище че-
ловеческого зростання, кукурудза вже викинула важкі качани наливатися зерна. І важко було повірити, що виросла вона без ґрунту. З етикеток можна було дізнатися, що в кожній банці розчинено трохи мінеральних солей - дві частини на тисячу частин води. Це була "Гак звана водна культура рослин. На Нижегородської ярмарку її вперше в нашій країні показував Климент Аркадійович Тімірязєв.
Значно пізніше в одній з лекцій Климент Аркадійович розповідав:
- Із задоволенням згадую я одного скептика, місцевого нижегородського жителя, що поклялися мені, що він мало не день за днем стежив за нашими водними культурами, спочатку із злісним наміром викрити нас в шарлатанство, а потім сам захопився і увірував.
Тепер у водному культурі рослини вирощують не тільки в науково-дослідних інститутах, а й в радгоспних теплицях. Знайома вона і багатьом юним натуралістам. Але в ті часи водна культура була новинкою, вона тільки що почала з'являтися в лабораторіях вчених-ботаніків. Люди бачили в ній лише дивовижний фокус, забавну вигадку диваків вчених.
І ніхто в ті часи не міг припускати, що пройде небагато часу, і водна культура поступово витіснить грунт з теплиць овочівників.
ДОСВІД допитливість ГОЛЛАНДЦЯ
Люди здавна звикли до того, що рослини ростуть в грунті. Чим темніше грунт, тим вона плодороднее, тим краще і швидше ростуть на ній рослини. Кожен знає, що наші кубанські або українські чорноземи найродючіші в світі. А на світлій підзолистої або піщаному грунті рослини зазвичай виходять кволими.
Темний колір грунті надає органічна речовина - гумус. Гумус утворюється при розкладанні рослинних залишків: відмерлих коренів, опалого листя. Тому з глибокої давнини люди думали, що рослини харчуються ґрунтом, її органічною речовиною.
Але знайшлася людина, який вирішив перевірити цю, здавалося б, беззаперечну істину. Це був голландець ВанГельмонт, що жив більше трьохсот років тому. Він поставив досвід, але, на жаль, не зміг зробити правильні висновки.
Ван-Гельмонт посадив гілку верби вагою 2 кілограми в діжку з сухою землею вагою 91 кілограм і поливав її дощовою водою. Гілка вкоренилася, пройшло п'ять років, растенле додало у вазі 74 кілограми, а вага грунту зменшився тільки на 62 грами. Значить, уклав ВанГельмонт, основний «будівельний матеріал» рослини беруть не з грунту. Тоді звідки ж? І він вирішив, що головна їжа рослин - вода.
Справді все рослини більше ніж наполовину складаються з води. Але ж, крім води, вони містять і багато інших речовин. Ми з вами можемо легко переконатися в цьому.
З ЧОГО СКЛАДАЄТЬСЯ РОСЛИНА
Зважимо яке-небудь рослина, наприклад соняшник. Для цього його потрібно викопати разом з грудкою землі. Землю обережно обтрусити з коріння, коріння ретельно відмити, а потім осушити фільтрувальної папером або ватою. Припустимо, рослина важить 100 грамів.
Тепер висушимо його на сонці. Щоб рослина висохло швидше, відріжемо ножицями листя, а стебло разрежем на кілька частин і розщепити уздовж гострим ножем.
Коли шматочки стебла стануть крихкими, можна вважати, що рослина втратило всю свою воду.
Зважимо висушену рослину. Тепер його вага не більше 10-15 грамів. Значить, на 100 грамів ваги припадає 85-90 грамів води. Рослина майже «рідке»! Однак його листя і особливо стебла пружні і досить тверді. Як же це може бути? Як «рідке» рослина може зберігати свою форму?
Нічого дивного в цьому немає. Вам, звичайно, відомі поліетиленові мішечки, в яких можна зберігати рідини. Якщо наповнити такий мішечок водою і міцно зав'язати його, він добре зберігає свою форму, стає пружним і міцним. З подібних мешочковклеток і складається будь-яка рослина. Кожна клітина - це мікроскопічна краплинка води, щільно «упакована» в тонку оболонку з органічних речовин. Ці органічні речовини і залишилися після висушування нашого рослини.
Але чи тільки органічні? Давайте висиплю залишилися 10-15 грамів сухої речовини на чисту сковороду і прожарити його на сильному вогні (робити це потрібно на відкритому повітрі). Якщо час від часу обережно розчавлює і перемішувати грудочки обвуглені речовини, то через деякий час на сковороді залишиться тільки невеликий наліт сірої золи. Золи дуже мало, і потрібні точні хімічні ваги, щоб її зважити. Вага золи 0,5-1 грам, всього 0,5-1 відсоток від ваги цілого рослини.
Хіміки вже давно дізналися, що зола складається з мінеральних солей фосфорної кислоти, калію, кальцію, магнію та інших елементів. Чи потрібні ці солі рос-
нию? Адже вони складають незначну частину його ваги. Може бути, мінеральні солі - це випадкова домішка, яку коріння засмоктують з грунту разом з водою?
Десь в землі пробираються між грудочками грунту повільно зростаючі коріння. По дорозі вони «злизують» з цих грудочок невидимі краплі води, вбирають їх і відправляють від однієї клітини до іншої вгору по стеблу. Гнучке стебло піднімає до сонця тонкі зелені пластинки листя. Листям, як розкритими долонями, ловить рослина сонячні промені. Ви, напевно, помічали, що якщо рослина висвітлюється тільки з одного боку (наприклад, кімнатні рослини на вікні), то його листя повертаються в бік світла, тягнуться до нього. Світло необхідне листю так само, як будь-якій заводу паливо. На заводах теплова енергія, що отримується при спалюванні палива, перетворюється в механічну енергію руху верстатів і машин. У листі ж світлова енергія сонячних променів поглинається особливим зеленою речовиною - хлорофілом і перетворюється в хімічну енергію. Ця хімічна енергія і витрачається на «виробничий процес» листа - фотосинтез. Адже лист рослини - це теж завод. В його цехах-клітинах з простих молекул вуглекислого газу і води виготовляються складні молекули органічних речовин: вуглеводів, жирів, білків. Кожна з цих молекул - довгий ланцюжок атомів вуглецю, до яких приєднуються атоми водню, кисню і деяких інших елементів. Ланцюжки згортаються в кільця, розгалужуються, переплітаються між собою, утворюючи основу клітини - міцну тканину протоплазми.
Якби рослина будувало свої клітини тільки з протоплазми, йому знадобилося б дуже багато будівельного матеріалу. Але природа знайшла більш економний шлях: вона наповнила клітку водою. Адже вода в готовому вигляді доставляється корінням. А для того щоб клітина стала міцною, крапля води одягнена тонким шаром органічних речовин - протоплазми.
Так з води і органічних речовин рослина створює клітини - рідкі, але міцні «цеглини», з яких складаються всі частини рослини - від кореня до листя і квітів.
ОДИН ВІДСОТОК, БЕЗ ЯКОГО НЕМОЖЛИВА ЖИТТЯ
Як ми вже переконалися, вода і органічні речовини становлять 99 відсотків від ваги рослини. Значить, на частку солей припадає лише 1 відсоток. А чи не можуть рослини обійтися зовсім без солей?
Спробуємо насипати в квіткові горщики білого річкового піску, як слід відмитого від мулу, і посіяти в них насіння маку, пшениці і квасолі. Поставимо горщики на світло і будемо кожен день поливати з'явилися сходи.
Повітря і води рослинам достатньо. Але проростки маку загинуть, ледь з'явившись. Сходи пшениці і квасолі в перші дні виглядають добре: вони зелені, свіжі і ростуть прямо на очах. Але пройде 5-6 днів, і листя пшениці почнуть жовтіти, кінчики їх засохнуть і побуреют, а ще через кілька днів проростки загинуть. Сходи квасолі будуть жити довше, але через два тижні загинуть і вони. Значить, мінеральні солі, як ні мало їх міститься в рослині, все-таки необхідні для його життя.
У насінні є невеликий запас солей, і, чим більше насіння, тим більше солей воно містить, тим довше паросток може жити на цьому запасі. Насіння маку завбільшки з шпилькову головку, і запасом солей вони забезпечують сходи тільки день-два. У великих же насінні квасолі солей вистачає на 2-3 тижні. Але скінчиться цей запас, і молоді рослини загинуть, якщо з'явився корінець не зустріне на своєму шляху поживних солей.
Про користь золи для рослин люди знали вже багато століть назад. Колись велика частина давньої Русі була покрита лісами (саме слово «старовину» походить від старослов'янського «древо» - дерево). В ті часи селяни викорчовували ділянку лісу, стовбури і гілля спалювали, а золу заорювали в землю. Отже, вони не тільки відвойовували у ліси ділянку під ріллю, а й удобрювали його. А коли через кілька років грунт скінчився, випалювали нову ділянку.
Спробуємо і ми додати трохи золи в наші міськ-
шки з піском. Проходить день за днем, і в горщиках, куди ми внесли трохи золи, не тільки квасоля, а й пшениця і навіть мак весело зеленіють і розгортають нові листочки. Але через деякий час рослини починають жовтіти і врешті-решт засихають. Виявляється, не всі солі золи розчиняються у воді. А головне, в золі немає азоту - одного з найважливіших елементів мінерального живлення. Він випаровується при спалюванні.
Вчені багато попрацювали, перш ніж виростили рослини без грунту від сходів до дозрівання (або, як кажуть, «від насіння до насіння»).
Перш за все вченим потрібно було встановити, які солі і в якій кількості потрібні рослинам. Вперше це з'ясував німецький агрохімік Кноп близько ста років тому. Намагаючись виростити пшеницю на воді, він додавав до неї го одну, то іншу сіль, то різні суміші солей. Після довгих пошуків і невдач він нарешті знайшов рецепт першої штучної грунту.
Цей розчин містить всі необхідні рослинам поживні елементи: азот, фосфор, калій, кальцій, магній, сірку та залізо. Тому висаджені на нього проростки пшениці дали нормальні рослини, які заколосились і принесли повноцінне, зріле зерно.
На честь творця розчин був названий поживною сумішшю Кнопа. Цей розчин К. А. Тімірязєв використовував для показу водної культури рослин на Нижегородської ярмарку.
ГУЛЛИВЕР І ХІМІЯ
Для продовження скачування необхідно зібрати картинку: