весьма важную роль в качестве одного из факторов этих процессов.
Детальное изучение этих явлений обещает дать с\ щепвснные практические
результаты и в этой области.
Как ни "вероятны все эти перспективы, однако реализация их
представляется делом будущего, быть может даже не очень близкого.
Вместо широких перспектив в дальнейшем было бы желательно теперь
же показать, как могло бы быть использовано на практике учение
о сосущей силе хотя бы в какой-либо ограничении,! области.
Onus probaadi бремя доказательств лежит всегда на том. кто что-либо
утверждает. Имея это в виду, я включил в сборник небольшое предварительное
сообщение о применимости измерении cocymeii силы,
древесины для определения ее втажностп.
Метод этот обещает дать в руки практического работника ценное
средство для быстрой ориентировки в вопросах о влажности как
древесины, так и некоторых других материалов.
Проф. U. Арцнговгкнн
Москво, 1J30
ПРОФ. В. АРЦИХОВСКИЙ
О СОСУЩЕЙ СИЛЕ РАСТЕНИЙ И О МЕТОДАХ ЕЕ
ИЗМЕРЕНИЯ
В конце XIX столетия Б е м у (Boehm 1893) удалось сделать интересные
наблюдения. Веточка ивы всасывала в его опытах воду с
такой силой, что при атмосферном давлении в 74,2 см разница уровней
столба ртути в его приборе оказалась равной 76,4 см. В опытах с
ветками туи эта разница уровней возрастала до 90,6 см. Бем пишет
по этому поводу: «иной физик об'яснит это «наблюдение» галлюцинацией».
И
в самом деле эти парадоксальные на первый взгляд результаты
встретили к себе недоверчивое отношение в науке. Однако
Страсбурге р (fc-trascburger, 1891), повторяя опубликованные ранее
аналогичные опыты Б ем а, хотя и не получили столь эффектных
результатов, все же принужден был подтвердить, что растение может
заставить ртуть поднятся на высоту, большую атмосферного
давления.
А с к е н а з и (A s k e n a s у, 1895) воспроизвел это явление на приборе,
заменив испаряющее воду растение пропитанным водою гипсом.
Дальнейшее подтверждение опыта Б е м а получили в работах
У р ш пр у иг а (Ursprung), 1915) И о ст а (lost, 1916) и Нор дтаузен а
(Nordhaysen).
Во всех этих опытах мы имеем дело с отрицательными давлениями.
Термин этот нуждается в пояснении. До недавнего времени отрицательными
давлениями называли просто давления ниже атмосферного
(но выше 0!). Сам Бе м именно так понимал этот термин. В том
же смысле говорит об отрицательных газовых давлениях («negative
Casspannungen») Пфеффе р (Pfeifer ,
1897), стр. 183, 185, 211
и др.; такое же словоупотребление находим мы у Ивановског о
в его «Физиологии растений» (1917—1919, стр. 274) и у ряда других
авторов.
Такое условное понимание термина «отрицательные давления» по
существу явно неправильно, ибо, как бы мало ни было это давление
в газовой среде, оно все же является положительным, и вряд ли возможно
представить себе действительно отрицательное газовое давление.
Ввиду
того, что вопрос об отрицательных давлениях обыкновенно
игнорируется даже в крупных руководствах по физике, здесь необходимо
остановиться на выяснении этого понятия.
Рассмотрим прежде всего, каковы будут соотношения давлений
в столбе ртути внутри трубки барометра. У основания столба ртути
давление равно атмосферному; чем выше поднимаемся мы внутри барометрической
трубки, тем давление становится меньше, и наконец
на свободной поверхности ртути давление практически равно нулю.
Стр.3
Не всегда, однако, при наполнении барометра ртуть сразу падает
до надлежащего уровня. Если поднимать наполненную ртутью трубку
медленно и осторожно, ртуть не отрывается от стекла, и трубка
остается сплошь заполненной. Еще Ньюто н (Newton, 1721) описывал
случаи, когда ртуть при этом не падала в трубках высотой
150—180 си. Очевидно, в этих случаях уже не атмосферное давление
поддерживало столб ртути, ибо такая высота столба в 2—2'j раза
превышает атмосферное давление. Удерживается в атом случае ртуть
силами сцепления со стеклом, равно как сцеплением отдельных частичек
ртути друг с другом. Посмотрим, каковы же будут соотношения
давлений в барометрической трубке в этом случае. ()пять-таки
внизу, на уровне ртути в наружной чашке, давление внутри трубки
будет равно атмосферному давлению; с поднятием кверху давление
будет падать и на высоте около 76 см оно сделается равным нулю.
Каково же будет давление в столбе ртути еще выше? Оно очевидно
будет меньше нуля, т. е. будет отрицательным: столб ртути, ничем не
поддерживаемый снизу, висит в трубке, будучи удерживаем силами
сцепления, причем он не точько не сжат внешними силами, по растянут
собственным весом. Таким образом жидкость, находящаяся
под отрицательным давлением.—это жидкость, растянутая собственным
весом или какими-либо иными силами.
М. Бертл о еще в 1850 году ' установил, что вода, сплошь
заполняющая запаянную стеклянную трубку, при некотором охлаждении
продолжает ее выполнять, не отрываясь от стекла. Имея в виду,
что об'ем воды при охлаждении уменьшается сильнее, чем об'ем
стеклянной трубки, необходимо притти к выводу, что вода в этих
условиях будет растянута в сосуде. Бертл о наблюдал при этих
опытах растяжение воды на 1 '420 (0,24% первоначального об'ема). что
соответствует отрицательному давлению в 50 ат.
очень легко убедиться в том, что благодаря силам снепп'ния небольшой
столб воды может висеть в эвакуированной трубке, не отрываясь
от стекла.
Диксо н (1897) построил прибор, который дает возможность
Этого рода факты создали базис для построения когезионной
теории передвижения сырого сока по растению.—первой теории, ко
торая. не расходясь с законами физики и не апеллируя к загадочным
проявлениям жизнедеятельности клетки, дает удовлетворительное об'яснение
поднятию воды до вершины высоких деревьев *.
о передвижении воды по растению, вопрос о сосущей силе, о ее природе,
величине и способах определения этой величины приобретает
весьма существенное значение.
Для когезионной теории, и вообще для современного учения
Смутные представления о сосущей силе растений свойственны
были ботанической науке уже в весьма отдаленные времена (напр.
1
Цитируя Ньютона по поводу упомянутых выше опытов с барометрическими труоками.
заполненными сплошь ртутью и удерживающими се благодаря силам сцепления
на высоте 150—180 см, Геле указывает, что те же силы дают возможность
растению поднимать воду по сосудам: „Bythe same principle it is, that plants imbibe
moisture so vigorously up their capillary doessals; which moisture, asizis carried.off in
perspiration thereby gwesthe sap vessels liberty to bealmost continuaHy attracting of fresn
supplies. Бэм дает уже значительно более отчетливый абрис когезионной теории и, наконец,
Диксон и Джолли (Dixon and Jo 11 у 1894) придали этой теории ее современную
формулировку.
См. Дихоп, 1910, стр. 34—50.
В зачаточном киле эту теорию мы находим уже v Гелса. (Hallss , 1731).
«BiBula natura» Andrea Caesakpino (1583), но современные представления
о сосущей силе могли развиться только на почве учения
об осмотическом давлении и осмотических свойствах клетки.
Один из творцов этого учения Гуг о д е - Фр и з (Н. de Uries,
1884) дал впервые отчетливое определение сосущей силы. Сосущая
сила ткани равна осмотическому давлению клеточного сока минус тургорное
давление. Таково даваемое им определение сосущей силе в переводе
на язык современных терминов. Сам де-Фри з пользуется
несколько иной терминологией. Сосущую силу он называет здесь «водопритягивающей
силой» («Wasseranzihend Kraft»), осмотическое давление
<тургорной силой» и тургорное давление заменяет равновеликой
ему силой эластического растяжения клеточных оболочек».
Пфеффе р (Pfeffer , 1893), который подходит к вопросу о
сосущей силе с энергетической точки зрения, подчеркивает, что явление
сводится к созданию определенного потенциала энергии, который
способен обусловить передвижение воды по растению или произвести
какую-либо иную работу. По сути дела взгляды Пфеффер а
на сосущую силу не отличаются от взглядов де-Фриза . На той же
точке зрения стоят Р е н н е р1
(Renner, 1915), Уршпрунг и
Блюм (L'rspi'ung und Blum, 1916) и другие современные исследователи.
Каковы
же методы измерения сосущей силы'
Д е - Ф р и з, отмечая, что точные измерения сосущей силы обещают
дать результаты, имеющие большое значение для физиологии
растений, намечает и путь, которым сосущая сила может быть определена:
«чтобы измерить сосущую силу транспирирующих листьев», пишет
он, «достаточно определить концентрацию тех растворов селитры,
в которых исследуемые листья не обнаруживают ни увеличения,
ни уменьшения своих размеров» (стр. 561). Этим методом сам он, повидимому,
не работал, но весьма интересно, что пс. путно в целях нахождения
изотонических коэфициентов д е - Ф р и з произвел целый
ряд тщательных определений сосущей силы. Правда, эти определения
были сделаны не на неповрежденном растении, а на расщепленных
стеблях в зоне их энергичного роста, но это н.е уменьшает того
большого интереса, который представляют эти первые определения
сосущей силы.
Примененный де-Фризо м метод сводится к следующему:
если верхушку побега какого-либо быстро растущего растения расщепить
вдоль, то тотчас обе половинки искривятся благодаря тому,
что сердцевина удлиняется, а эпидермис укорачивается. Если поместить
такие расщепленные стебли в воду или в какой-либо раствор
с меньшей сосущей силой, чем у данного побега, то степень искривления
его увеличитсл; напротив, если сосущая сила раствора превышает
сосущую силу побега, степень искривления его уменьшится.
Соответственно этому можно подобрать такую концентрацию раствора,
при которой степень искрвиления расщепленного побега не будет
ни увеличиваться, ни уменьшаться. Сосущая сила этого раствора бу1
атмосферным
давлением, которое обыкновенно господствует и на поверхности
среза, и давлением в проводящих путях листвой поверхности» (стр. 197). «Cocv
Щая сила равна нулю, когда внутри растения господствует атмосферное давление>
(стр. 198). В этом случае Реннер имеет в виду совершенно не то. что сам он называет
сосущей силой в дальнейшем, когда он становится полностью на точку
зрения де-Фриза.
В своей работе 1911 года Реннер сосущей силой называет «разность межд\
Стр.4