Жизнь растения в опытах

DjVu

      Книга проф. Остертаута «Жизнь растения в опытах» выходит в русском переводе шестым изданием.
      Книга является научно-популярным руководством по физиологии растении, ознакомление с основами которой чрезвычайно важно для массовых работников колхозов и совхозов. В условиях социалистического земледелия мощно развилась сеть опытных станций, занятых разработкой конкретных вопросов повышения урожайности культурных растений. Эти достижения сельскохозяйственной науки через колхозников-опытников, через хаты-лаборатории должны стать общим достоянием. Однако для освоения научных достижений необходима некоторая теоретическая подготовка, нужны соответствующие руководства, а потому потребность в последних в настоящее время чрезвычайно велика. Данная книга и предназначена для низовой сети опытников, бригадиров, колхозного актива, организованных вокруг хат-лабораторий.
      Выяснение условий успешного роста н развития растений поможет ясно представить и более сознательно применять те улучшенные приемы обработки почвы, удобрения и т. п., которые необходимы для получения высоких, устойчивых урожаев. Книга, кроме того, может быть использована в сельскохозяйственных школах, а также оказать помощь в общеобразовательных школах при прохождении естествознания.
      Просим читателей отзывы о данной книге и все замечания направлять по адресу: Ленинград, 11, внутри Гостиного Двора, 123—125, Ленинградское отделение Сельхозгиза.


      ПРЕДИСЛОВИЕ РЕДАКТОРА

      Зимой 1876 г. профессор К. А. Тимирязев читал в Московском музее прикладных знаний лекции по физиологии растений. Лекции эти были им оформлены как книга, озаглавленная «Жизнь растений». В первой же лекции К. А. Тимирязев доказывает, что физиология растений — научная основа земледелия, без которой нельзя правильно поставить растениеводство и которая так же необходима в сельском хозяйстве, как физиология человека в медицине.
      И общедоступные лекции и популярная книга К. А. Тимирязева пользовались вполне заслуженным успехом. А между тем в 1876 г. и в последующие годы слушателями и читателями Тимирязева могли быть немногие. Его слушали учителя, студенты, разрозненные представители тогдашней интеллигенции, искавшие в талантливых лекциях, в прекрасно изложенной популярно-научной книге общих знаний, умственной тренировки и пр., тогда как массы, которые всего теснее связаны с жизнью растений, — мы говорим о многомиллионных массах земледельцев, — глухой стеной классовой изоляции были отторгнуты от науки.
      В своих лекциях К. А. Тимирязев говорил также и о том, какое огромное значение для земледелия имеют опытные станции, которых в России 1876 года еще совершенно не было. Сеть эта впоследствии стала развиваться, но в условиях капиталистического строя и мелкого землевладения она, конечно, не могла получить должного места. Лишь в настоящее время, в условиях социалистического сельскохозяйственного производства, сеть опытных станций мощно развилась и заняла присущее ей положение в системе советского земледелия, где ее работа и. значение растут с каждым годом. Достижения сельскохозяйственной науки идут теперь к массам через колхозников-опытников, через хаты-лаборатории. становясь могучим рычагом преобразования сельскохозяйственного производства.
      Однако для освоения научных достижений опытных станций и непосредственного использования их в сельскохозяйственном производстве необходима некоторая теоретическая подготовка, нужны книги, которые могли бы познакомить массового читателя с потребностями культивируемых растений, со всеми их существенными особенностями, знание которых необходимо для получения высоких устойчивых урожаев. Поэтому в настоящее время крайне ощущается потребность в такой книге, которая могла бы обслужить и массового опытника, которая была бы понятна и полезна в хате-лаборатории.
      В мировой литературе таких книг немного, но думается, что «Жизнь растения в опытах» Остергаута — одна из них. Профессор Остергаут задался целью дать такое руководство, которое позволило бы выяснить на опыте основные положения физиологии растений. Его книга учит строить приборы для опытов из предметов домашнего обихода — из посуды, ламповых стекол, банок, деревянных зажимов, сломанного зонтика и пр.; книга учит тому, как пользоваться химической посудой: воронками, трубками, кристаллизаторами и пр., как пользоваться реактивами. На простых опытах читатель этой книги может уяснить условия жизни и потребности культурных растений и ясно осознать, каких улучшений в обработке почвы, удобрении и пр. ему необходимо добиваться.
      Книга Остергаута отличается большой ясностью изложения и прекрасной постановкой освещаемых вопросов. Поэтому на нее обратили внимание наши ученые. Еще в 1917 г. вышло первое русское издание этой книги. Перевод двух наших специалистов В. А. Бриллиант и Е. Р. Гюббенет был проредактирован академиком А. А. Рихтером. Этот перевод весьма близок к подлиннику и дает ясное о нем представление. В 1924 г. тот же перевод был выпущен под редакцией проф. Н. А. Максимова; последний посмотрел на свою задачу несколько иначе, чем его предшественник, и многое выпустил, многое вставил. Конечно, примеры, взятые из американской действительности, не могут быть целиком приложимы в наших условиях, но все же, по указанным выше соображениям, книга Остергаута заслуживает полного к ней внимания, и пожалуй лучше сохранить ее по возможности в неприкосновенном виде.
      Признавая заслугу Н. А. Максимова, сделавшего ряд прекрасных дополнений там, где текст Остергаута недостаточен по тем или другим причинам, мы частично сохраняем эти дополнения, везде обозначенные звездочками в начале и в конце каждого.
      В Америке выведением новых сортов занимался Бербэнк, в СССР И. В. Мичурин. Бербэнк в условиях капиталистического общества остался одиноким; у нас И. В. Мичурин создал целую школу работников, организовал прекрасный мощный Институт северного плодоводства и массовое движение колхозников за внедрение плодовых и ягодных культур все в новые и новые районы.
      Будем надеяться, что новое издание книги Остергаута «Жизнь растения в опытах» не ограничится у нас стенами сельскохозяйственных школ, но проникнет и в низовую опытную сеть, в широчайшие массы колхозников и принесет нашему социалистическому земледелию всю ту пользу, какую вообще может книга внести в жизнь людей и их производственные процессы.
      Акад. В. КОМАРОВ
     
     
      ПРЕДИСЛОВИЕ АВТОРА
      Предисловие автора помещаем без изменений. В нем автор дает ценные для учащейся молодежи методические указания, необходимые при проведении тех или иных опытов. Эти указания будут весьма полезны и в условиях хат-лабораторий. Ред.
     
      На многочисленные вопросы о растениях и их жизни, которые возникают у учащейся молодежи, лучше всего могут отвечать сами растения. Никакой другой способ не может так быстро и успешно дать действительно живое знание, никаким другим путем нельзя реально овладеть самой сущностью предмета. Помочь продвинуться по этому пути возможно дальше — вот цель предлагаемой книги. Для достижения этой цели выбраны самые обыкновенные растения; для приборов употреблены предметы из домашнего обихода, и условия опытов упрощены как только возможно. Книгой может пользоваться как учитель, так и ученик; порядка тем можно и не придерживаться, если это окажется лучше по условиям работы.
      Для приведения в систему знаний, получаемых как в классе, так и вне его, необходимо вести записи; но чрезмерно детальным записыванием не следует обременять. Удачным оказался на практике такой план записи:
      1. Вопрос: он, можно сказать, должен быть реальным, класс в целом должен вкладывать в него интерес; он не должен иметь характера чего-то формального и навязанного извне.
      2. Метод: т. е. как может быть получен ответ на вопрос, наблюдением или опытом. В последнем случае следует сделать простой рисунок прибора.
      3. Материал: т. е. какие растения нужно взять, сколько и в каком состоянии.
      4. Сроки наблюдений: например, каждый день, каждый час и т. д.
      5. Предосторожности и источники ошибок: их нужно возможно подробнее подвергать обсуждению еще до начала опыта. Такое обсуждение будит мысль, развивает критическое отношение и поднимает интерес. Никогда не забывайте ставить контрольные опыты.
      6. Результаты: их нужно приводить в сжатой и ясной форме, по возможности в виде таблиц.
      7. Выводы: нужно различать то, что действительно доказано, и то, что только намечается или представляется вероятным. Противоречивые результаты нужно подвергать особо подробному обсуждению, они часто вызывают желание поставить новый опыт или повторить прежний при измененных условиях.
      8. Практическое применение и общие сведения: под этим обозначением могут быть систематизированы и как бы кристаллизованы в нечто определенное обиходные сведения и разнообразные наблюдения класса. Полезно собирать сведения от земледельцев, садоводов и других практиков; обсуждение собранного материала может повлечь за собою новые вопросы и опыты.
      Нужно стараться заполнять все эти рубрики. Для каждого вопроса или опыта удобно употреблять отдельные, не сшитые в общую тетрадь листы. Рисунки следует обводить тушью, что можно делать и вне класса; специальные чертежные перья излишни, обычно вполне пригодно хорошее тонкое перо. Одного флакона туши хватит на целый класс, так как расходуется ее очень мало.
      Если каждый опыт производится каждым работающим отдельно, необходима лаборатория; если же над одним опытом работает целая группа или часть класса, то места нужно уже не так много; если же опыт ведется всем классом сразу, то достаточно одного подоконника и шкафа тут же рядом, чтобы в нем хранить все необходимое. Для большинства опытов выбраны такие растения, которые будут расти и при скудном освещении и при неблагоприятных условиях. На это было обращено особое внимание, так как обычно школьное помещение слишком тесно, чтобы в нем можно было отвести много места для выращивания растений.
      Хотя рекомендуемые в этой книге работы с микроскопом чрезвычайно просты, их все же часто приходится сводить к демонстрированию или даже совсем выпускать.
      В каждом опыте самое главное — это вложенная в него идея. Точный количественный учет результатов не представляется необходимым, и на том этапе обучения, для которого предназначена эта книга, совершенно нежелательно затрачивать много времени и труда на его достижение.
      В заключение можно прибавить, что все приводимые в этой книге опыты были с успехом проведены в школах, и притом многие из них в младших классах.
      В. Остергаут
      Беркелей, Калифорния.
      Январь 1905 г.
     
     
      ГЛАВА I
      ПРОБУЖДЕНИЕ СЕМЕНИ
     
      Что такое семя? Для знакомства с основными типами возьмем семена конских бобов, фасоли, гороха и т. п., семена клещевины и зерновки маиса (кукурузы).
      Конские бобы. Рассмотрим семена в сухом и размоченном виде. Отметим форму и внешний вид (цвет поверхности, пятна и т. п.) семени. Широкая черная полоска (рубчик) на краю семени (рис.1) соответствует месту прикрепления его к стенке плода.
      Удалим семенную кожуру, отметим ее толщину, плотность и т. д.; везде ли кожура одинаково плотно прилегает к зародышу? Под кожурой семени лежат две утолщенные половинки — семядоли (рис.1. Семя конских 2, с), соединенные с корешком—коротким бобов; р —рубчик, палочковидным образованием; на одном конце его находится группа очень мелких листочков, так называемая почечка (п); ее легко можно рассмотреть с помощью ручной лупы или даже простым глазом; из нее разовьются листья. Семядоли вместе с корешком и почечкой составляют зародыш растения. Итак, семя конских бобов состоит из зародыша и снабжено покровом — семенной кожурой.
      Клещевина1. Семя формой и цветом несколько напоминает жука.
      1 Семена не съедобны; из них добывают рициновое (касторовое) масло.
      Рубчик прикрыт губчатым выростом (caruncula, рис.3). Кожура неплотно прилегает к содержимому, и строение ее совершенно иное, чем у конских бобов. Семядоли (рис.4) тонки и нежны на вид, с выпуклыми жилками; корешок и почечка гораздо мельче, чем у конских бобов. Кнаружи от семядолей расположено белое маслянистое тело, охватывающее зародыш, но не слитое с ним это так называемый эндосперм (рис.4, э).
     
      Кукуруза. Следует рассмотреть как сухие, так и размоченные зерновки. У кукурузы (рис.5) семя сращено со своим наружным покровом, составляющим наружный слой тонкой, прозрачной и плотно прилегающей оболочки. Если разрезать зерно (рис.6), увидим зародыш, состоящий из единственной семядоли (с), корешка, почечки и объемистого эндосперма; у сахарной кукурузы эндосперм прозрачен и сахарист, у обыкновенной же тверд, желт снаружи и мучнист внутри.
      У некоторых растений семя покрыто одним только покровом (такова кожура у бобов), тогда как у других семя облечено еще и частью наружного покрова (соответствующего стенке плода у бобов); семенная кожура может быть сращена с наружным покровом, как у кукурузы, или же отделена от него, как у подсолнечника (рис.7 и 8), земляного ореха (рис.9 и 10), грецкого ореха (рис.25), персика и др. Когда наружный покров или часть его оказывается связанной с семенем, все вместе в сущности представляет собою плод, но мы для удобства сохраним и для таких плодов название семени; поэтому и покровы мы будем называть семенной кожурой независимо от того, являются ли они покровом собственно семени или чем-либо более сложным.
      Достанем возможно больше разных семян, достаточно крупных для исследования (включая обычные огородные, цветочные и плодовые семена, а также зерна хлебных злаков), сравним их внимательно с теми типами, с которыми мы только что познакомились; отыщем в каждом семени зародыш и рассмотрим его особенно тщательно.
      Такое сравнительное изучение приведет нас к выводу, что всякое семя состоит из зародыша, что оно снабжено кожурой, а в некоторых случаях и эндоспермом; до прорастания семя находится в состоянии покоя или скрытой жизни.
     
      Что необходимо для пробуждения семени? Прежде всего, конечно, вода и тепло.
      Положим несколько семян во влажные опилки и поместим их в достаточно теплое место, чтобы вызвать прорастание. Опилки должны быть лишь влажными, а не настолько мокрыми, чтобы рукой можно было выжать из них воду, и могут быть насыпаны в ящики, горшки или другие сосуды с отверстием на дне для стока воды; семена посадим приблизительно на глубину 2—3 см.
      Несколько таких же семян положим на лед, как показано на рис.11. Возьмем ящик, сантиметров 50 в длину, в ширину и в глубину, вставим его в другой, больший ящик и заполним сухими опилками; поместим во внутренний ящик кусок льда и обсыплем его сухими опилками; завернем размоченные семена, чтобы не растерять их, в редкое полотно или марлю и, положив их на лед, прикроем влажными опилками (тающий лед будет поддерживать их влажность). Шести килограммов льда достаточно на несколько дней.
      Еще несколько семян поместим под слоем воды: насыплем их в склянку, погрузим ее в воду и плотно закупорим под водой, стараясь удалить все пузырьки воздуха. Пробку можно смазать вазелином, чтобы сделать ее окончательно непроницаемой для воздуха (рис.12). Для удаления воздуха воду можно прокипятить в течение нескольких минут и быстро охладить непосредственно перед тем, как опустить семена; в большинстве случаев это, впрочем, излишне. Полезно привязать пробку проволокой, чтобы семена, выделяя некоторое количество газа, не вырвали пробки.
      Для этого, как и для последующих опытов с семенами, хорошо подбирать быстро прорастающие семена, например конских бобов, фасоли, подсолнечника, гороха, люпина, редьки, тыквы, пшеницы или кукурузы.
      Опыт этот покажет, что всякое семя для прорастания требует достаточного количества воды, воздуха и тепла.
      Всякая потребность является для растения задачей, которую ему нужно решить. Есть растения, удовлетворяющие свои потребности наилучшим с нашей точки зрения способом; другие же пользуются средствами, казалось бы, гораздо менее удачными. Говоря, что растение хорошо или плохо решает свои задачи, мы, конечно, не думаем утверждать, что растение способно мыслить или сознательно направлять находящиеся в его распоряжении средства к цели; мы убеждены, наоборот, что это не так. Во всяком случае, перед растением стоит очень много задач, и возмездием за неудачное разрешение их является гибель или вытеснение более удачливыми соперниками. Изучая растения, мы прежде всего будем стараться устанавливать их потребности, а затем постараемся подыскать наилучшее решение каждой очередной задачи.
      Посмотрим сначала, как семя достает себе воду. Сколько воды нужно зародышу растения и как он ее добывает?
     
      Содержат ли семена в обычно сухом состоянии воду? Мы сможем ответить на этот вопрос, поместив несколько семян в стеклянную пробирку (можно воспользоваться и любой стеклянной трубкой сантиметров 15—20 длиной; вполне пригодна также жестяная чашка, прикрытая куском стекла) и нагревая тот конец, где находятся семена (рис.13). Если в семенах имеется влага, она будет возгоняться и сгущаться в капельки у холодного конца трубки, который должен быть оставлен открытым или, лучше, заткнут куском ваты1. Бросьте зерна кукурузы на горячую сковороду и объясните явление, которое при этом произойдет. Количество влаги в семенах в значительной степени отзывается на сохранении ими всхожести.
      1 Если этим способом не удается обнаружить влаги, надо отвесить сто граммов семян, нагревать их в течение некоторого времени в печке или з другом месте так, чтобы они не подгорели, и снова взвесить. Потеря в весе должна быть отнесена на счет воды, испарившейся от жара. Если нагревать семена на водяной бане до тех пор, пока они не перестанут убывать в весе, можно установить точный процент влаги, разделив потерю в весе на первоначальный вес.
     
      Каким образом семя поглощает воду? Опустим в воду горсть семян, возможно более схожих по величине, форме и цвету; другую порцию таких же семян оставим сухими. Опыт этот любопытно сделать с горохом, фасолью, бобами, клещевиной, лещиной (или каким-нибудь другим орехом), редькой, льном или айвой. Будем непрерывно наблюдать в течение первого получаса, возвращаясь затем к нашим семенам через короткие промежутки. Обратим внимание на то — не отражается ли размачивание на размерах, на цвете или консистенции семени. Не образует ли кожура складок: если да, то где начинается сморщивание и куда оно распространяется (рис.14). Нельзя ли заключить из этого, откуда вода проникает в семя? Чем вызвано образование складок? Отчего они через некоторое время снова исчезают?
     
      Не препятствует ли семенная кожура поглощению воды зародышем? Рассмотрим непромокаемую, казалось бы, кожуру семени клещевины, конского каштана и др. Не было ли бы лучше, если бы в кожуре были отверстия, сквозь которые могла бы быстрее проникать вода? Существуют ли подобные отверстия в семенных кожурах? Опустим семена в воду и станем нагревать (рис.15), помешивая воду для удаления пузырьков, образующихся на семенах; они должны все время оставаться погруженными в воду; в случае необходимости придерживаем их под водой с помощью куска стекла или проволочной сетки или же зажимаем их между оборотами свернутой спиралью проволоки (рис.16).
      Обнаруживаются ли отверстия: сколько их и где они расположены? Испытаем таким образом разнообразные семена (тыква и грецкий орех дают особенно яркие результаты; клещевина может, пожалуй, поставить втупик; лесной орех имеет, невидимому, много отверстий; но проходят ли они насквозь через скорлупу до полости?). Многие семенные кожуры со временем покрываются трещинами; необходимо отличать такие трещины, случайно располагающиеся на любом месте кожуры, от отверстий, приуроченных к одному и тому же месту.1
      1 Там, где кожура состоит из наружной и внутренней частей (т. е. из собственно семенной кожуры и наружного покрова), как у грецкого ореха и лещины, главный интерес представляет наружная часть, но после удаления ее можно испытать и внутреннюю.
      Если семена, при помещении их в теплую воду, не выделяют пузырьков, то это еще не значит, что они лишены отверстий; это может зависеть попросту от недостатка воздуха в семени. Для дальнейшего испытания таких семян их надо основательно вымочить в воде, насухо обтереть с поверхности и сдавливать, наблюдая, откуда выступает вода. Или, если для опыта нам служит обыкновенный орех и т. п., поступаем так: приклеим тот участок скорлупы, в котором предполагается отверстие, к концу стеклянной трубки, опустим в воду и будем с силой вдувать в нее воздух (см. стр. 29). Можно также воспользоваться воздушным насосом, чтобы прососать сквозь кожуру воздух.
     
      Входит ли большая часть воды через эти отверстия? Ответ на это можно получить, если заклеить чем-либо отверстие, погрузить семя в воду и проследить, насколько уменьшается поглощение воды (для сравнения надо в то же время опустить в воду незаклеенные семена). Для закупорки отверстия удобно пользоваться резиновой замазкой (вполне пригодны те сорта, которые идут на починку велосипедных шин) или горячим расплавленным каучуком (чтобы получить его, надо расплавить на ложке немного хорошего черного каучука); если употребляется каучук, надо покрыть место смазки гипсом или мукой для того, чтобы избежать приклеивания к другим предметам. Надо стараться залеплять только отверстие: трудно, однако не захватить в то же время смежных участков семени; так, например, у конских бобов замазка может попасть и на рубчик. В виду того, что рубчик является, невидимому, более пористым, чем остальная оболочка, возможно, что он с легкостью пропускает воду; поэтому, закрывая его, мы, быть может, допускаем ошибку. Последнюю можно уменьшить, замазав равную площадку на контрольных семенах (т. е. на тех, у которых отверстия не залеплены), не касаясь при этом отверстия.
      Взвесим обе порции семян (т. е. контрольные и опытные; в каждой должно быть не меньше двадцати штук), налепим каучук или замазку- и снова взвесим.
      Раньше, чем продолжать опыт, нужно удостовериться в том, что отверстия действительно закупорены. Опускаем в воду несколько незалепленных семян (не из числа контрольных) и нагреваем их до тех пор, пока отверстия всех семян не начнут выделять пузырьков; затем помещаем в нагретую воду испытуемые семена; если из них не выступает пузырьков, мы можем быть вполне уверены в удовлетворительности закупорки; нагревание не должно быть чересчур сильным или чересчур длительным, так как иначе замазка могла бы размягчиться и расширяющийся воздух мог бы пробить отверстие. Если некоторые из замазанних семян выделяют пузырьки, то лучше бросить всю порцию и приготовить новую, пока не удастся сделать их все непроницаемыми для воздуха.
      Погрузим все семена в холодную воду (удобно удерживать их под водой с помощью проволочной спирали, изображенной на рис.16: семена могут быть, вставлены в спираль и взвешены с ней вместе; тогда не приходится перебирать их каждое в отдельности). Вынимаем семена через определенные, более или менее короткие промежутки времени, обсушиваем их с поверхности и параллельно взвешиваем обе порции, чтобы узнать, которая из них быстрее поглощает воду. Само собою разумеется, что семена, имеющие трещины в кожуре, должны быть отброшены. В конце опыта опускаем семена снова в теплую воду, чтобы посмотреть, не образовалось ли каких-либо трещин, которые бы могли пропускать воду и явились бы источником ошибки. Небезинтересно вычислить количество поглощенной воды в процентах и сравнить ход разбухания в ряде периодов намачивания.
      Приведем для иллюстрации метода таблицу: (...)
      После пятнадцатиминутного размачивания вес порции с замазанными отверстиями равнялся 32,34 г; если вычесть вес до размачивания (32 г), узнаем привес (0,34 г); разделив его на первоначальный вес до обработки замазкой (31 г) и помножив на 100, получим привес в процентах. В этом случае на контрольных семенах была покрыта замазкой часть поверхности, равная таковой же у опытных семян.
      Тот же опыт можно повторить в измененной форме, помещая семена не в воду, а во влажные опилки. Надо следить за тем, чтобы при опытах с семенами не повредить замазки.
      Для этого опыта необходимы весы. Если их нет под рукой, нетрудно построить их. Основное требование для каждых весов, чтобы плечи их были равной длины. Почему же? Испробуйте действие как равных, так и неравных плеч. Чашки должны быть прикреплены на строго одинаковых расстояниях от срединной опоры. Отличные весы можно сделать легко и быстро из прутьев старого зонтика. Из длинного прута приготовляем коромысло весов, из короткой распорки колонку. Заклепку, соединяющую оба ребра в зонтике, вынимаем и на её место вставляем швейную иглу; лак отжигаем или соскабливаем. Вертикальную колонку плотно укрепляем в дырке, высверленной в небольшой деревянной доске (рис.17). Чашки делаем из жестяных круглых крышек, подвешивая их на шелковых нитях. Вес чашек можно уравнять, подпиливая их края, или налепляя на них кусочки сургуча; в состоянии равновесия они должны приблизительно на 4 см отстоять от стола. Другой способ подвешивания коромысла указан на рис.18: здесь две короткие стеклянные трубки прикреплены (с помощью сургуча) к деревянному бруску.
      Установив весы, их нужно тщательно выверить; прежде всего уравновесим чашки; затем нагрузим обе чашки гирьками до состояния равновесия и переместим нагрузки с одной чашки на другую; если весы сделаны правильно, равновесие при этом сохранится; если же оно нарушится, это укажет на то, что чашки неодинаково тяжелы или подвешены на разных расстояниях от опоры. Впрочем, неточность весов не отразится на наших данных сравнительного исследования, если только помещать разновес всегда на одну и ту же чашку. Почему?
      Если нельзя приобрести разновеса, можно наделать гирек из свинца (сверив их с метрическим разновесом).
      Наши опыты покажут, что значительное количество воды, различное, впрочем, для разных семян, проникает именно через отверстие. Но вся ли вода входит этим путем? Если в только что законченном опыте отверстия были действительно замкнуты, то мы должны, казалось бы, дать отрицательный ответ, если не для всех, то для многих случаев. Сомнения на этот счет могут быть окончательно устранены проверкой — путем частичного погружения семян в воду, так чтобы сами отверстия не касались воды. Для этого удобно поместить семена в песок, пропитанный водой (рис.23); для того чтобы песок оставался насыщенным водой, можно пользоваться приспособлением, изображенным на рис.28. Или же можно вырезать в пробке достаточно поместительные для семян углубления, плотно задвинуть их туда и пустить пробку на воду (рис.19). Так как отверстие семени не соприкасается с водой, то вода, если она все же проникает в семя, должна пройти сквозь семенную кожуру. Лучше всего воспользоваться широкой плоской пробкой (хороши также пробковые подошвы или пробковые полосы, употребляемые энтомологами). Пробку можно заменить плоским куском дерева. Этот опыт может быть выполнен с теми же взвешиваниями, как предыдущий, и даст интересные для сравнения результаты.
     
      Какие семенные кожуры легче других пропускают воду? На это дает ответ следующий опыт: разрежем пополам кожуру сухих семян, удалим зародыши и предоставим сухим оболочкам плавать на поверхности воды наподобие лодочек (рис.20). В каждую из них всыплем немного сахарного песку; его растворение будет указывать на более или менее быстрое прохождение воды сквозь кожуру. На сухую стеклянную пластинку, лежащую вблизи водяной поверхности, но не касающуюся ее, положим другие лодочки, содержащие сахарный песок: мы увидим, в состоянии ли сахар поглотить достаточное для растворения количество влаги из воздуха (или из кожуры). Сооружая лодочки, мы должны следить за тем, чтобы в них не было отверстий или трещин, сквозь которые могла бы проникнуть вода; обратим внимание и на то, чтобы вода не заливалась в лодочки через край. Чтобы ближе подойти к естественным условиям, поместим несколько лодочек, плотно прижимая их, на поверхность влажной почвы.
      Испытаем таким образом возможно больше разных семян.
     
      Может ли зародыш (или эндосперм) подобно сахару притягивать воду сквозь кожуру? Повторим предыдущий опыт, заменив сахар нормальным содержимым семени (всем или частью его); позаботимся о том, чтобы оно вплотную прилегало к кожуре. Взвесим лодочки перед началом опыта и затем, путем ряда взвешиваний, будем следить за количеством поглощенной воды. Отметим, размягчается ли содержимое семени и делается ли оно влажным.
      Сахар, помещенный в лодочки из семенной кожуры, оказывается способным притягивать воду сквозь семенную кожуру; посмотрим, не станет ли сахар, растворенный в воде, на которую мы пускаем плавать наши лодочки, вызывать обратное притяжение и препятствовать привлечению воды содержимым лодочки. Для решения этого вопроса приготовим несколько лодочек (из кожуры с однородных семян), наполним их сахаром и поместим одну часть на чистую воду, другую — на водный раствор сахара, сконцентрированный до густоты сиропа.
      Кроме сахара, еще многие другие вещества энергично притягивают воду; зародыш содержит некоторые такие вещества (соли, крахмал, сахара, белки и т. п.), и надо допустить, что благодаря им семя способно поглощать воду. Мы убедились теперь в том, что сахар, находящийся в лодочках, поглощает сироп медленнее, чем воду. Можно ли сказать то же относительно семян? Отвесим три порции одинаковых семян и поместим одну из них в воду, другую в сахарный сироп и третью в насыщенный раствор поваренной соли. Приблизительно через сутки вынем семена, обсушим их с поверхности и взвесим. Попробуем, нельзя ли взять раствор настолько крепкий, чтобы совершенно приостановить поглощение воды семенем. После опыта вымоем семена в воде и посадим их во влажные опилки, чтобы убедиться, не оказалось ли воздействие сахара или соли вредным для всхожести.
      Возможно ли прорастание семян в морской воде? Если ее нет под рукой, можно приготовить искусственный З,5-процентный раствор морской соли, продаваемой в аптеках и аптекарских магазинах, или обыкновенной поваренной соли (З,5 г соли на 100 см3 воды). Семена могут быть помещены в прибор, изображенный на рис.26, только проволочную сетку в нем надо заменить ватой, смоченной морской водой. Могут ли прорастать в морской воде семена растений, заселяющих морские берега? Если есть под рукой соответственный посевной материал, попробуем решить этот интересный вопрос. А как обстоит дело с солончаковыми почвами? Попробуем проращивать на них семена обычных сельскохозяйственных растений.
      В только что описанных опытах мы натолкнулись на тот факт, что вода проходит сквозь кожуру, по-видимому, лишь в тех местах, где кожура соприкасается с сахаром или с зародышем. Так ли оно на самом деле, или, быть может, вода проникает и в других местах, но настолько медленно, что по мере прохождения испаряется с внутренней поверхности кожуры? Повторим опыт в несколько измененном виде, приготовим снова лодочки, смажем края их горячим сургучом, опрокинем на стеклянную пластинку (рис.21) и обведем по краям горячей проволокой, чтобы достигнуть безусловно герметического соединения. Поместим стекло лодочками на чашку с водой так, чтобы она касалась лодочек, но не доходила до стеклянной пластинки. Если вода проникает в лодочки, влага осядет в них в виде капелек. Для контроля прикрепим тут же несколько лодочек так, чтобы они не касались воды.
      Оказывается, что прохождение воды через кожуру семени обусловлено прилеганием к ней зародыша (или эндосперма), притягивающего воду; поэтому увеличение этого соприкосновения должно представлять собой большие преимущества.
      У некоторых семян кожура настолько тесно прилегает к зародышу, что соприкасается с ним по всей поверхности; у других (земляной орех, лещина) содержимое семени неплотно примыкает к кожуре, так что соприкосновение оказывается далеко не полным. Рассмотрим с этой точки зрения возможно более разнообразные семена. В некоторых случаях у семян, опущенных в воду, кожура местами отстает от зародыша, так что площадь соприкосновения уменьшается; потом она оказывается плотно обтягивающей зародыш; у каких семян это молено наблюдать?
      Казалось бы, что вода быстрее всего и в наибольшем количестве доставляется зародышу в той части его, которая непосредственно примыкает к отверстию, сравнительно с другими, более удаленными участками. Посмотрим, не находится ли корешок зародыша вблизи этого отверстия? Не набухает ли и не растет ли он обычно быстрее прочих частей семени? Не следует ли поэтому считать положение его особенно хорошим в данном отношении? Отметим род кармашка, окружающего корешок у фасоли (рис.22), гороха, конского каштана и др. Не лишено вероятности предположение, что он способствует притягиванию воды (благодаря капиллярности) и удерживанию ее, охраняя таким образом корешок от высыхания.
      Не менее важно и соблюдение полного соприкосновения между почвой и семенами после посева. Для этого необходимо тщательно подготавливать почву и заделывать высеваемые семена. Так, например, садоводы после посева мелких семян, обычно, прикрывают их землей и слегка уплотняют почву каточками.
      В виду того, что отверстие в кожуре играет такую важную роль в жизни семени, необходимо считаться соположением его по отношению к почве, когда семя лежит на ее поверхности.
      Положим семена на поверхность земли в горшках или ящиках так, чтобы в одной порции семена были обращены отверстиями вверх, в другой — отверстиями вниз, и в третьей лежали бы плашмя (рис.23); все семена должны быть погружены наполовину в землю. Которая из этих порций прорастет первой? Очень яркие результаты получаются с кукурузой (рис.24). Посмотрим, соприкасается ли упавшее на землю семя своим отверстием с почвой. Хорошо ли класть семя плашмя? Каково наилучшее положение отверстия в семени, ложащемся плашмя? Где оно обычно находится в таком случае?
      Каков путь воды в семени? Удобнее всего проследить ее путь, растворив в воде какое-нибудь красящее вещество. Для этой цели можно воспользоваться красной краской — эозином, или же обыкновенными красными чернилами. Растворим столько краски, сколько потребуется для того, чтобы придать воде ярко-красный цвет, и погрузим семена в полученный раствор; надо взять побольше семян и через небольшие промежутки времени вынимать по несколько штук, очищать их от кожуры и наблюдать, как далеко проникла вода.1
      1 Для удаления краски с семян надо их обмыть и обтереть полотенцем. С рук и неокрашенных предметов пята эозина выводят жавелевой водой или белильной известью (продается в магазинах санитарии и гигиены).
      Посмотрим, входит ли вода прежде всего в главную пору. В каком направлении распространяется она внутри семени? Нельзя ли уже и заранее предсказать такое распределение воды по внешнему виду разбухающего семени бобов (рис.14)? Проследим это с особым вниманием у грецкого ореха. Незначительность соприкосновения между зародышем и кожурой возмещается у него существованием особого центрального всасывающего органа, имеющего форму свечи}
      он получает воду непосредственно через пору и от него вода распространяется по широким перегородкам, примыкающим к складкам на поверхности зародыша; корешок расположен на конце волокнистого свечеобразного органа (рис.25).
      Нам придется по всей вероятности констатировать, что красящее вещество не проникает вместе с водой в зародыш; таким образом, данный метод оправдывается лишь на прослеживании пути водяного тока вплоть до самого зародыша и эндосперма, но не дальше.
      У большинства толстых семенных покровов (у лещины, грецкого ореха, персика и др.) в ткани кожуры имеются особые пути для передвижения воды. Это те самые пути, по которым доставлялись питательные соки, когда плод находился в связи с материнским растением. Интересно поэтому проследить пути передвижения этих соков в различных молодых плодах, погружая их срезами плодоножек в раствор эозина.
     
      Интересен вопрос, пе является ли семенная кожура (несмотря на существование в ней поры) серьезным препятствием для поглощения воды семенем? Чтобы разобраться в этом, нужно бросить в воду несколько семян, очищенных от кожуры, и рядом с ними несколько неочищенных семян. Отберем десять порций семян (по дюжине в каждой) без трещин на кожуре и т. п. Очистим одну порцию от кожуры и взвесим затем каждую порцию отдельно. Не смешивая между собой отдельных порций, опустим все семена в воду. Через полчаса вынем одну из неочищенных порций, удалим кожуру и взвесим семена; взвесим затем кожуру в воздушно-сухом состоянии и вычтем ее вес из первоначального веса данной порции; мы получим приблизительный первоначальный вес содержимого семян (т. е. семян, лишенных покровов). Зная его, мы можем вычислить привес. Сравним этот привес с тем, какой обнаруживают семена, очищенные от кожуры в начале опыта. Еще через полчаса вынем из воды новую порцию и взвесим ее; то же будем повторять каждые полчаса. Для этого опыта годятся любые семена: любопытно сравнить между собой тонкие и толстые семенные покровы (пример первых у гороха, фасоли ит. п., вторых — у лещины, персика и др.).
      Если есть возможность достать семена мака, садового вьюнка или люпина, можно обойтись без взвешивания; результаты опыта своей наглядностью бросаются в глаза.
      Садоводы, занимающиеся разведением деревьев, знают, что часто (например у косточки персика) покровы препятствуют прорастанию семени; поэтому они раскалывают косточку раньше, чем посадить семя; у других семян разрезают покровы ножом или пилкой: третьи приходится смешивать с песком и растирать или встряхивать с ним. Семена акаций кипятят в течение пяти или десяти минут; это способствует прохождению воды через твердую кожуру; таким образом можно ускорить процесс прорастания на несколько месяцев. Некоторые семена помещают в кипящую воду и дают им медленно остывать.1
      1 Нагревание может также иметь ясное ускоряющее влияние.
     
      Сколько воды необходимо для прорастания семян? Возьмем, чтобы в общих чертах решить этот вопрос, несколько горшков одинакового размера, наполним их сухим песком и поместим в каждый по дюжине однородных семян. Затем станем регулярно поливать горшки так, чтобы №1 получал каждый раз очень небольшое количество воды, №2 — вдвое больше, №3 — вдвое больше, чем №2, и т. д.
      Можно применить еще другой способ: возьмем несколько консервных банок (с привинчивающимися крышками), положим семена на дно и прикроем их слоем песка в 1—1,5 см толщиной. Нальем в банки разные количества воды и крепко привинтим крышки.
      Какой бы способ мы ни избрали, интересно определить содержание воды в семени в той фазе развития, когда начинает пробиваться корешок. Для этого надо взвесить семя и затем высушить его до постоянного веса на водяной бане (рис.55); разделив потерю в весе на первоначальный вес семени и помножив на 100, узнаём процентное содержание воды. Особенно интересно произвести - такое определение с семенами, довольствующимися для прорастания минимальным количеством влаги.
      Часто случается, что в распоряжении семени нет вовсе или лишь очень мало воды, если не считать влажности воздуха; прорастание его делается тогда невозможным, пока семя не будет в состоянии поглотить необходимую ему влагу в достаточном количестве.
     
      Естественно возникает вопрос, могут ли семена ноглощать всю необходимую для прорастания воду из влажной атмосферы? Перенесем семена на время в насыщенную влагой атмосферу; для этого поместим их на проволочной сетке в банку из-под консервов (рис.26). Нальем на дно банки немного воды и плотно привинтим крышку. В таких условиях капельки сгустившейся влаги не должны падать на семена, но если бы это случилось, надо начать опыт сначала, прикрыв семена конусом из металлической сетки или маленькой стеклянной воронкой. Можно также воспользоваться прибором, изображенным на рис.27: стеклянная крышка примазывается к стакану с помощью вазелина, который не пропускает воздуха. Очень удобен прибор, изображенный на рис.28; опрокинутая в чашку с водой склянка заткнута пробкой с двумя желобками по бокам; как только вода в чашке опустится ниже горла склянки, воздух входит в нее по желобкам, а вода вытекает из нее, пока уровень ее в чашке не поднимется и не закроет отверстий в пробке; таким образом уровень воды остается почти постоянным.
      Опыт этот довольно продолжителен; поэтому необходимо принять меры предосторожности против развития плесени. Поставим стакан с семенами в банку или ведро, на дне которого налито немного формалина; покроем ведро, чтобы задержать пары формалина, и оставим стоять пять-шесть часов.
      Контрольные семена (также подвергнутые действию формалина) должны быть посажены во влажную землю или опилки.
      Опыт продлится, быть может, два-три месяца. Определив процентное содержание влаги в начале и в конце опыта, узнаем количество влаги, поглощенное семенами, а также минимальное ее количество, необходимое для прорастания.
      Способность притягивать воду из влажной атмосферы имеет большое значение на практике: семена, сохраняемые в сыром месте, могут начать прорастать или загниют.
      Особый интерес в смысле поглощения воды представляют ослизняющиеся покровы семян льна, айвы, редьки, тыквы и др. Они способны поглотить большое количество воды даже после кратковременного дождя и удерживают эту воду после высыхания окружающей земли. Также функционируют и губчатые покровы многих семян, (семена последнего поступают в продажу по большей части без губчатого покрова), настурции и др. У грецкого ореха (рис.25), как мы уже видели, имеется особый центральный всасывающий орган, проводящий воду непосредственно к зародышу, к поверхности которого он и прилегает при помощи тонких пластинок. У луговых и некоторых хлебных злаков (овса, ячменя) семена бывают окружены высохшими частями цветка (пленками), которые в значительной степени способствуют поглощению и удерживанию влаги; ту же роль выполняет мякоть ягод и других сочных плодов. Наконец, аналогичное значение имеет у клещевины (рис.3) широкий губчатый вырост на одном конце семени это станет ясным, если посеять несколько семян, лишенных выроста, наряду с нормальными семенами; вырост этот расположен таким образом, что вода непосредственно от него передается корешку через пору, и зародыш связан с кожурой только в этом одном месте.
      Сделав некоторые наблюдения над тем, как добывает семя воду, мы придем к общему выводу, что для удовлетворения одной и той же потребности разные растения располагают различными средствами; другими словами, одна и та же задача разрешается различными путями. Не легко сказать в общем и целом, которое из решений является наилучшим: конечно, самая тонкая и самая проницаемая кожура была бы лучше всего приспособленной для поглощения воды, но, с другой стороны, при своей проницаемости она не могла бы, быть может, в достаточной степени защищать семя до его прорастания; соотношения эти должны быть изучены в каждом отдельном случае.
     
      Мы знаем, что помимо воды необходим еще и воздух. Каким же образом воздух проникает к зародышу? Посмотрим, проходит ли воздух через семенную кожуру. Плотно приклеим кожуру (так, чтобы сбоку не мог пройти воздух) к одному концу стеклянной трубки, наполним трубку водой и, перевернув, опустим ее в стакан с водой (рис.29); при этом в трубку не должно попасть ни пузырька воздуха; чтобы выгнать из воды воздух, прокипятим ее перед опытом. Для того чтобы приклеить трубку к кожуре, обильно смажем ее конец горячим сургучом; удалим избыток сургуча, попавший внутрь трубки, и прижмем ее плотно к кожуре (в которой не должно быть трещин или каких-либо отверстий); затем обведем место склейки горячей проволокой, чтобы соединение было надежнее; когда сургуч затвердеет, проверим прибор, опустив заклеенный конец трубки под воду и вдувая в нее с силой воздух.
      Водяной столб, благодаря своему весу, стремится продавить воздух через кожуру. Первые признаки проникания воздуха обнаружатся в виде пузырька вверху трубки; в этом случае выльем воду из трубки и вторично проверим заклейку, с силой вдувая воздух. Если при этом не окажется утечки, наполним трубку водой и снова опрокинем ее.
      Испытаем таким образом различные семена, особенно такие, кожура которых представляется наиболее пористой и проницаемой для воздуха. Не надо забывать, что при данной постановке опыта кожура находится в непрерывном соприкосновении с водой; в сухом состоянии она, быть может, оказалась бы более проницаемой для воздуха. Это можно проверить, наливая в трубку столько воды, чтобы в верхней части ее оставался воздух; отметим уровень воды полоской бумаги, приклеенной с наружной стороны трубки; по увеличению объема воздуха мы сможем обнаружить проницаемость кожуры. При желании можно устранить всякое, даже мимолетное соприкосновение между водой и кожурой: приклеив кожуру, надо хорошенько прогреть трубку и опустить ее открытым концом в воду; по мере остывания воздух в ней будет сжиматься, а вода входить на его место. Который из этих трех способов ближе всего воспроизводит те естественные условия, в каких находится кожура во время прорастания семени?
     
      Входит ли воздух в семя через отверстия (поры)? Заклеим отверстия у семян, предварительно основательно размоченных (чтобы дать им необходимый для прорастания запас воды), и поместим их в насыщенную водой атмосферу (чтобы предохранить их от потери воды) вместе с контрольными, т. е. не-залепленными семенами. Замазывание отверстий и проверка его описаны на стр. 16.
      Семена можно поместить на проволочной сетке, вставленной в банку с водой (рис.26). Крышка должна быть плотно привинчена. Возьмем не меньше дюжины опытных и столько же контрольных семян и примем меры предосторожности против развития плесени. Поставим банку для прорастания в достаточно теплое место. Если доступ воздуха к семени связан главным образом с порою, прорастание опытных семян окажется, как мы и вправе ожидать, замедленным.
     
      Сколько воздуха необходимо для прорастания? Приблизительное представление об этом мы получим из такого опыта: возьмем шесть склянок одинаковой величины и наполним их до разной высоты влажным песком (первую на одну шестую, вторую на две шестых и т. д. — см. рис.30). Для того чтобы песок не содержал воздуха, склянка сперва доверху наполняется водой, и затем медленно всыпается сухой песок до желаемой вышины; избыток воды сливается. Поместив во все склянки одно и то же число хорошо размоченных семян, вдвинем пробку ниже краев горлышка и закроем доступ воздуху с помощью вазелина или сургуча. Установив приблизительно потребное количество воздуха, повторим опыт, вариируя объемы воздуха в склянках в пределах, близких к найденному; таким образом можно точнее установить необходимое количество газа. Можно обойтись и без песка, наполняя склянки до различной высоты размоченными семенами.
      Необходимость значительного количества воздуха указывает вне сомнения на то, что часть его потребляемся семенами при прорастании. Посмотрим, так ли это. Через два-три дня раскупорим осторожно ту из склянок, которая примерно на пять шестых наполнена воздухом, и быстро опустим в нее горящую лучинку; или, еще лучше, возьмем высокую склянку или банку, расположим на дне ее слой семян в 2—3 см толщиной, заткнем наглухо пробкой и на следующий день произведем опыт с лучинкой. Если она погаснет, это укажет на то, что кислород воздуха исчез, соединившись с каким-то другим веществом, и уже неспособен поддерживать горение. Нальем теперь в нашу банку немного известковой воды и, заткнув пробкой, энергично взболтаем. (Известковую воду приготовляют таким образом: в металлическую чашку или ведро помещают немного негашеной извести, наливают доверху воды и оставляют стоять сутки;
      Затем фильтруют через бумажный фильтр или через вату, заткнутую в горлышко воронки.) Если известковая вода замутится, это значит, что кислород воздуха вступил в соединение с углеродом растения и образовал углекислоту — газ всем известный по содовой воде.
      Произведем опыт, изображенный на рис.31: вставим в банку стакан с прозрачной известковой водой, обложим его размоченными семенами и закроем банку неплотно входящей пробкой; для контроля поставим такой же прибор без семян. Для другого опыта воспользуемся тем фактом, что углекислота жадно поглощается едкими щелочами. Возьмем две склянки (с бутылку или полбутылки вместимостью) и приладим к ним (рис.32) каучуковые пробки, или же обыкновенные корковые, пропитанные предварительно расплавленным парафином. Просверлим пробки и вставим в каждую из них плотно входящую стеклянную трубку такой длины, чтобы она доставала почти до дна сосуда. Одну из склянок почти доверху наполним семенами, другую оставим пустой. Укрепим обе в перевернутом положении (с помощью деревянных зажимов и резиновой тесьмы или проволоки, как показано на рисунке) так, чтобы трубки погружены были в крепкий раствор едкой щелочи. Углекислота, по мере образования, поглощается щелочью, которая Поднимается по трубке и указывает этим на количество выделившегося газа.1
      1 В сущности, на количество поглощенного кислорода.
      Когда углерод соединяется с кислородом, мы говорим, что он горит. Что бы мы ни сжигали — дерево, уголь, масло или спирт, основным горючим веществом является углерод, который, соединяясь с кислородом, образует углекислый газ и освобождает тепло. Теплота нашего тела зависит от того же процесса горения, и при дыхании мы выделяем углекислоту, что легко показать, дуя в трубку, опущенную концом в известковую воду. Углерод нашего тела сгорает очень медленно; в семени этот процесс протекает еще медленнее. Небольшое количество освобождающегося тепла может быть измерено с помощью двух тщательно сверенных друг с другом термометров (с этой целью сравнивают показания двух термометров, помещаемых рядом в воду при разных температурах). Возьмем два стакана (рис.33), наполним один размоченными семенами, другой — влажной ватой (чтобы уравнять условия испарения) и покроем их кусками картона. Укрепим оба термометра на одинаковой высоте и будем сравнивать их показания каждые четверть часа. В большинстве случаев разница не превышает одного градуса, а иногда бывает и меньше.
      Если стаканы снаружи хорошо защитить от потери тепла, например, обернув их толстым войлоком, можно обнаружить и большую разницу. Еще лучше всыпать прорастающие семена в банку «термос», представляющую собой двустенный стеклянный сосуд, причем из промежутка между стенками выкачан воздух. Как известно, такие банки очень долго держат тепло, почему их и употребляют для хранения горячих или, напротив, холодных напитков. При такой постановке опыта можно обнаружить повышение температуры на 10° и больше.
      Сосуды не следует выставлять на солнечный свет.
     
      Каким образом семена получают необходимый им воздух под землей? Содержит ли почва воздух? Наполним склянку до половины испытуемой почвой; расположим сверху тонкий слой мокрой почвы и прижмем ее поплотнее тупым концом карандаша; нальем воды до горла так, чтобы объемы, занятые водой и почвой, были приблизительно одинаковы (благодаря утрамбованному верхнему слою вода не проникнет вниз раньше, чем все будет готово). Вставим пробку и вдвинем проходящим через нее металлический прут (рис.34) настолько, чтобы он коснулся верхнего уплотненного слоя, и будем двигать его в разных направлениях, пока воздух не начнет подниматься вверх в виде пузырьков. Когда весь воздух поднимется вверх, мы сможем сказать, сколько приблизительно его заключалось в почве.
      Усвоив себе этот метод, мы можем обойтись и без пробки и уплотненного слоя земли; возьмем две склянки с одинаковым внутренним поперечником; наполним обе на одинаковую высоту (наполовину или меньше): одну — водой, другую испытуемой почвой; содержимое второй медленно всыплем в первую. Если почва не содержит воздуха, то она поднимет уровень воды ровно вдвое по сравнению с первоначальным уровнем; меньшее поднятие укажет на количество воздуха, включавшееся в почве. Результат до известной степени зависит от плотности С какой почва была вначале набита в склянку. Чтобы оставаться ближе к естественным условиям, возьмем жестяной цилиндр (можно воспользоваться консервной жестянкой без дна) и вдвинем его вращательным движением в землю; полученный таким способом и измеренный затем почвенный цилиндр медленно всыплем в равный объем воды.
      Чем глубже семя зарыто в землю, тем слабее передвижение воздуха вокруг него; между тем, для прорастания, как мы уже знаем, необходим постоянный приток свежего воздуха.
     
      Невольно возникает вопрос: как отражается на прорастании глубина, на которую зарыто семя? Выясним это с помощью ящика со стеклянной стенкой, в котором семена посажены на различную глубину (рис.35). Приготовим сперва боковые стенки ящика (рис.35), затем выпилим в них желобки, по которым легко было бы вдвигать и выдвигать стекло. Доска для дна и другая для задней стенки завершат вполне прочный и удобный ящик. Боковые стенки могут быть, впрочем, обе стеклянными или одна стеклянной, другая деревянной. Подходящие размеры ящика 2—3 см в толщину и около 30 см в вышину и ширину. Все швы покрываются замазкой, чтобы сделать их непроницаемыми для воздуха. Приготовив ящик, положим его на бок и первый ряд семян разместим непосредственно на стекле; покрыв их землею, посадим второй ряд и так дальше до самого верха; затем дополним ящик землей и положим сверху последний ряд.
      В почве необходимо поддерживать умеренную влажность и температуру, благоприятную для прорастания. Семена в нашем опыте находятся приблизительно в тех же условиях, какие существуют в почве; чем больше глубина, тем больше воды, тем меньше воздуха (и движения воздуха) и тем меньше тепла (в нашем приборе нижние слои почвы могут быть теплее, чем в естественных условиях).
      Опыт наш покажет, что на некоторой глубине все три фактора, необходимые для прорастания, осуществляются наилучшим образом.
      Существуют различные приборы для сажания семян на одинаковую глубину в почве (например сеялки и т. п.). При небольших посевах в саду можно пользоваться следующим простым и удобным способом: берем доску и вдавливаем ее краем в землю на желаемую глубину; кладем семена в углубление, засыпаем его землей и сверху плотно прижимаем той же доской; на рис.36 изображена удобная сажальная доска.
      Обмен воздуха в почве зависит от того, как плотно она наложена в ящик, от состояния ее поверхностных слоев (образуется ли корка или нет), от характера данной почвы и от количества влаги в ней. Интересно разнообразить условия, наполняя один ящик песком, другой глиной и третий смесью равных частей песка и садовой земли — прекрасной средой для прорастания семян. Будем поливать все эти три ящика одинаково в продолжение всего опыта. Садовники всегда считаются с необходимостью хорошего проветривания почвы и осуществляют его различными способами. Семена обыкновенно высеиваются в неглубокие ящики, в пористые глиняные сосуды или в обыкновенные горшки (причем в последнем случае на дно кладут несколько камешков или черепки от разбитого горшка, присыпая их кроме того слоем крупного песка или гравия). Поверхность почвы должна быть защищена от высыхания, так как иначе на ней образуется корка; с этой целью ее затеняют или покрывают слоем опилок или стружек; затенение предохраняет от высыхания и семена. Грядку с семенами можно отлично затенить с помощью щита, сделанного из планок или прутьев (рис.37); применяются также прикрытия из полотна.
      Необходимо обращать особое внимание на характер почвы; консистенция ее должна позволять плотное прилегание частиц к семенам, но не допускать в то же время ссыхания в твердую копку смесь равных частей песка и жирной садовой земли обыкновенно вполне удовлетворяет всем этим требованиям. В некоторых случаях землю заменяют мхом или торфом.
      Очень мелкие семена рассеивают на поверхности земли, предварительно просеянной и затем тщательно выровненной. Для защиты от высыхания плошку с высеянными семенами покрывают стеклом или доской; когда семена прорастут, доску заменяют стеклом, приподнятым на 2—3 см от земли.
      В некоторых случаях семена покрывают тонким слоем мха. При посеве травы для газона полезно прикрывать семена навозом или соломой. Такой покров предохраняет семена не только от высыхания, но и от вымывания при поливке. Если нужно поливать мелкие семена, не защищенные таким образом, можно покрывать землю полотенцем или же доставлять им воду снизу (опуская ящик или горшок ненадолго в воду).
      Но не может ли избыток влаги в почве воспрепятствовать прорастанию (например, благодаря вытеснению воздуха водой)? Что, если бы семя, находящееся в чересчур влажной почве, заключало в себе воздушные полости? Семена клещевины и земляного ореха загнивают в мокрой земле только в том случае, .если они лишены кожуры; как это объяснить? Проверим это, посадив такие семена (с кожурой и без нее) в горшки с землей, стоящие в воде.
     
      Каким образом семя поглощает тепло? Ставит ли семенная кожура и в данном случае какие-либо препятствия? Вклеим шарик термометра в семенную кожуру, как показано на рис.38 (удалив предварительно содержимое семени), и выставим этот термометр вместе с другим, тщательно с ним сверенным, на солнечный свет на поверхности земли (мы воспроизводим таким образом условия, в каких часто находится семя); будем отмечать температуру каждые десять-пятнадцать минут.
      Поместим шарики обоих термометров на одинаковую глубину (от 1 до 4 см) в землю (подражая таким образом положению в почве семени) и будем отмечать температуру через те же промежутки (опыт надо вести на солнечном свету).
      Поместим оба термометра на одинаковом расстоянии от горячего металлического листа (или печки или парового котла) и будем сравнивать их показания.
      Нагреем оба до одной и той же температуры! (от 40 до 45°С) и перенесем их в прохладное место, чтобы посмотреть, который из них быстрее охладится.
      Произведем эти опыты с различными семенами.
      Посмотрим, обусловит ли какую-нибудь разницу смачивание кожуры?
      Какие почвы быстрее всего поглощают солнечное тепло? Какие почвы дольше всего его удерживают? Играет ли при этом какую-либо роль влажность почвы? Попробуем поставить опыт, который бы дал ответ на этот вопрос.
     
      Мы познакомились с рядом явлений, характеризующих пробуждение семени; но остается еще много интересных вопросов. Посмотрим, прежде всего, как скоро семя может пробудиться? Попробуем прорастить не вполне зрелые семена, в частности семена томата, пшеницы и ячменя (при дождливой погоде во время жатвы зерновки пшеницы и ячменя часто дают ростки еще в колосе). Семена из полуспелых томатов употребляются иногда садовниками с особою целью: они утверждают, что растения, развившиеся из таких семян, дают более ранние и более крупные плоды. Некоторые семена прорастают, повидимому, лишь после известного периода покоя. Как долог этот период у фасоли, клещевины, подсолнечника и др.?
     
      Как долго семя может сохранить всхожесть, не прорастая? Разнообразные рассказы о семенах, пролежавших три тысячи лет вместе с мумиями и затем проросших, совершенно не заслуживают доверия; вполне достоверно, однако, что семена, которые много лет пролежали глубоко под землею, легко прорастают в подходящих условиях.
      Для быстрого определения всхожести семян часто пользуются следующим удобным приемом: опускают их в воду и отбрасывают все те, которые всплывают. Произведем такой опыт и посеем как всплывшие, так и опустившиеся на дно семена вычислим процент проросших экземпляров для тех и других (эта проба, вполне надежная для некоторых семян, совершенно непригодна для многих других). Земледельцы поставлены в необходимость испытывать свои семена более точными способами С этой целью семена помещаются в неглубоких плошках, выложенных влажным войлоком или бумагой, на неглазированных глиняных или фарфоровых пластинках или на влажном песке и проращиваются при постоянной температуре, установленной опытным путем, как наилучшая для данного сорта семян.
     
      Каким образом лучше всего сохранять семена? Много сведений в этой области можно получить от садоводов и плодоводов. Какие особые предосторожности приходится принимать с маслянистыми семенами? Не сообразите ли вы, почему их труднее сохранять, чем мучнистые?
      Количество воды в семенах имеет большое влияние на их способность сохраняться. Если их хранить в недостаточно высушенном состоянии, они легко загнивают. Сушка семян производится обыкновенно на солнце; в местностях с сырой и холодной осенью сжатый хлеб досушивают в отопляемых ригах. Мякоть сочных плодов удаляется отмыванием; процесс этот можно ускорить, прибавляя к воде немного щелочи и оставляя стоять в ней около часа до промывания. В более трудных случаях плоды раздавливают и дают им бродить, а потом уже отмывают; если семена предназначены к продолжительному сохранению, их надо еще тщательно высушить.
      Для пересылки семена иногда наглухо закупориваются, в таком виде они оказываются защищенными от влажного и теплого воздуха, вызывающего прорастание и загнивание. Часто случается, что семена содержат так много влаги, что загнивают даже и в укупорке; поэтому необходимо тщательно высушивать перед отправкой как семена, так и упаковочный материал.
      Обыкновенно же семена можно пересылать без особых предосторожностей. Например, большая часть цветочных семян пересылается по почте, упакованными попросту в бумажный мешок и зашитыми в холст.
      Вообще говоря, семена лучше всего сохранять в прохладном и сухом помещении. Некоторые семена не должны быть высушиваемы до конца. Семена в твердой оболочке, как, например, косточки вишни, сливы, абрикоса и т. п., орехи, семена лесных деревьев и др. можно с успехом хранить в земле. На дно ящика насыпают слой песку, затем кладут слой семян, снова песку и т. д. На зиму ящики зарывают в землю (на глубину 25—50 см) или же ставят их в сарай и покрывают слоем соломы в 25 см толщиной. Этот способ, называемый стратификацией, хорошо воспроизводит естественные условия. Промораживание, невидимому, благоприятно, но далеко не необходимо; оно, по всей вероятности, способствует растрескиванию орехов и облегчает, таким образом, их прорастание.
     
      Какие семена прорастают быстрее всего при наступлении благоприятных условий? Какие растения на открытом воздухе первыми появляются из семян, когда наступает время прорастания? Является ли это быстрое прорастание существенным преимуществом? Если да, то почему? Что раньше появляется на лугах — кормовые травы или сорные? Не объясняется ли этим успешность сорных трав в борьбе за свет и пространство на поверхности земли и под ней?
      Быстрое прорастание может оказаться невыгодным, если за первыми дождями последует долгая засуха; тогда семя, уже успевшее пустить ростки, снова засыхает.
     
      Погибает ли семя, уже давшее ростки и подвергнутое затем высыханию? Возьмем семена, корешки которых достигли длины в полтора сантиметра, дадим им совершенно высохнуть и поместим во влажное место. Если они дадут новые ростки, высушим их и будем повторять то же, пока они остаются живыми. Для этого опыта особенно хороши пшеница, рожь и горох; интересные результаты дают также овес, гречиха, кукуруза, редька и лук.
     
      Влияет ли свет на прорастание? Поместим на поверхность земли две порции семян в разных горшках: покроем один горшок стеклом, а другой непрозрачным футляром, который доходил бы до стола и совершенно не пропускал бы света (для этой цели удобен картонный колпак). Поместим первый горшок на рассеянном свету, а второй в месте с такой же приблизительно температурой. В горшках необходимо поместить термометры, чтобы можно было следить за температурой.
      Есть не мало семян (например дурман, некоторые виды живокости, мака и др.), очень плохо прорастающих или совсем не прорастающих на свету.
      Напротив, многие семена не прорастают или плохо прорастают в темноте (мятлик, табак, многие виды лука).
     
      Ускоряется ли прорастание семени, лишенного покровов? Посеем различные семена, освободив предварительно от покровов половину семян в каждой порции. Посеем одну часть в очень влажную землю, другую — в землю сравнительно сухую и будем следить за тем, чтобы эти соотношения не нарушались в течение всего опыта. Какие семена прорастут раньше? В очень мокрой земле семена, лишенные кожуры, часто начинают гнить или покрываются плесенью, чего не случается с цельными экземплярами. Гниение происходит, быть может, вследствие недостатка воздуха, и значение кожуры в том, что между ней и семенем остается известный объем воздуха. Кожура защищает зародыш и от непосредственного воздействия плесневых грибов. Но при благоприятных условиях прорастания и, вероятно, в большинстве случаев кожура является лишь препятствием для прорастания.
      Наши опыты указывают на то, что кожура семени во многих случаях задерживает прорастание; поэтому для растения, казалось бы, важна возможность скорее освободиться от нее. Займемся этим вопросом.
      Какие покровы лопаются труднее всего? Какова сила, затрачиваемая семенем на разрывание покровов? Захватим семя щипцами, как показано на рис.39; одна из рукояток щипцов должна плотно входить в отверстие, пробуравленное в деревянной доске, а другая привязана проволокой к гвоздю, согнутому, как показано на рис.39, и пропущенному через дырку в конце стержня, соединенного с пружиной обыкновенного безмена. С другого конца безмен привязан проволокой к болту, укрепленному в небольшом вертикально привинченном куске дерева. Подтягивая болт гайкой, можно регулировать безмен. Зажав семя между короткими плечами щипцов, наполовину погрузим его в воду; оно скоро начнет разбухать и приведет в движение свободную ручку щипцов; пружина будет растянута, и указатель безмена передвинется. Если мы приладим на шкале безмена перед указателем кусочек стекла, смазанный вазелином, он будет проталкиваться вперед движением стрелки и укажет максимум достигнутого давления. Укорачивая или удлиняя одну из проволочных петель, или вращая гайку, или, наконец, комбинируя оба способа, установим стрелку безмена на определенное давление и оставим в покое на сорок восемь часов. Если по истечении этого промежутка будет наблюдаться повышение давления, заменим наше семя другим таким же и того же приблизительно размера, причем установим весы с самого начала на несколько меньшее давление, чем то, какое было достигнуто в только что законченном опыте. Время от времени отмечаем изменения давления. Необходимо помнить, что размах разбухания может быть мал и тогда, когда сила, с которой семя разбухает, весьма значительна; иначе говоря, при установке шкалы безмена на нуле, разбухание может поднять давление только до 2 кг; если же с самого начала установить весы на 3 кг, давление достигнет уже 5 кг.
      Если бы мы могли непрерывно наблюдать за прибором, мы бы получили еще лучшие результаты, регулируя давление таким образом, чтобы оно не давало семени разбухать. С этой целью надо укрепить на доске около свободного плеча щипцов линеечку и уравновешивать малейшее перемещение этого плеча соответственным вращением гайки, так чтобы плечо оставалось на том же месте, на котором стояло вначале.
      Исходя из того, что щипцы действуют как рычаг второго рода, мы сможем вычислить давление следующим образом: расстояние ab от проволоки до оси щипцов делим на расстояние cb от центра семени до оси и множим на зарегистрированное в опыте давление. Для того, чтобы перечислить давление на квадратный сантиметр, надо разделить вычисленное давление на площадь семени, находящуюся в соприкосновении с одним из плеч (если семя соприкасается с обоими плечами неравными участками, надо взять среднюю величину).
      Нам придется, вероятно, констатировать индивидуальные различия в давлении, производимом семенами одного и того же растения; поэтому следует сделать опыт с порядочным количеством семян и взять арифметическое среднее из всех результатов. Можно воспользоваться также прибором, изображенным на рис.40. Он состоит из эмалированной чашки (в пол-литра вместимостью), вставленной в другую несколько большую, заключающую семена и имеющую несколько отверстий для доступа воды; если дно наружной чашки не плоское, надо приспособить к ней снизу деревянный круг, чтобы она не лопнула под давлением. В меньшую чашку вставляется деревянный кружок, на котором покоится небольшая железная подпорка. Роль рычага играет железный стержень в 2—3 см толщиной и около метра длиной, закрепленный на одном конце с помощью болта с ушком, как показано на рисунке. К рычагу подвешивают обыкновенные гири по 10 кг каждая. Вертикально укрепленная у конца рычага линейка отмечает его положение. Весь прибор помещается на соответственной подставке около метра длиной.
      Мы начинаем опыт с того, что наполняем большую чашку приблизительно до половины сухими семенами фасоли (отличные результаты получаются с садовой разновидностью) и устанавливаем прибор так, как показано на рисунке (вышина рычага может быть урегулирована с помощью гайки в нижней части болта). Поместив гири на желаемом расстоянии, нальем воды в сосуд, в котором стоят чашки. От времени до времени будем наблюдать положение рычага; если он поднимается, отодвинем гири от чашек, пока он не займет первоначального положения. Если же он, напротив, опускается, будем наблюдать дальше, так как, опустившись на некоторую величину, он, вероятно, начнет вновь подниматься; в таком случае увеличим нагрузку. Если по истечении сорока восьми часов не обнаружится добавочного подъема, мы можем счесть опыт законченным и приступить к вычислению произведенного давления. Вычисление будет особое для каждой нагрузки. Так, для первой надо разделить расстояние ас на ab и умножить на нагрузку; для второй расстояние ad разделить на ab и умножить опять-таки на соответствующую нагрузку. Сложим полученные произведения и прибавим к ним давление, производимое самим стержнем; оно вычисляется по следующей формуле: (...)
      Результаты, полученные по этому методу, являются лишь грубо приблизительными. Надо иметь в виду, что хотя теоретически один слой семян может производить такое же давление, как и несколько слоев, тем не менее на опыте получается большее давление в том случае, когда взято несколько слоев; объясняется это тем, что значительная часть силы, расходуемой при Сдавливании семян и изменении их формы, не отмечается прибором, а эта ошибка тем меньше, чем больше взято семян. Как бы то ни было, действительное давление всегда больше полученного в опыте.
      Величина силы, с которой происходит разбухание семян, может быть показана с помощью машинки для выжимания сока из плодов (рис.41). Чтобы вычислить давление, надо разделить ас на ab и умножить на давление, указываемое пружинными весами. Этим прибором можно измерить лишь небольшую часть всего давления. Наиболее простой способ обнаружить давление разбухающих семян — это наполнить склянку сухими семенами, обвязать ее резиновой лентой и опустить в воду (рис.42).
     
      Существуют ли какие-нибудь приспособления, облегчающие проростку выход из семенной кожуры? Какие семенные покровы размягчаются при намачивании? Не встречаются ли такие покровы, которые легче всего разрываются или разламываются в определенных, заранее намеченных местах, давая, таким образом, свободный выход проростку? Познакомимся с этой точки зрения с семенами тыквы, грецкого ореха, миндаля и с косточками персика и сливы. Тыква прорастает быстро, поэтому возьмем ее как пример для нашего опыта. Поместим несколько размоченных семян плашмя на влажную землю в плошке, покроем куском стекла и будем наблюдать ежедневно. Обратим внимание на любопытный бугорок (рис.43 и 44), развивающийся как раз вовремя и как раз на месте для того, чтобы выполнить специальную функцию — помочь проростку высвободиться из семенной кожуры. В состоянии ли проросток тыквы сбросить свои покровы без помощи этого приспособления? Срежем бугорок или же снимем с него край кожуры и посмотрим, что произойдет. Что произойдет с семенами, если расположить их вертикально, а не горизонтально? Для этого надо накрепко приколоть семена (на широком их конце) к вертикально расположенным дощечкам (рис.45), укрепленным на горизонтальной подставке и вставленным в плошку. Нальем в нее немного воды и покроем стеклянной пластинкой во избежание потери воды. Семена должны быть предварительно хорошенько размочены. Одну часть поместим острым концом вверх, другую — острым концом вниз, третью — так, чтобы длинная ось была горизонтальна и притом, чтобы одни семена стояли ребром, а другие лежали бы плашмя (рис.45).
      Раньше чем посадить их, освободим часть семян от покровов; образуется ли бугорок и в этом случае?
     
      У какого семени сможем мы отметить самую твердую кожуру? Без сомнения, это кокосовый орех. Каким образом проростки этого растения освобождаются из кожуры? Где находится в семени зародыш? Он очень мал, лишь около 8 мм в длину и расположен под самым нежным из трех «глазков».
      Обратим внимание на тонкость и нежность этого «глазка» и мы сразу увидим, что он представляет наиболее удобный путь для выхода ростка. Первоначально под каждым из «глазков» находится по зародышу, но в борьбе за место и пищу два зародыша погибают, оставляя в распоряжении третьего большое количество питательного материала (бывают, впрочем, случаи, когда в семени два зародыша остаются живыми).
      Нужно иметь в виду, что для прорастания ореха необходимы большие количества влаги и тепла. На рис.46 изображен прорастающий кокосовый орех с не сброшенным еще наружным покровом. Покров этот волокнист и окружен твердой скорлупой, сквозь которую, невидимому, с трудом пробиваются корни: в некоторых случаях они очевидно не в состоянии пробить ее; тогда, достигнув ее внутренней поверхности, они сворачивают сторону и растут дальшевниз по волокнистой массе. Если мы тщательно рассмотрим «глазок» — то место, где проросток выходит из толстой внутренней скорлупы, мы увидим, что в этом месте скорлупа очень тонкая и что растению очень легко поэтому преодолеть данные препятствия. Огромный поглотительный орган, развиваемый проростком для всасывания пищевых веществ в кокосовом орехе, выполняет всю полость и потребляет не только жидкое «молоко», но и твердый «белок». Этот поглощающий орган обладает мягкой и губчатой консистенцией и пронизан пучками (ясно видны на рисунке), проводящими питательные вещества непосредственно к развивающемуся проростку.
     
      Намечено ли во всех семенах определенное место, в котором осуществляется первый разрыв кожуры? Зависит ли эго от положения корешка, от тонкости кожуры в данном месте (быть может, от наличия норы), или от какой-нибудь иной причины? Где происходит разрыв в тех случаях, когда нора в кожуре находится в стороне от корешка (как, например, у грецкого ореха, персика и др.)?
     
      Какая часть растения первая начинает освобождаться из кожуры? Что лучше для растения: чтобы нарастал один только корешок, или же чтобы его движению помогали своим ростом и другие части проростка? Какая часть проростка обнаруживает в начале прорастания наиболее быстрый рост у конского каштана (рис.47—50)? у лука? Какие еще семена похожи на них в этом отношении? Растут ли вообще семядоли у таких семян, как садовая фасоль? Чем вызывается поперечный разрыв кожуры, изображенный на рис.51?
     
      Всегда ли корешок пробивает себе путь прямо сквозь кожуру? Почему он не сворачивает в сторону, наталкиваясь на кожуру? Рассмотрим прорастание кукурузы: где место меньшего сопротивления для корешка? Рассмотрим семя конского каштана и обратим особенное внимание на кармашек, в который входит корешок; не направляет ли он рост корешка? Есть ли что-нибудь подобное у фасоли, гороха и других семян (рис.22).
      Поразительная сила, развиваемая набухающими семенами, очевидно, связана с поглощением воды, при помощи которой они и увеличиваются в объеме. Нетрудно соорудить прибор, в котором поглощение воды будет вызывать давление подобно тому, как это происходит в семени.
      Возьмем кусок стеклянной трубки с внутренним диаметром около 5 мм, или немного шире; оплавим один конец в пламени горелки и, после охлаждения, затянем его кусочком бычьего пузыря или плотной пергаментной бумаги (продается в магазинах санитарии). Будем держать пузырь натянутым, как кожа на барабане, и попросим кого-нибудь обвязать его крепко-накрепко вокруг отверстия трубки бечевкой; затянув двойным узлом, поставим в воду на несколько часов; при этом бечевка укоротится и герметически зажмет пузырь. Следует приготовить таким образом несколько трубок, так как наверняка не все будут действовать одинаково хорошо.
      Нальем во все трубки густого сиропа (раствора сахара в воде), вставим их обвязанным концом вниз в стакан с водой, отмерим высоту жидкости в каждой трубке л оставим стоять на ночь. На утро окажется, что сахар притянул воду сквозь перепонки, и жидкость поднялась в трубках. Выберем ту из них, в которой подъем наибольший для дальнейших опытов.
      Для того, чтобы показать, как поглощение воды может вызвать давление, достаточно наполнить трубку до самого верха сиропом, опрокинуть ее в сосуд и, не вынимая конца трубки из жидкости, открытый конец кусочком тонкой резины (из которой делают игрушечные воздушные шары). Резина привязывается таким же образом, как пузырь. Затем трубку нужно ополоснуть снаружи водой и поместить по-прежнему в воду (рис.52). Через день-два резина окажется сильно раздутой, благодаря оказываемому на нее изнутри давлению.
      Для того, чтобы измерить давление, можно поступить следующим образом: снимем резину и наполним трубку сбежим спиртом на 4 см ниже края. Подберем маленькую каучуковую пробку и всадим ее в трубку на глубину 10—15 мм, просунем с одной стороны пробки иголку, чтобы дать выход сжавшемуся воздуху и восстановить нормальное давление. Вытащим иголку и тщательно высушим внутренность трубки над пробкой. Расплавим на ложке немного сургуча и медленно нальем eгo в трубку, пока он не потечет через край. Горячим ножом разгладим его по наружной стенке до уровня пробки, чтобы исключить доступ воздуха в трубку (рис.53). Добудем или приготовим сами полоску бумаги, разлинованную на мелкие деления (например на миллиметры), и приклеим ее в верхней части трубки для того, чтобы измерять высоту столба воздуха в трубке. Опустим трубку в воду, отметим высоту воздушного столба и будем наблюдать ее снова через короткие промежутки. Давление в трубке легко вычислить, исходя из данных сжатия воздуха, по следующей формуле: (...), таким образом, в конце опыта давление равняется двум килограммам на квадратный сантиметр, т. е. двум атмосферам.
      Результаты эти лишь приблизительны; они меняются в зависимости от характера перепонки, от крепости сиропа и т. д., и по ним нельзя судить, например, о том, какое давление дал бы тот же раствор с другой перепонкой (хотя бы с такой, какая находится в растении); но опыт этот ясно показывает, во всяком случае, наличность давления и иллюстрирует один из методов его измерения.
      В нашем приборе давление возникает благодаря тому, что сахар со значительной силой притягивает воду; можно предположить, что давление, обнаруживаемое разбухающими семенами, вызывается точно в нем, пока также веществами, содержащимися в семени (сахарами, белками и т. п.) и с силой притягивающими воду. Мы знаем уже, что если прибавить к, воде, в которую погружены семена, какие-нибудь притягивающие воду вещества, как, например, сахар или соль, то вещества эти вызовут обратное притяжение, препятствующее или предупреждающее поглощение воды содержимым семени. Можно даже отнять воду от разбухшего семени, помещая его в достаточно крепкий раствор соли или сахара.
      Тщательно взвесим и измерим сухое семя, поместим его в воду на двадцать четыре часа и снова измерим. Затем перенесем его в очень крепкий раствор соли или сахара, оставим в нем, пока оно не вернется к первоначальному весу, и измерим еще раз. Возвращается ли оно к первоначальному объему? После того как семя росло некоторое время, оказывается уже невозможным сократить его (с помощью крепких растворов или высушивания) до первоначального объема даже и b том случае, если бы и удалось вернуть его к первоначальному весу. Прирост оказывается закрепленным, фиксированным. Каждое семя состоит из массы крайне мелких ячеек или клеток (строение это можно увидеть, разломив семя конских бобов и рассматривая в ручную лупу поверхность семядоли), и каждая из них, подобно нашему прибору, содержит вещества, поглощающие воду и производящие таким образом давление, под влиянием которого растягиваются стенки клеток (как резина, прикрепленная к концу трубки в нашем приборе). Резина возвращается к первоначальному размеру, как только прекращается давление. Также реагируют сперва и клеточные стенки, но через некоторое время они фиксируются в своих новых размерах отложением нового материала; когда такая постройка осуществится, давление может быть уничтожено, и все же стенки спадутся лишь до известного предела, но не вернутся к первоначальным размерам. Прирост оказывается закрепленным.
      Объяснение, данное для роста семени, применимо к росту всех частей растения во всех фазах его развития. Мы можем срезать кончик корня или стебля в 2—3 см длиной, измерить и взвесить его и затем поместить в воду, где он будет продолжать расти: тем же методом, какой мы применили к семенам, можно и здесь определить фиксирование прироста.
      Чтобы составить себе более ясное представление о клетках, поступим следующим образом: возьмем в левую руку хорошо размоченную семядолю конских бобов или гороха, а в правую острую бритву и срежем медленным скользящим движением несколько тонких пластинок; перенесем срезы в воду и выберем из них самые тонкие, хотя бы они были и очень малы. Поместим их в каплю воды на кусочке стекла, покроем покровным стеклом и рассмотрим под микроскопом.
      Рис. 54 воспроизводит вид клеток под микроскопом. Каждая их них имеет на рисунке совершенно прозрачную оболочку, состоящую из клетчатки (целлюлезы), плотного вещества, почти одинакового по химической природе с обыкновенной бумагой, ватой или полотном. Внутри этой плотной оболочки находится живое вещество или протоплазма, мелкозернистого строения, нежная и студенистая по консистенции; ее можно ясно увидать, если поместить срезы в слабый раствор эозина. Она жадно впитывает эозин и окрашивается в густо-красный цвет, оставляя бесцветными оболочку и крахмальные зерна, белые блестящие образования с ясно выраженной слоистостью, лежащие в протоплазме. Если мы перенесем несколько срезов в раствор иода, крахмальные зерна окрасятся в синевато-черный, а протоплазма в желтый цвет. Поместим другие срезы в раствор сафранина, дадим им густо окраситься, а затем промоем спиртом до темно розового цвета; тогда мы найдем в каждой клетке маленькое густо окрашенное образование, называемое ядром; оно особенно хорошо выделяется в самом наружном ряду клеток (где нет крахмальных зерен, которые могут его скрывать), а еще лучше в срезах корешка. Каждая живая клетка содержит протоплазму и ядро и по большей части окружена оболочкой.
      Живое содержимое клетки (протоплазма) является источником всей ее жизнедеятельности. Его можно убить различными средствами, например нагреванием, ядами и т. п. В мертвом состоянии протоплазма ведет себя совершенно иначе, чем в живом. Убьем несколько семян и посмотрим, как это отразится на их способности к прорастанию. Сухие семена легче всего убить нагреванием. Чтобы они не подгорели, поместим их на водяную баню, состоящую из двух жестяных кружек (рис.55).
      В нижнюю чашку надо налить воду, в верхнюю — положить семена, покрыть ее и поставить прибор на плиту. Прокипятив в течение часа, вынем семена и сделаем с ними те же опыты, какие мы делали с живыми семенами (часть их надо посадить во влажные опилки, чтобы посмотреть, действительно ли они мертвы). Каково давление, производимое мертвыми семенами, в сравнении с тем, какое мы наблюдали у живых? До какого предела они «растут»? Фиксируется ли их прирост?
      Эти опыты показывают нам, что надо различать две стадии роста—временную и постоянную. Первая продолжается до тех пор, пока клеточная оболочка, благодаря достаточному отложению нового вещества, не перестанет спадаться при отнятии воды.
      Отрежем кончики корня и стебля в 25 см длиной, убьем их кипящей водой, поместим в воду и будем наблюдать, происходит ли рост, т. е. увеличение веса или длины, и фиксируется ли такой прирост.
      Поскольку дерево и многие другие тела растительного (и животного) происхождения обладают способностью разбухать в воде, даже будучи убиты, является интересным сравнить их в этом отношении с семенами. Исследуем набухание мертвого сухого дерева в том же приборе, каким мы пользовались для семян.
      Сколько воды поглощает сухая древесина? Способность древесины притягивать влагу из воздуха настолько велика, что ее употребляли прежде для предсказывания перемен погоды, пользуясь для этого свойством тонких стружек закручиваться в ту или другую сторону в зависимости от увеличения или уменьшения количества влаги в воздухе. Очень важен практически вопрос, разбухает ли дерево одинаково по всем направлениям. Проведем на сухой толстой доске две черты в 25 см длиной — одну по направлению волокон, другую под прямым углом к ним. Продержим доску две-три недели под водой и снова смерим. Посмотрим, как сморщиваются, коробятся и т. д. различные сорта дерева, и разберемся в практическом значении этих явлений.
      При помощи этих опытов мы сможем составить себе ясное представление о некоторых физических сторонах роста, которые постоянно проявляются в природе.
     
     
      ГЛАВА II
      ДАЛЬНЕЙШИЙ ХОД РАЗВИТИЯ ПРОРОСТКА
     
      Где прорастание семян идет лучше — на поверхности земли пли на некоторой глубине? Проделаем опыты с различными сортами семян в комнате и на открытом воздухе. Количество влаги в почве имеет большое значение при прорастании семян и должно быть принято во внимание при постановке опытов. Отметим, существуют ли семена, успешно прорастающие на поверхности земли на открытом воздухе, и если есть, то какие?
     
      Каким образом семена попадают в землю? Переберем один за другим все факты, способствующие зарыванию семян в почву: ветер, дождь и потоки воды заносят семена землей и илом; расщелины и трещины в почве дают им надежный приют; в судьбе их играют крупную роль различные животные, роющие норы, как, например, кроты, суслики, сурки, земляные черви и муравьи: одни из них зарывают семена совершенно случайно при рытье нор, другие намеренно сносят запасы их в свои подземные кладовые; сюда же относятся сойки (а может быть и другие птицы), известные тем, что собирают семена и закапывают их в землю, а также многие животные, втаптывающие их при ходьбе в рыхлую землю или топкую почву.
     
      На какую глубину семена оказываются зарытыми при помощи этих факторов? Будем снимать, начиная сверху, слои земли толщиною по 2 см с поверхности давно невспаханного поля, с берега реки и у опушки леса, срезая их один за другим до глубины 16 или 20 см. Каждый слой поместим в отдельный ящик, польем водою и проследим, сколько семян, способных прорастать, окажется в каждом образце почвы.
      Некоторые семена заботливо зарываются уже самим материнским растением; одним из таких растений является земляной орех. Чрезвычайно любопытно проследить, как плодоножки этого растения, вытягиваясь в длину, пригибаются вниз и зарывают орехи в землю.
      Многие семена зарываются сами, как, например, у аистника, лисехвостника, овсюга. Если их можно достать, следует положить на влажную почву (лучше с неровной шероховатой поверхностью) и время от времени поливать. Любопытно проследить, какие приспособления помогают семенам аистника зарываться в землю.
      Наиболее эффектная картина получается, если семена этого растения положить острыми концами вниз на смоченную вату (рис.56). Семена садовой герани ввинчиваются в землю таким же образом, но менее интенсивно.
     
      Перед зарытыми в землю семенами, освободившимися при разбухании от своих покровов, но оказавшимися снова в темнице, стоит теперь задача вынести свои стебельки на свет н воздух. Какие из них справляются с этой задачей успешнее всего? Присмотримся к зерновке кукурузы (рис.57); проросток ее легко пробивает землю своими плотно свернутыми, наподобие шила, листочками; в сравнении с ним семя фасоли (рис.58) покажется неуклюжим; оно лишь с трудом пробивает себе путь своим согнутым концом стебля, нередко приподнимая довольно значительные кусочки земли при выходе на свет. Такую же работу выполняют и семена клещевины (рис.59); стебельки их, подобно силачам, напрягающим все свои мускулы, изгибаются и скручиваются петлей: спрашивается, для чего они это проделывают? Может быть, это важно для роста молодых листочков, спрятанных еще под землею? Предположим, что все препятствия на пути прорастающего семени клещевины устранены; будет ли стебелек и тогда делать петлю? Попробуем прорастить несколько семян на поверхности почвы, или, еще лучше, на хорошо выкипяченном поддоннике из-под цветочного горшка (иначе семена клещевины легко покрываются плесенью); покроем их стаканом, также хорошо выкипяченным или промытым 2-процентным раствором формалина. Удалим с некоторых семян кожуру, чтобы освободить их от всяких препятствий, могущих служить причиной образования изгиба в виде петли. Положим одни из них вниз, другие вверх корешками. Проделаем то же самое и с другими семенами, делающими такие же петли. Какая часть проростка дает петлю у лука? У каких растений не бывает изгибов в виде петли? Обратите внимание на кукурузу и другие злаки.
     
      Какое сопротивление может преодолеть стебелек проростка на своем пути кверху? Мы можем измерить его при помощи прибора, изображенного на рис.60. Подберем 2 стаканчика около 2—3 см в диаметре, так чтобы один из них входил в другой; обрежем меньший, как показано на рисунке, и приготовим спиральную пружину такого же диаметра (пружину легко приготовить, плотно и ровно наматывая на катушку медную проволоку хотя бы №18). В куске доски толщиною в 2,5 см просверлим достаточно широкое отверстие, в которое бы плотно входил больший стаканчик. Чтобы стаканчик стоял прямо, подопрем доску двумя деревянными брусками, как показано на рисунке. Дадим ростку врасти внутрь меньшего стаканчика, который он и будет, разрастаясь дальше, приподнимать, надавливая при этом напружину; на дно стаканчика вложим кусочек ваты, как подушку, в которую бы растение упиралось при своем росте. На прибор положим соответствующий груз (около килограмма); чтобы обеспечить доступ воздуха к проростку, подкопаем немного землю из-под одного края стаканчика.
      К наружному стаканчику приклеим снаружи полоску бумаги и ежедневно будем отмечать на ней высоту, до которой поднялся внутренний. Когда росток уже не сможет больше сжимать пружины, удалим ее, перевернем стаканчики вверх дном и, заменив внутренний более высоким, но того же диаметра, станем бросать в него дробинки до тех пор, пока пружина не окажется сжатой так, как она была сжата растением. Вес стаканчика с дробью плюс вес прежнего стакана с кусочком ваты (который растение приподнимало, надавливая на пружину) и будет равен давлению, произведенному растением; если разделить эту величину на площадь поперечного сечения стебелька сейчас же за изгибом, мы получим силу давления проростка, выраженную в килограммах на квадратный сантиметр. Опыт показывает, что проростки нередко обнаруживают давление равное 500 г; если диаметр стебля около верхушки равен 3 мм, уравнение напишется так: (...)
      Интересно отметить, в связи с этим, что давление пара в кот-пах обыкновенных неподвижных паровых машин редко превышает 4—5 кг на см3. Если под рукою не окажется медной проволоки, то пружину можно заменить склянкой с дробью, как показано на рис.61.
      Если предупредить изгибание стебля (залив его, например, в алебастр), он сможет, по всей вероятности, обнаружить еще большее давление. Всеми этими методами сила давления может быть измерена лишь очень неточно, и найденные величины всегда меньше тех, которые растение может проявить.
      Не следует спешить с выводом, что мы нашли предел давления для данного проростка, так как иногда через неделю или около этого растение оказывается способным поднять груз, который раньше казался для него слишком тяжелым.
      Проростки пробиваются иногда сквозь чрезвычайно твердую почву. Очень интересно в таких случаях проследить их прорастание. Посадим несколько семян фасоли в тяжелую глинистую почву на глубину 10 см и основательно уплотним ее. Через какой промежуток времени покажутся всходы над землей? Выйдут ли они сквозь трещины (особенно возле стенок горшка) или нет? Иногда они приподнимают весь верхний слой земли в виде плотного кружка и выбрасывают его вон из горшка. Убедившись в существовании такого рода явлений, мы скорее поверим рассказам хотя бы в роде того, что есть грибы, которые приподнимают целые каменные плиты.
     
      В какой части стебелька развивается сила, которая дает ему возможность преодолевать механическое сопротивление почвы? Согнем проволоку, длиною около 8 см в виде буквы V и соединим ее свободные концы тоненькой ниткой (например отдельной прядью из раскрученной шелковинки) так, чтобы последняя была хорошо натянута; смочим ее жидкой тушью; приложим к стебельку линейку или картонную шкалу и нанесем на нем нашей нитью метки на расстоянии 2 мм друг от друга; стебельки, не покрытые волосками, размениваются очень легко (рис.62). По мере роста стебелька метки будут раздвигаться, и степень их удаления друг от друга укажет, конечно, на место наиболее быстрого роста стебелька. Посмотрим, где находится эта область наиболее скорого роста? Сколько времени продолжается особенно быстрый рост этого участка стебелька? Насколько он успевает удлиниться за это время? На какую длину вырастет весь стебелек за этот промежуток времени?
      Стебель и другие части растения могут быть рым ростом, размечены быстро и ровно при помощи прибора, изображенного на рис.63. Он состоит из обыкновенной катушки с натянутыми на ней на равных расстояниях нитями: катушка легко вращается на проволочной рукоятке. Этот прибор собирается следующим образом: лезвия двух ножей с зажатой между ними пластинкой дерева (толщиною в 1 мм) скрепляются двумя хорошими зажимами; надавливая таким двойным ножом на оба края катушки, делаем одновременно по два надреза. Затем, вставляя лезвие в один из надрезов, другим делаем новый надрез. Поступая и дальше все также, покроем все края катушки одинаково отстоящими друг от друга надрезами, в середину катушки вставим небольшую стеклянную трубочку и укрепим ее сургучом; как видно из рисунка, нить, которая натягивается на катушку, обертывается вокруг концов стеклянной трубочки. Кусочек проволоки, продетый сквозь стеклянную трубочку, служит рукояткой: он сгибается и на концах скручивается в ручку, как изображено на рисунке. Чтобы навести на нити краску, катушку прокатываем по подушке, сделанной из легко промокаемой материи, обернутой вокруг палки и хорошо пропитанной тушью.
      Посредством такого приборчика можно нанести метки на любую часть растения, даже искривленную, значительно при этом быстрее и точнее, чем обыкновенно. Вместо катушки можно воспользоваться двумя зубчатыми колесиками, припаянными к концам маленькой проволоки; такие колесики можно достать в часовых мастерских.
     
      Что защищает нежную верхушку стебелька, когда он энергично пробивается сквозь землю? Сравним способы, какими кукуруза (рис.57) и фасоль (рис.58) защищают свои верхушки. Что случается, когда верхушка бывает повреждена? Удалим верхушку (рис.64) и посмотрим, появятся ли новые побеги? Если да, то когда и откуда? В каком направлении будут они расти? Будет ли это направление тем же, какое принимают нормальные побеги? Какие преимущества даст им это направление?
     
      Что происходит, когда стебелек встречает на своем пути препятствие, которого он не может сдвинуть в сторону? Посадим семена на глубину 5—8 см возле стеклянной стенки ящика, как изображено на рис.65. Когда стебельки начнут тянуться вверх вдоль стенок, преградим им путь кусочками дерева, прикрепленными к стеклу сургучом. В некоторых кусочках проделаем отверстия около 5 мм в диаметре и посмотрим, не найдут ли их стебельки; Мы увидим, что они в действительности отыщут эти щели, изменяя свой первоначальный путь, и прорастут сквозь них.
     
      Имеет ли значение положение стебелька перед моментом его выхода из земли? Посадим штук девяносто семян одного сорта на глубину 2—3 см, одни корешком вверх, другие вниз и третьи вбок. Чтобы уравнять все остальные условия роста, как то: влажность, тепло и т. п., предпочтительнее сажать всё семена в один и тот же ящик. Какие проростки выглянут первыми из-под земли?
      Проследим за судьбою семени, лежащего на поверхности земли. Его первой задачей будет вбуравить свой корешок в землю. Не случалось ли вам раньше замечать, как трудно бывает это для некоторых семян?
     
      Разместим на поверхности сильно увлажненной почвы семена горчицы, вьюнка, пшеницы, тыквы, подсолнечника, лука, фасоли и конских бобов. Присмотримся к корешкам наиболее легких семян, как они, пытаясь проникнуть в почву, сначала приподнимают семена кверху, даже переворачивают их, и как затем боковые корешки и корневые волоски, как якоря, начинают притягивать эти легкие семена к земле, давая возможность главному корню укрепиться в земле (рис.67). Все это можно хорошо видеть при прорастании на твердой или сильно уплотненной почве. Рис.67 иллюстрирует разнообразные положения, принимаемые при этом семенами тыквы, вначале лежавшими горизонтально на земле.
     
      Какую силу может проявить корешок, вбуравливаясь в землю? Ответ на поставленный вопрос можно получить с помощью приборчика, изображенного на рис.68. Он состоит из лампового стекла, с несколькими небольшими пробками, легко скользящими внутри него и скрепленными сургучом В расширенное основание стекла вставлена пробка (или деревянный диск) с отверстием, в которое вдвинут деревянный зажим, как видно на рисунке. Сквозь проволочное ушко в зажиме проходит большой гвоздь, опирающийся концами на край с текла и закрепляемый в таком положении Двумя петлями тонкой проволоки, обмотанной по перехвату в стекле. Другою проволокой легли эти прижимаются возле гвоздя к стеклу, верхний конец стекла закупоривается пробкой, и в стекло наливается вода. Семя конских бобов, с корешком длиною около 2—3 см, укрепляется в зажиме, плотно вдвигаемом в отверстие пробки (в случае необходимости можно воспользоваться небольшим деревянным клином) таким образом, чтобы кончик корешка вошел в углубление, выдолбленное в самой верхней пробке вертикальной колонки. Если давление пробкового плотика настолько велико, что может сломать или повредить корешок, пробке булавку с таким расчетом, чтобы временно устранить давление на корешок; через некоторое время он подрастет и снова будет упираться в верхнюю пробку.
      Величина давления может быть урегулирована также и количеством воды, наливаемой в прибор. Пропуская гвоздь сквозь две проволочных петли у краев стекла й через проволочное ушко в зажиме, даем ему надежную опору в двух точках. Семя должно быть обложено влажной ватой, а для притока воздуха к нему в пробке должна быть сделана выемка. На полоске бумаги, приклеенной снаружи стекла, время от времени делаем пометки, указывающие на положение силы роста корня посредством пробкового плотика. Когда росточек не сможет уже далее осаживать его, не трудно будет измерить силу напора корешка, удалив зажим с проростком и заменив его сосудом с дробью, при помощи которого и доводим плодик до самого низкого положения, отмеченного на полоске бумаги. Вычислив размеры поперечного сечения корешка сейчас же за его кончиком, рассчитываем величину давления на квадратный сантиметр, как делали это выше для стебелька.
      Для измерения величины давления корешка можно пользоваться и другим прибором, изображенным на рис.69. Он состоит из небольшой пробирки или запаянного с одного конца обрезка стеклянной трубки, наполненного землей, в которую врастает корешок проростка, и из трубки большего размера, в которую легко бы входил этот обрезок. В наружной пробке вставлена проволочная пружина, сжимающаяся под напором нарастающего корешка. Большая трубка может быть около 5^6 мм в диаметре; меньшая должна легко скользить внутри нее; края их должны быть хорошо оплавлены. Удобно несколько оттянуть кончик внутренней трубки и затем обломать его, чтобы через образовавшееся маленькое отверстие мог стекать излишек воды; во избежание выхода корешка в это отверстие на дно пробирочки можно положить кусочки гравия. Упругость пружины должна быть примерно такова, чтобы груз в 25 г сжимал ее на 25 мм. Такую пружину можно легко приготовить, плотно и ровно наматывая медную проволоку на стержень в 3 мм в диаметре. Прикрепим обе стеклянные трубочки проволокой кольцом к деревянной дощечке, как показано на рисунке, к этой же доске приколем семя, а над ним прикрепим кусочек дерева, который бы служил упором для семени. Зажимом, которым придерживается на доске кусочек дерева, прикрепляется и весь прибор к большому стакану, наполненному водой.
      Чтобы семя получало необходимую для него влагу, прикалываем к нему полоску ваты, опущенную другим концом в стакан; следует избегать слишком большой влажности земли, в которой растет корешок, иначе он может загнить. По мере своего разрастания, корешок будет надавливать пробирку на пружину. Когда пружина остановится на одном уровне и дальнейшее сдавливание прекратится, удалим корешок (но не землю) и, заменив его воронкой, закрытой снизу пробкой, будем насыпать в воронку дроби до тех пор, пока пружина не сожмется до уровня, на котором она стояла в конце опыта. Вес воронки с дробью и будет равен напору корешка.
      Избегая искривления корня, мы можем зарегистрировать гораздо ббльшие давления. Подобные условия давления могут осуществляться, конечно, только в очень твердых почвах.
      Сравнительно грубый способ обнаружить силу, с которой корешок внедряется в землю, заключается в следующем: возьмем решето с крупными ячейками сетки, положим на дно настилки различной плотности — станиоль, ломти картофеля или что-либо другое. В ящик насыплем земли и посадим семена.
      Подвесив ящик достаточно высоко, увидим вскоре, способны корешки проникать сквозь те или другие сопротивления.
     
      Какая часть корешка развивает силу, необходимую для такого энергичного роста? Возьмем несколько корешков, выросших во влажной атмосфере (рис.28). Разметим их так же как размечали стебельки (рис.62). Нужно брать по одному корешку, наносить метки и сейчас же опускать в воду, где они будут продолжать расти. Для опыта лучше всего пользоваться крепкими корешками проростков конских бобов, фасоли, конского каштана или корешками луковицы лука. Установим, какая часть корешка растет быстрее всего? Долго ли продолжается быстрый рост этого участка? Куда затем перемещается эта область наиболее быстрого роста?
     
      Что защищает от повреждений нежную верхушку корешка во время энергичного прокладывания им пути в земле? Обратим внимание на предохранительный чехлик, который одевает кончик корешка. Этот чехлик лучше всего виден на корешках Commelina (обычное комнатное растение, называемое нередко «сплетни»), выросших в воде (рис.82), на главном корне проростков подсолнечника, тыквы и других. Видны ли они у других растений? Если нужно, посмотрите в лупу. Почему кончик корешка является его наиболее нежной и гибкой частью? Почему в нем не бывает укрепляющего аппарата в виде крепких древесных волокон? Не мешало ли бы присутствие этих элементов росту? Выиграл ли бы корешок от перемещения растущей области его от кончика в какую-либо другую часть его? Что случилось бы с боковыми корешками и корневыми волосками, плотно срастающимися с частицами почвы, если бы растущий участок корня лежал выше них, а не ниже на самом конце?
     
      Что происходит в случае повреждения верхушки корешка? Удалим верхушку главного корня, растущего в воде; появятся ли новые корни? Откуда появятся они и в каком направлении будут расти? Хорошо ли для растения это особое их направление?
     
     
      ГЛАВА III
      РАБОТА КОРНЯ
     
      Каковы функции корня? Подберем шесть здоровых экземпляров растений приблизительно одной величины. У трех из них на глубину сантиметра под почвою косым срезом перережем главные корни, стараясь при этом возможно меньше тревожить землю. Чтобы после операций растения не упали, их нужно заранее привязать к палочкам, воткнутым в землю. Здесь мы встречаемся с одной из весьма важных функций корня — укреплением растения в почве.1
      1 Корни луковичного лютика, моркови и многих других растений (в особенности тех, которые растут в расселинах скал или образуют розетки у самой земли), достигнув полного роста, сокращаются и втягивают растение в почву на некоторую глубину. Стебли ежевики, легко укореняющиеся почве, благодаря сокращению корней вскоре оказываются спрятанными над поверхностью земли. Понаблюдаем за такими явлениями. Важна ли растении такая способность корней?
     
      Какие корни лучше всего приспособлены для этого: прямые и глубоко уходящие в землю или поверхностные, широко ветвящиеся? Какие растения труднее всего вырвать из земли? Попробуем объяснить, отчего это так. Какие деревья во время бури легче других вырываются с корнем и почему?
      Будем ежедневно осматривать наши растения с перерезанными главными корнями и отмечать всякие ненормальные явления. Будем отмечать всякое изменение цвета, формы или положения листьев и других частей растения. На что указывают эти изменения? Перестанем на некоторое время поливать неповрежденные экземпляры растений; не проявятся ли и у них те же самые характерные симптомы? На какую функцию корня указывают эти изменения?
      В каком направлении должен расти главный корень, чтобы пап лучшим образом выполнить свое назначение? Всегда ли главный корень растет прямо вниз? Приколем размоченные семена в различных положениях к пробкам и пустим их на воду (рис.71); приколем семена так, чтобы они отчасти были погружены в воду; покроем сосуд стеклом. Несколько размоченных семян разложим в различных положениях на поверхности влажной земли и прикроем их опрокинутым стаканом; или же, разместив семена в горшке, наполовину наполненном землей, покроем его стеклом, чтобы поддерживать влажность воздуха. Если корешки изогнутся вниз, изменим положение так, чтобы корешки торчали вверх или в сторону. Будут ли они снова изгибаться книзу?
     
      Почему корень упорно продолжает направляться вниз независимо от положения, которое ему будет придано? Высказывалось предположение, что верхушка корня, будучи очень гибкой, склоняется книзу под собственной тяжестью, после чего рост и продолжается в этом направлении. Это предположение может быть проверено очень простым опытом. На блюдце наливаем ртути; к краям блюдца прикрепляем три деревянных зажима (рис.72), к которым прикалываем проросшие семена гороха (эти проростки особенно пригодны для нашей цели) с совершенно прямыми корешками длиною около 1—1,5 см; верхушки корешков должны лежать на поверхности ртути; сверх нее наливаем воды, чтобы семена были отчасти погружены в нее. Если верхушки корешков изогнутся и теперь и погрузятся в слой ртути, преодолев ее сопротивление, то предположение, будто изгибание их происходит вследствие собственной их тяжести, должно будет отпасть. Нечистая ртуть может убить корни, так как ртутные соли ядовиты; поэтому поверхность ртути следует сначала прочистить кусочком ваты, а потом промыть струей воды. Вместо ртути можно воспользоваться застывшей желатиной (одна часть желатины на пять частей воды); в этом случае уже не нужно приливать в тарелку воды, но, чтобы предотвратить подсыхание корней, тарелку надо покрыть стеклом.
     
      Что заставляет корень принимать правильное направление? Является ли этим направляющим фактором свет, влага, воздух, тепло, пища или сила тяжести? Самым простым опытом испытаем значение всех первых пяти факторов сразу. Наполним пешего до половины влажными опилками; на них положим хорошо размоченные семена и сверху засыплем слоем опилок, пивным первому, так чтобы решето было заполнено до самого верха Затем покроем опилки несколькими слоями хорошо смоченной материи или пропускной бумаги и будем поддерживать их влажность в течение всего опыта. Подвесим решето было удобно наблюдать. Воздух, свет и тепло проходят главным образом снизу, а не сверху: влага, между тем, обычно более обильная под семенами, теперь распределена равномерно сверху и снизу, то же относится и к питательным солям, растворенным в воде. Равномерное распределение опилок над и под семенами устраняет влияние их на рост корня в том или другом направлении. Если и теперь корни будут расти вниз (а стебельки вверх), то надо предположить, что они подчиняются какому-то иному влиянию.
     
      Не будет ли это сила тяжести? Как можно проверить это предположение? Что произойдет, если мы устраним влияние силы тяжести, прикрепив семена к вращающемуся колесу? Если колесо вращается с постоянной скоростью, то каждая сторона корешка будет короткое время оказываться то верхней, то нижней, причем не больше и не меньше, чем все другие. Если таким образом все части корешка окажутся по отношению к земному притяжению в одинаковых условиях, то сможет ли последнее влиять на рост корня в каком-нибудь одном направлении сильнее, чем в другом? Воспользуемся прибором, который изображен на рис.73, чтобы подойти к решению этого вопроса. Существенными частями прибора являются обыкновенные часы (будильник) и небольшой сосуд (деревянный или какой-нибудь иной) с двумя отверстиями, через которые пропускается крепкая проволока или вязальная спица. Один конец проволоки должен быть согнут под прямым углом и привязан к минутной стрелке часов. Чтобы избежать соскальзывания минутной стрелки, необходимо припаять ее к ее оси или прикрепить сургучом. Небольшие куски стеклянной трубки вставляются в отверстия сосуда в качестве опор для вращающейся проволоки. Проросшие семена прикалываются к пробкам, вращающимся вместе с проволокой. Корешки должны быть направлены в различные стороны; в сосуд наливается достаточное количество воды, чтобы семена могли погружаться в нее при каждом обороте. Покроем сосуд сверху стеклом, а на стекло положим кусок картона или материи, чтобы устранить свет. Теперь заведем часы. При этих условиях корни будут отлично расти; посмотрим, будут ли они расти попрежнему в различных направлениях или все они примут одно общее направление?1
      1 Может случиться, что корни будут развиваться совершенно в том же направлении, в котором они были приколоты к пробке; или же они будут изгибаться вследствие повреждения, под влиянием влажности, света или других причин. Если в контрольном опыте (который непременно должен быть сделан) таких искривлений не окажется, то это укажет нам на то, что направляющая сила, предотвращающая подобные искривления и заставляющая все корни расти в одном направлении, в контрольном опыте была устранена вращением колеса.
      Не даст ли нам это (в связи с предыдущими опытами) указания на то, что естественная ориентировка корней вызывается не чем иным как силой земного притяжения? Вспомним, как растут стебли. Может показаться парадоксом утверждение, что сила тяжести, заставляющая корни расти вниз, стеблям дает направление вверх; но вывод этот оказывается неизбежным.
      Сделаем еще шаг дальше и заменим силу тяжести другой силой. Этого можно достигнуть, заставляя наше колесо вращаться со значительной быстротой. Если на одну из спиц колеса надеть кусочек проволоки в виде свободного кольца и пустить колесо в ход, то кольцо будет отброшено к периферии колеса силою, которую называют центробежною. При достаточно быстром вращении колеса центробежная сила может значительно превзойти силу тяжести. Будет ли семя, быстро вращающееся на подобном колесе, направлять свои корни по направлению центробежной силы? Чтобы установить это, построим водяное колесо, изображенное на рис.74. Из тонкого цинкового листа вырежем круг около 15 см в диаметре. Надрежем его в восьми точках, и в полученные выемки вставим круглые, плоские пробки (как изображено на рис.74) и укрепим их в этом положении, плотно прижав к ним отгибы надрезов. Для оси воспользуемся спицей, с надетыми на нее двумя резиновыми пробками, по одной с каждой стороны диска, чтобы укрепить его. Пробки должны плотно прилегать к диску, чтобы обеспечить вращение его вместе с осью.
      Две вертикальные деревянные подставки прибиваем к деревянной колодке; проделываем в них два отверстия, в которые вставляем куски стеклянной трубки. Запаиваем концы их, чтобы вращающаяся внутри них ось колеса не могла выпасть. Весь прибор помещаем в раковину водопровода и в отверстие третьей деревянной подставки продеваем каучуковую трубку. В один конец этой трубки вставляем стеклянную трубочку с оттянутым концом, а другой надеваем на водопроводный кран.
      На рисунке видны подробности. При помощи клиньев можно укрепить трубку, дав ей такое направление, чтобы струя воды ударялась как раз в край круга. Струя эта должна быть настолько сильной, чтобы колесо вращалось со скоростью двух или трех оборотов в секунду. Чтобы предотвратить разбрызгивание воды, вокруг прибора устраиваем как бы палатку из куска материи. Проросшие семена (лучше всего гороха) прикалываем к пробкам со стороны, противоположной той, в которую ударяет струя воды. Если колесо быстро вращается, уже в течение первого дня станет заметным, что корни изгибаются от центра по направлению радиуса колеса, а стебельки, наоборот, вытягиваются прямо к центру его.
      Посмотрим, что произойдет, если поставить прибор так, чтобы колесо вращалось в горизонтальной плоскости. Если проростки окажутся уже чересчур крупными, заменим их свежими, с корешками длиною в 2—3 см.
      Проростки теперь будут находиться под влиянием двух сил — центробежной и силы земного притяжения.
      Окажется, что корешки примут некоторое среднее направление; продолжая, как и раньше, расти от центра колеса, они изогнутся немного к низу, тогда как стебельки примут противоположное направление.
      Опыты эти позволяют нам полагать, что сила земного притяжения и является тем фактором, который, при выходе корешка и стебелька из семени, определяет направление их роста; отсюда нам станет понятным, почему семена, независимо от того, лежат ли они на земле или в земле, безошибочно посылают стебелек и корешок в правильном направлении. Нетрудно видеть, что все это чрезвычайно важно для растения, так как чем скорее стебелек выйдет на свет и воздух, а корешок уйдет в почву, тем больше шансов, что растение переживет этот наиболее критический период жизни, связанный с большими опасностями, чем какой-либо другой. Ясно также, что земное притяжение является лучшим путеводителем, какой только может иметь растение, так как оно более постоянно и однообразно, чем какой-либо другой внешний фактор.
     
      Что случится, если корень при своем разрастании в глубину встретит сухую зону? Припомним опыт с прорастанием семян в решете с сырыми опилками (стр. 69); куда направлялись корни, которые, прорастая сквозь сетку, оказывались в сухом воздухе? Обычно они загибаются кверху, как показано на рис.75. Зависит ли это от того, что они избегают света, воздуха и т. п., или их привлекает что-то в опилках? Проверим это, несколько изменив опыт: наполним стакан на одну треть водою, завяжем сверху марлей; насыплем на нее сырых опилок, и посадим в них размоченные семена; над всем этим опрокинем вверх дном второй стакан (рис.76). Будут ли корешки и в данном случае, выйдя из опилок, возвращаться к ним назад? Различие теперь лишь в том, что воздух в стакане гораздо более влажен; в других же отношениях постановка опыта существенно не изменилась. Следовательно, корешки уходят назад в опилки благодаря лишь сухости воздуха, другими словами, они были привлечены избытком влажности в опилках. И действительно, мы хорошо знаем, что корни деревьев отыскивают под землею водоемы и сточные канавы, удаленные на сто и более метров от ствола.
      Во всех предыдущих опытах корни были в не совсем естественных условиях; мы можем приблизиться к нормальным, несколько изменив постановку, как указано на рис.77. В середину неглубокого ящика с землей, краями вровень с поверхностью почвы, вкапывается цветочный горшок, отверстие на дне которого плотно закрывается пробкой или заливается сургучом. Смочим умеренно землю, посадим в нее хорошо размоченные семена, в дальнейшем же не будем больше ее поливать, а взамен поливки нальем воду в горшок и предоставим ей диффундировать в почву. Через несколько дней исследуем наши корни, чтобы увидеть, какое направление они приняли. На каком наибольшем расстоянии от цветочного горшка будет еще сказываться его влияние на направление роста корешков? Взяв небольшой ящик (около 4 см глубиною) со стеклянным дном и насыпав землю непосредственно на стекло, мы можем наблюдать за ростом корней, не тревожа их. Но так как стеклянное дно вызывает застой воды в ящике, необходимо налить в горшок как можно меньше воды; иначе почва настолько напитается влагой, что опыт будет испорчен. Результат опыта будет зависеть отчасти от количества воды, имеющейся налицо, частью от того, будут ли корни расти в песке, глине или опилках.
     
      В каком направлении должны развиваться боковые корни, чтобы вернее и быстрее всего добраться до влажных слоев в почве? В ящик с наклонной стеклянной стенкой (рис.78), наполненный сырой землей, поместим несколько семян так, чтобы корешки их (около 2—3 см длиною) были направлены прямо вниз. Отметим на стекле1 наиболее выгодное, по нашему мнению, направление для главного корня и боковых корней, а также для мелких корневых разветвлений, отходящих от них; проследим, соответствует ли разрастание корневой системы нашим отметкам. Для устранения света стекло должно быть затянуто материей или покрыто картоном.
      1 Хорошо наводится кисточкой смесь клея и известкового раствора; белила также хорошо пристают, но сохнут гораздо медленнее; лучше всего писать по стеклу восковым карандашом (синего, красного или желтого цвета).
     
      Под каким углом отходят боковые корешки от главного корня? Меняют ли они потом свое направление? Если да, то когда? Наилучшим ли образом разрешают они задачу о направлении?
     
      Что заставляет их ориентироваться в пространстве: свет, тепло, влага, пища или земное притяжение? Свет нами тщательно устранен. Если бы направлением корешков руководили влага, тепло или пища, то мы должны были бы ожидать, что смежные боковые корни пойдут в одном и том же направлении; между тем, от главного корня они расходятся по радиусам во все стороны; мало того — корни соседних растений, встречаясь на своем пути, перекрещиваются и продолжают расти дальше во взаимно противоположных направлениях. Если так, то остается деятельной одна только сила тяжести. Мы можем проверить это очень просто. Когда боковые корни отрастут немного, наклоним ящик, как видно на рис.79. Тщательно наметим на боковой стеклянной стенке положение боковых корней, в особенности положение их верхушек. Оставим ящик в покое и будем ежедневно наблюдать. Изменят ли боковые корни свое направление? Изменят ли. его более мелкие отходящие от них корешки?
     
      Наблюдая за ростом корней вдоль стеклянной стенки ящика, мы можем случайно увидеть, как они встречаются с кусочками дерева, камешками или другими препятствиями; что делают они тогда? Наготовим препятствий из малою., или кусочков дерева, прикрепив их сургучом к стеклянной стенке ящика (рис.78) или к бокам стеклянной воронки (рис.80), прежде чем наполнить их землей. Изменят ли корни свое направление в большем масштабе, чем это нужно, чтобы обойти препятствия? Вернутся ли они к своему первоначальному пути сейчас же, как только минуют препятствия? Проследим, насколько это осуществимо, за корешками, отходящими от боковых корней, совершенно так же, как мы следили за главным корнем и за его разветвлениями.
      На главном корне, боковых корнях и корешках образуются корневые волоски; их можно видеть в изобилии на проростках редиски, развившихся на сырой земле (рис.81) или на мокрой пропускной бумаге в плошке, прикрытой стеклом для сохранения влажности воздуха.
      Иногда корни покрываются плесенью, которую пo ошибке можно принять за корневые волоски. Во избежание этого самое лучшее достать возможно чистые семена; если же это невозможно, следует сухие семена в течение нескольких минут выдержать в 5-процентном растворе формалина, а потом выполоскать в чистой воде; плошку же с сырой землей, покрытую стеклом, прогреть до выделения паров минут десять-пятнадцать; дадим ей затем охладиться и посадим семена. Стеклянную покрышку не надо поднимать до тех пор, пока не покажутся корневые волоски.
     
      Зависит ли обилие корневых волосков от количества влаги? Наполним ряд плошек землей различной влажности: от мокрой до совсем сухой. Поместим в них хорошо размоченные семена. В каждом сосуде можно регулировать влажность, приподнимая стеклянную покрышку и допуская этим большую или меньшую циркуляцию воздуха.
     
      Какова функция корневых волосков? Благодаря корневым волоскам поглощающая поверхность корней увеличивается во много раз. Длинные корневые волоски, развивающиеся на корнях отводков коммелины («сплетни») (рис.82), помещенных в воду, увеличивают поглощающую поверхность корня от пятидесяти до семидесяти пяти раз; чтобы иметь такую большую поверхность помимо корневых волосков, каждому корню пришлось бы сделаться раз в 50 или 75 длиннее или же в 7—8 раз толще.
     
      Как осуществляется корнями (и в особенности корневыми волосками) поглощение воды из почвы? Окружены ли они в почве водой? Обвяжем нижний конец обыкновенного лампового стекла кусочком марли; наполним стекло достаточно влажной землей, чтобы растение могло хорошо расти, и поставим его обвязанным концом в плошку с водой; будем следить за поднятием воды в почве. Чем заполнены промежутки между частицами почвы в начале опыта — воздухом или водой?
      Возьмем немного пропитанной влагой земли и разложим ее тонким слоем на куске бумаги. Обратим внимание на блеск каждой частицы почвы; по мере ее высыхания блеск исчезает и частицы делаются тусклыми на вид; почему? Если взять для опыта мелкий песок, весь процесс будет еще заметнее. В сырой почве вода присутствует, по всей вероятности, лишь в виде оболочек, покрывающих частицы почвы, а пространства между ними заполнены воздухом; только в почве, переполненной влагой, и эти промежутки между частицами более или менее заполнены водой.
      Чтобы понять, каким образом корни поглощают воду из почвы, нужно разобраться сначала в том, что такое почва.
      В первую очередь поставим вопрос: из чего состоит почва? Возьмем горсть земли, разотрем ее хорошенько и, смешав с водой, приготовим род теста. Положим его в стакан, дольем водой, закроем ладонью и, хорошенько взболтав, дадим затем отстояться, ока твердые частицы не осядут на дно. Присмотримся к осадку: на дне стакана лежит крупнозернистая масса — песок, над ней более тонкие частицы, представляющие, главным образом, глину; самые мелкие частицы глины остаются взвешенными в воде и делают ее мутной. На поверхности воды плавают мелкие растительные остатки, которые в таком разложенном состоянии получают название перегноя. Эти три составные части почвы встречаются в ней в самых различных соотношениях; знакомство с ними весьма важно, так как от них зависит плодородие почвы. Более полного разделения составных частей почвы можно достигнуть следующим образом: снимаем с поверхности воды растительные остатки, стакан с почвой взбалтываем снова; мутную воду сливаем через полотно. На почву наливаем еще воды, снова взбалтываем, мутную воду опять сливаем и повторяем это до тех пор, пока не будет отделена вся глина; на дне стакана останется один только чистый песок.
      Еще более полное разделение достигается при помощи сифона: из бака с водой проводим при помощи гуттаперчевой трубки воду в сосуд с землей; во время промывания землю необходимо все время перемешивать какой-нибудь палочкой; сила струи регулируется зажимом, надетым на трубку. Под первым сосудом помещаем внизу второй большего диаметра; в него выливается избыток воды из первого сосуда. Пустим сначала слабую струю воды; она унесет во второй стакан лишь самые мелкие частицы почвы. После того как все они будут вымыты и из сосуда начнет сливаться совершенно чистая вода, уберем нижний сосуд и, подставив вместо него другой, усилим струю. Продолжая таким образом и дальше, можно разделить землю на сколько угодно порций, в каждой из которых размеры частиц будут колебаться в определенных пределах. Большое значение имеет время, в течение которого происходит оседание частиц на дно сосудов в различных порциях отмыва; проследим и отметим его.
     
      Песок. Песок состоит из более крупных частиц, чем глина, в чем легко убедиться на только что описанном опыте: диаметр его частиц обычно составляет около 0,25 мм; бывают и более крупные частицы. Песчаные почвы называются обыкновенно «легкими», потому что их легче обрабатывать, несмотря на то, что литр (1000 см3) сухого песку весит от 1600 до 1750 г, тогда как литр сухой глины весит только 1100—1300 г. Проверим это на деле. Песчаные почвы мягче, рыхлее, теплее и суше, чем глинистые. Чистый песок не содержит питательных веществ для растений; он образуется при разрушении кварцевых горных пород: самый чистый песок состоит из одних лишь частичек кварца, представляющих характерный вид под микроскопом. Чтобы рассмотреть песок под микроскопом, надо подышать на предметное стекло, насыпать песку на него и повернуть стекло ребром кверху, тогда все песчинки ссыпятся, за исключением нескольких, приставших к стеклу. Далее поступают обычным путем: направляя зеркалом пучок света на песок, рассматривают его в проходящем свете, а отвернув зеркальце — в отраженном, на темном фоне; нужно пользоваться одним малым увеличением, так как при большом увеличении слишком легко поцарапать объектив твердыми песчинками.
     
      Глина. Глина состоит из частиц, имеющих обыкновенно меньше 0,01 мм в диаметре; они легко прилипают друг к другу и к частицам песка, образуя сложные частицы или крупинки почвы, которые могут быть гораздо больших размеров, чем песчинки Различные типы глинистых почв зависят от большего или меньшего сцепления глинистых частиц между собою и от содержания в них песку. При высыхании глина образует твердую, компактную массу, через которую не могут пробиваться корни растений. Поглощая воду, глина превращается в жирную, липкую массу, 1 непроницаемую для воды и непроходимую для корней. В таком состоянии она может уплотняться и дальше под влиянием химических агентов и давления и превращаться в твердую горную породу. Твердые песчаники могут получиться при уплотнении песчаной почвы. Глинистые почвы, вообще говоря, — почвы тяжелые, плотные и холодные; вследствие первых двух качеств их трудно обрабатывать, а последнее свойство их зависит от большего содержания в них воды, чем в песчаных. Глина содержится обыкновенно во всякой почве, богатой питательными веществами; это связано с процессом разрушения горных пород, заключающих в себе полевой шпат. Рассмотрим сухой порошок глины под микроскопом: будут ли видны склеенные между собою частицы (аггрегаты их)? Разнообразная ли у них окраска? Присмотримся к ним повнимательнее. Опытный глаз легко различает между черными частицами роговой обманки коричневатые частицы слюды и светлые частицы кварца и полевого шпата; последние различаются друг от друга по форме.
     
      Перегной. Присмотримся к перегнившей листве и постараемся узнать ее свойства. Положим немного под микроскоп; нагреем небольшое количество на лопаточке до красного каления; какое произойдет изменение? Проделаем то же самое с каком-нибудь темной почвой: изменит ли она при этом цвет? Самый простой способ удалить перегной из почвы — хорошенько прокалить ее. Этот опыт показывает, что темной окраской почва обязана исключительно перегною. Легкая горючесть перегноя напоминает нам о происхождении торфа и каменного угля, образовавшихся из перегнивших растений. Перегной придает почве рыхлое, пористое строение, какое мы видим у перегнивших листьев; он удерживает в себе очень большое количества воды (почти вдвое больше собственного веса) и богат питательными для растений веществами. Он часто накопляется в лесах на значительную глубину. В обыкновенных почвах перегной, как правило, доходит до такой глубины, на которую обыкновенно проникают корни; весь этот слой почвы рыхлее и окрашен темнее, чем лежащая под ним подпочва, лишенная перегноя.
      Смешивая в определенном количественном соотношении перегной, песок и глину, можно получить почву любой структуры и любой степени плодородия. Садоводы практикуют это в широких размерах, земледельцы — в значительно меньших. У садоводов для различных целей употребляются различные почвенные смеси. Так, для растений, сильно нуждающихся в воде, они готовят глинистый перегной. Для растений, довольствующихся небольшим количеством воды и легко загнивающих при избытке влаги, вроде кактусов, идет песчаная почва. Для папоротников подходящей оказывается почва, содержащая избыток перегноя. Для молодых растений оказывается более пригодной рыхлая, пористая почва, заменяемая более тяжелой, когда растения подрастают. Таким образом садоводам удается в небольших горшках выращивать растения, на которые земледельцу приходится затратить обыкновенно в тысячу раз больше земли. Земледелец значительно более ограничен в этом отношении, хотя и он постоянно подмешивает к земле перегной, запахивая в почву солому, навоз или зеленое удобрение; в случае необходимости и в полевом хозяйстве прибавляют в почву глину, песок или золу.
      Какая почва будет лучшей для черенков или отводков? Почему? Какие хлебные растения требуют легкой почвы, какие — тяжелой? Распределим почвы нашей местности согласно следующей схеме: (...)
      Красный или желтый цвет почвы зависит от присутствия железа; черный — от перегноя. Отметим разницу в урожаях, получаемых на различных почвах в нашей местности. Исследуем эти почвы под микроскопом (как выше описывалось). Ознакомимся, насколько возможно, с их строением и с условиями их образования.
     
      Как образуется почва? Почва может образоваться за счет всякой каменной породы. Постоянно разрушаясь, утесы и скалы мало-помалу изменяются, превращаясь в почвенный слой. Среди факторов, способствующих этому превращению, отметим: 1) механическое воздействие текучей воды, льда и ветра; 2) колебания температуры; 3) химическое воздействие воздуха и воды; 4) влияние растений и животных. Остановимся несколько на знакомстве с этими факторами. Присмотримся к выветриванию горных пород где-нибудь в окрестностях, а затем обратим внимание и на разрушение строительных материалов (камней, кирпичей, цемента, известки); какой строительный материал разрушается легче всего? Почему? На горных склонах и обрывах холмов можно наблюдать первые шаги образования почвы из каменных пород, подстилающих ее; о такой почве говорят, что она образуется на месте. В долинах же почвы обыкновенно являются наносами, занесенными сюда с гор и холмов льдами или водою (аллювиальные почвы). Потоки воды постоянно уносят с собой некоторое количество почвенных частиц, которые осаждаются там, где течение становится замедленным. Это нетрудно наблюдать в каждой реке и даже в ручейках, образующихся во время сильного ливня.
      Познакомившись несколько с природой почвы, постараемся теперь узнать, каким образом удерживает она в себе почвенную воду.
     
      Какова судьба дождевой воды, упавшей на землю? Наполним песком ящик, сантиметров 50 шириною и 10 глубиною. Сверху положим слой сырой глины; тщательно разгладим ее, чтобы не было трещин, и покроем ею и наружные края ящика, чтобы совершенно закрыть песок. Нальем воды в обыкновенную садовую лейку и понемногу станем поливать поверхность глины.
      Вытекающую из ящика воду будем собирать в достаточно широкий кусок брезента, помещенного под ящиком. Скоро ли вода просочится? Сколько ее задержится? Положим на глину слой влажной ваты (можно взять также опилки или торфяной мох) и повторим опыт. Затем снимем глиняный слой и повторим опыт с ватой и без ваты. Сравним, если удастся понаблюдать, сколько дождевой воды сбегает с поверхности следующих почв: с глинистой почвы без растительного покрова; с песчаной почвы без покрова; с почвы, покрытой торфом; с почвы, покрытой высокими травами или другими растениями; с почвы, покрытой кустарниками или деревьями.
      Существует мнение, что можно избежать разлития больших рек, если не вырубать лесов у истоков рек и речек. А какие громадные убытки приносятся этими ежегодными наводнениями!
      Если нельзя вновь облесить истоки, то надо всячески поддерживать естественный рост кустарников и перелесков, предупреждая лесные пожары, не допуская пастьбы скота и т. п. Такая растительность предохраняет не только от наводнений, но и от смывания почвы с холмов и склонов гор. Хорошая полевая почва может быть окончательно обесценена такими смывами, а поправить результаты размывов чрезвычайно трудно, а иногда и прямо невозможно.
      Почвенные воды можно разбить на три группы: 1) на свободную воду, просачивающуюся вниз сквозь почву под влиянием силы тяжести; 2) капиллярную воду, задерживающуюся в капиллярных промежутках между частицами почвы; она уже не зависит в перемещениях своих от земного притяжения, передвигаясь кверху или в других направлениях, туда, где почва суше, и З) гигроскопическую воду, в виде оболочек плотно облекающую частицы почвы; эта вода не может перемещаться, подобно капиллярной воде, и удаляется в виде пара только нагреванием до точки кипения воды; самая сухая из «воздушно-сухих» почв содержит значительные количества гигроскопической воды.
     
      Какие почвы наиболее быстро пропускают сквозь себя воду? Какие, наоборот, задерживают больше всего воду после дождя? Наполним два ламповых стекла (как описано выше) одно глиной, другое — песком и поставим их каждое в свою плошку. Нальем одинаковые количества воды в стекла, следя за тем, чтобы не пролить ее, и посмотрим, через какое из стекол вода просочится скорее? Почему же так? В какой почве крупнее частицы?
      В какой почве больше промежутки между частицами? Можно ли этим путем объяснить разницу в быстроте просачивания? Известно, что слой дождевой воды в 25 см высотою просачивается в глинистой почве на глубину 10 см, а в песчаной на 15—20 см. Какой вывод можно сделать из этого обстоятельства? Мешает ли просачиванию воды воздух, находящийся в почве?
     
      Куда девается дождевая вода, просочившаяся сквозь почву? Не наблюдается ли хотя бы частичный подъем ее назад кверху, когда поверхность почвы начинает высыхать? Возьмем изогнутую трубку (рис.83) с одним коленом в 45 см в длину, а другим около 10 см. Вложим кусок влажной ваты в основание длинного колена и наполним его затем глиной, а длинное колено второй такой же трубки — песком. Наденем на них воронки, как изображено на рис.84, и будем наливать в них воду до тех пор, пока вода не просочится в меньшее колено; снимем тогда обе воронки и на свободную поверхность воды в коротких коленах трубок нальем несколько капель масла, чтобы устранить тем самым испарение. В начале опыта высота воды в обеих трубках должна быть приблизительно одинакова; приклеим к ним полоски бумаги, точно отметив ими уровень воды. Если в коротком колене трубки уровень воды начнет опускаться, то это покажет нам, что вода, просочившаяся через почву вниз, стала снова передвигаться кверху. В какой из трубок этот процесс пойдет быстрее? Можно ли ускорить это явление перенесением приборчиков на солнце? Почему? Часто на глубине одного-двух метров от поверхности почвы залегает пласт гравия; как повлияет он на передвижение воды в почве? Насыплем немного гравия в нашу трубку и отметим результат.
      Чтобы задержать влагу в почве, земледелец прибегает к тщательной обработке своих полей, при которой поверхностный слой почвы разрыхляется и тем самым препятствует испарению воды, а также — к мульчированию, т. е. прикрыванию поверхности почвы соломой, мертвыми листьями, навозом и т. п. для предупреждения испарения. Возьмем четыре ламповых стекла (рис.85), плотно закроем их снизу пробками и наполним хорошо смоченной почвой (предварительно хорошенько перемешав ее, чтобы получить совершенно однообразную массу). В первое стекло поверх почвы насыплем слой сухих опилок в 5 см толщиною (а); в другое насыплем такой же слой просеянной сухой почвы, не уминая ее (б); в третье посадим пшеницу (в), а четвертое оставим для контроля (г). Взвесим каждое из них и каждую неделю будем повторять взвешивание. Которое потеряет больше всего воды? Если последнее, то почему?
      При обработке почвы верхний слой ее разрыхляется и становится суше; в таком виде он играет роль наших опилок, препятствуя испарению, благодаря тому, что при своем крупнокапиллярном строении он не может поглощать воды от нижеследующих слоев почвы с более мелкими капиллярными пространствами. Факт этот нетрудно иллюстрировать следующим примером: сухой кирпич с легкостью всасывает воду из мокрой губки, но сухая губка не в состоянии насосать воды из мокрого кирпича; иначе говоря, уплотнившаяся поверхность почвы энергично будет отнимать воду от нижележащих ее слоев, подобно кирпичу, высасывающему губку досуха. Нередко можно наблюдать, что на хорошо вспаханной земле след от телеги или от ноги остается еще влажным, тогда как кругом почва начинает уже подсыхать. В этих местах особенно пышно разрастаются сорные травы, так каК уплотненная почва капиллярами своими непосредственно связана с лежащими внизу сырыми слоями. Насколько верхний, рыхлый, сухой слой земли сохраняет влагу в почве, видно из рис.86, иллюстрирующего летний прирост двух рядом стоявших деревьев; все условия роста у них были одинаковы, кроме одного: под одним деревом почва подвергалась рыхлению, а под другим нет.
      Необходимо поддерживать пористость и сравнительную сухость поверхностного почвенного слоя, разрыхляя его, как только на нем начинает образовываться плотная корка. Этот слой не только значительно уменьшает испарение, но оказывается легко проницаемым для воздуха (задерживаемого плотной коркой). Он предохраняет вместе с тем почву от быстрого охлаждения ночью и от глубокого промерзания зимою (ту же роль играет и снежный покров). Он препятствует, затем, сбеганию дождевой воды с поверхности. Ясна поэтому вся важность ходячего совета: «поливайте ваш сад мотыгой»,— т е. когда дождевая вода просочится в землю, промотыжьте ее, чтобы разбить уплотнившуюся корку и созидать рыхлый поверхностный слой. (Какая связь существует между испарением почвы и образованием росы? Опрокинем стакан и поставим его на ночь на сырую почву. Найдем ли на утро росу на стакане? Почему роса образуется обыкновенно только ночью и обильнее в отсутствие ветра и облаков?)
     
      Вся ли дождевая вода, просочившаяся в почву, поднимается снова кверху? Как образуются родники? Насколько нужно углубиться, чтобы добраться до влажной почвы, т. е. до такой, в которой все промежутки заняты водой, а не воздухом? Слой этот носит название водоносного; можно ли с полной достоверностью судить о положении его по стоянию воды в колодцах? С какой глубины в почве вода поднимается кверху? Возьмем стеклянную трубку около двух метров длиною или составим ее из коротких звеньев, соединенных каучуковыми перемычками. ^Наполним ее высушенной и истолченной в порошок глиной и опустим нижним концом в воду; пройдет несколько недель, прежде чем вода подымется доверху. По глине вода подымается выше, чем по песку, потому что промежутки между частицами в ней меньше, но выше двух метров и она, невидимому, не может поднять влагу.1
      1 Самый тонкий ил может поднять воду на высоту свыше трех метров; но, конечно, лишь очень медленно.
      Поэтому-то вся вода, просочившаяся на полтора-два метра ниже корней какого-нибудь растения, потеряна для него навсегда. Сырая почва подымает воду быстрее, чем сухая, но не может все-таки поднять ее выше.
      Попробуем узнать все, что сможем, относительно высоты грунтовых вод в нашей местности в различные времена года. Следуют ли они точно за поднятиями и понижениями земного рельефа? Насколько они поднимаются и опускаются ежегодно? Какая глубина грунтовых вод наиболее пригодна в хозяйстве? Помогает ли поднятие их оттаиванию земли весною?
      Из всего предшествовавшего следует, что во влажной (но не мокрой) почве с хорошими условиями для роста растений вода присутствует в виде капелек, ютящихся в промежутках между соседними частицами почвы (см. рис.87, который изображает почти совершенно сухую почву); кроме того, она покрывает частицы почвы тонкими оболочками. Все же остальные промежутки заполнены воздухом; благодаря воде частицы почвы склеиваются друг с другом, подобно двум смоченным стеклянным пластинкам или волоскам мокрой кисточки.
      Соотношения между частицами почвы и корневыми волосками мы можем себе представить с помощью рис.88, на котором изображены частицы почвы, окруженные водою, отмеченной черными контурами; здесь изображена наиболее влажная почва, в которой еще возможен рост растений. Тут и там встречаются пузырьки воздуха (светлые пятна), которые снабжают корни кислородом. Корневые волоски поглощают воду, приходя с нею в соприкосновение; это приводит к передвижению воды от соседних частиц, не находящихся в непосредственном соприкосновении с корневыми волосками. Таким образом каждый корневой волосок высушивает землю на некотором протяжении вокруг себя. Поглощенная вода по корневому волоску и нежной внешней части корня — его коре — пробирается к древесине, лежащей в центре (на рисунке видны четыре группы толстостенных клеток), и по сосудам поднимается в стебель (четыре группы тонкостенных клеток, чередующихся с древесиной, составляют луб; центр, окруженный древесиной и лубом, называется сердцевиной).
     
      Плотно ли присасываются корневые волоски к частицам почвы? Положим несколько хорошо размоченных семян (особенно хороши для этого семена редиски) на поверхность мелкого влажного песка в чашке; чтобы они не высыхали, покроем сверху стеклом. Через два или три дня корни покроются толстым войлоком блестящих белых корневых волосков. Как только они придут в соприкосновение с частицами песка, они сейчас же плотно пристанут к ним. Попробуем приподнять семена; подымутся ли вместе с ними приставшие к ним частицы? Какой величины песчинки могут быть таким образом подняты? Если кусочки оказываются слишком большими, чтобы быть поднятыми, отделяются ли от них тогда корневые волоски или отрываются от корня, оставляя часть, приставшую к почвенной частице? Какой вывод можно сделать из этого относительно прочности скрепления?
      В сухой почве вода распределена в виде бесчисленных маленьких резервуаров, которые и должны быть опорожнены корневыми волосками. Так как вода очень плотно пристает и к частицам почвы, необходимо употребить некоторое усилие, чтобы отделить ее от них. Из резервуаров вода может быть извлечена также лишь со значительным усилием.
     
      Каким же образом корневые волоски оттягивают воду, приставшую к частицам почвы? Казалось бы, что внутри них должны быть вещества, притягивающие воду, подобно тому как сахар притягивает воду сквозь скорлупу грецкого ореха или сквозь животный пузырь. В некоторых случаях мы можем уже на вкус убедиться в присутствии в корнях сахара (в моркови, пастернаке, свекле и др.); применяя химические реактивы, мы сможем найти во всех корнях сахар или другие вещества, способные притягивать воду. Следовательно, корневой волосок представляет собою длинный, замкнутый мешочек (который можно видеть в лупу или под малым увеличением микроскопа), содержащий вещества, которые притягивают воду.
      Мы можем легко приготовить искусственный корневой волосок1 из какой-нибудь перепонки, легко пропускающей воду и
      1 Искусственные корневые волоски могут быть сделаны и из выдолбленного корня моркови или из цельного яйца, выдержанного в уксусе для растворения твердой скорлупы, но лучше избегать живых элементов и составлении прибора, чтобы резче подчеркнуть физическую сторону явления.
      непроницаемой для сахара; такими являются бычий или свиной пузырь или пергаментная бумага; наиболее подходящей, пожалуй, будет пленка, прилегающая к скорлупе куриного яйца. Выпустим содержимое куриного яйца через маленькое отверстие, сделанное на одном из концов; скорлупу положим в стакан со слабой кислотой или
      уксусом, вставим внутрь первого стакана другой, чтобы удержать скорлупу от всплывания. Когда скорлупа растворится, прикрепим пленочку к стеклянной трубке (около 5—6 мм в диаметре), как изображено на рис.89; чтобы пленка крепче держалась на трубке, ее плотно прикручивают тремя или четырьмя оборотами бечевки или резиновой ленты.
      Опустим трубочку в воду, осторожно надуем ее, чтобы убедиться в отсутствии отверстий. Нальем в трубку достаточно крепкий раствор сахара, чтобы он стоял несколько выше места прикрепления оболочки к трубке. Погрузим оболочку в воду, заметив высоту сахарного раствора в трубке. Если искусственный волосок начнет поглощать воду, то мы заметим это по поднятию жидкости в трубке.
      Быстро ли поднимается она? До какой высоты? Мы уже знаем, что поглощение воды должно вызвать давление внутри замкнутого искусственного корневого волоска. В настоящих корневых волосках давление возникает тем же самым путем.
      Что случится, если мы захотим извлечь воду из искусственного волоска погружением его в раствор сахара гораздо большей крепости, чем та, которая имеется внутри него? Насыплем в стакан сахар и будем размешивать его до тех пор, пока не получится очень густой сироп; что произойдет тогда с жидкостью в грубке? Проделаем такой же опыт с корневыми волосками; прибавим к воде, в которую погружены проростки с хорошо развитыми корневыми волосками, столько сахара, чтобы получился очень крепкий раствор. Упругость волосков обязана очевидно (подобно упругости надутого шара или велосипедной шины) давлению изнутри; это давление происходит вследствие поглощения воды; если мы удалим эту воду, то корневые волоски спадутся и сделаются вялыми.
      Так же как и в опыте с семенами, присутствие в почве веществ, притягивающих воду (солей и др.), задерживает поглощение ее корнями; подобный случай наблюдается в широких размерах по морским берегам (с солоноватой водой в почве) и в солончаках.
      Чтобы корни могли свободно развиваться в почве и поглощать из нее воду, необходимо соответственное физическое ее строение, иначе говоря, почва должна быть «спелой», т. е. достаточно рыхлой и рассыпчатой. Это и достигается путем ее обработки.
     
      В чем же состоит сущность хорошей обработки почвы? Для этого требуется: 1) поддерживать определенный размер почвенных частиц, 2) поддерживать циркуляцию воздуха в почве.
      1. Размер почвенных частиц играет очень важную роль. Если они слишком велики, то корни располагают сравнительно небольшою поверхностью для своей растворяющей деятельности. Предположим, что при обработке нам удастся разбить их настолько, что диаметр их уменьшится раз в десять; тем самым мы более чем в десять раз увеличим и поверхность, доступную для работы корней, и, следовательно, значительно повысим возможность успешного роста для растения. Сквозь слишком крупнозернистую почву не только чересчур быстро просачивается вода, но она оказывается и неспособной поднять влагу по капиллярам на сколько-нибудь значительную высоту от уровня грунтовых вод. С другой стороны, почва со слишком мелкими частицами оказывается уже непроницаемой для воды и совершенно поэтому неспособна поддерживать произрастание растений; таковы почвы из тончайших отмученных глинистых или иловатых частиц. Мы видели уже, кроме того, что образование сравнительно крупных частиц при обработке почвы позволяет сохранить влагу в почвенном слое, предохраняя ее от поверхностного испарения.
      2. В почве осуществляется постоянное медленное передвижение воздуха, благодаря колебаниям атмосферного давления, попеременно то вгоняющим его в почву, то высасывающим его из нее; подчас явление это настолько резко выражено, что воздух, вырываясь из нижних слоев почвы и пробиваясь сквозь 90
      ключевые воды, производит громкий свистящий шум. Но тем не менее, чтобы обеспечить хороший урожай, необходимо при обработке перемешивать почвенный слой именно для того, чтобы создать лучший доступ воздуха. О громадном значении воздуха, как фактора, вызывающего существенные химические изменения в почве, мы теперь уже достаточно осведомлены; об этом мы поговорим дальше.
      Необходимость в притоке воздуха может быть показана очень наглядно: поставим горшок с растением в ведро с водою так чтобы вода немного закрывала поверхность почвы. Будем изо дня в день следить за внешним обликом растения.
      Если в летнее время луга, засеянные люцерной, окажутся залитыми водой дня на два или на три, то растения начинают желтеть и умирают. Проследим, если представится случай, за судьбой подвергшихся наводнению лугов или садов. Плотная корка на поверхности почвы исключает доступ воздуха. Мостовые улиц и тротуары, затрудняя приток воздуха, часто причиняют вред деревьям; поэтому лучше оставлять вокруг них небольшие открытые участки почвы, чтобы ее можно было проветривать постоянным рыхлением. Нередки, однако, случаи, когда у ив и разных других деревьев, растущих по берегам рек, корни целиком погружены в воду или в почву, пропитанную водою; на первый взгляд это будто противоречит тому, что мы говорили о необходимости притока воздуха к корням. Но в данном случае корни погружены в проточную воду и поэтому могут пользоваться хотя и небольшим, но постоянно обновляющимся количеством воздуха, растворенного в воде. В почве, пропитанной застойной водой, уже нет вентиляции, и первоначальный запас воздуха быстро истощается. В такой почве корни не только не могут дышать, но возникает и ряд химических процессов, вредных для высших растений. Но, кроме того, корни различных растений несомненно обнаруживают различную потребность в кислороде. Поэтому на заболоченных почвах мы находим совсем особую растительность.
      Для того чтобы достигнуть хорошей обработки почвы, прибегают к вспашке и поверхностному рыхлению (бороньбе) почвы. Результат пахоты в его идеальном виде изображен на рис.90, на котором различная плотность или компактность почвы помечена различными тенями (точки не надо принимать за отдельные частицы почвы или их аггрегаты). Верхняя корка (к) становится иногда очень твердой как от высушивания ее солнцем и прибивания дсждем, так и от отложения солей, которые накопляются в почве после испарения воды. В почвах, изобилующих солями (в солончаках), они выкристаллизовываются на поверхности в виде белой корки. Это явление можно иллюстрировать таким образом: налить слабого раствора эозина или положить щепотку поваренной соли на дно стакана, наполнить его мокрым песком и поставить на несколько дней на солнце.
      Как видно на рисунке, чем дальше от поверхности, тем рыхлее делается почва, но только до известной глубины, после плотнее по мере приближения к подпочве.
      Плуг подрезает слой земли и переворачивает его; при идеальной вспашке вывороченный пласт должен оказаться вполне разрыхленным. Если внимательно присмотримся к нему, окажется, что он разбит на небольшие, округлые комочки, как видно на рис.91. Каждый из этих комочков состоит из массы мельчайших частичек почвы, как изображено на рис.92, представляющем сильно увеличенную почвенную крупинку. Частицы почвы спаяны между собою водяными прослойками, подобно двум стеклянным пластинкам или волоскам мокрой кисточки. Если кисточка высыхает или если погрузить ее в воду, волоски ее расходятся; то же самое происходит и с почвенными частицами.
      При разрыхлении почва перемешивается с воздухом. Нетрудно заметить, что поверхность вспаханной почвы значительно выше чем невспаханной; при обработке между частицами почвы образуются промежутки, благодаря которым значительно увеличивается общий объем почвы. Эти промежутки заполнены воздухом; поэтому по увеличению объема почвы мы можем судить и о количестве воздуха, примешанного к почве при вспахивании.
      Поверхностная обработка почвы заканчивается бороньбой, следующей за вспашкой; затем земледелец засаживает поле растениями, размещая их рядами, отстоящими друг от друга на достаточном расстоянии, для того, чтобы можно было продолжать междурядную обработку культиватором. Этим достигается троякая цель: уничтожение сорных трав, разрыхление и проветривание почвы и поддержание поверхностного слоя в разрыхленном виде.
      Очень важно не обрабатывать орудиями чересчур мокрой почвы, потому что тогда в крупинках почвы наблюдается склонность распадаться на составляющие их мельчайшие частицы, из которых и образуется затем тестообразная масса, непроницаемая для воды; это легко проверить, если замесить с водою кусок мокрой глины. Такие почвы называют заиленными; они обладают свойством скоплять на своей поверхности воду; дно этих лужиц обыкновенно выстлано слоем глинистых частиц; в результате и образуется непроницаемый для воды слой почвы.
      Причинами, вызывающими заиление почвы, являются до известной степени: прибивание дождевыми каплями, высушивание солнцем и отложение солей при испарении. Затенение почвы слоем навоза предотвращает их действие; этим объясняется также, почему растительные покровы поддерживают в хорошем состоянии почвы лугов, естественных пастбищ, лесов и т. д.
      Интересно отметить, что заиление почвы вызывается иногда и обработкой слишком сухой почвы; в этом случае получается тонкий порошок, который, будучи смочен, превращается в вязкое тесто.
      Заиленную почву можно улучшить, если ее смешать с навозом, обожженной глиной, соломой, с золой или песком. Проверим это на опыте. Удобрение известью также весьма благоприятно, так как оно способствует образованию комковатого строения почвы.
      Структура почвы играет не менее важную роль, чем содержание в ней питательных веществ; удобрение может оказаться почти бесполезным, если почва плохо обработана.
     
      Сколько воды должно содержаться в почве, чтобы рост растений совершался наилучшим образом? Наполним землею пять банок; в первую ежедневно будем подливать по пятнадцати кубических сантиметров воды; во вторую — вдвое меньше; в третью — вдвое меньше, чем во вторую, и т. д. В каждую из них посадим одинаковое число семян пшеницы или какого-нибудь другого растения. Через две или три недели между проростками обнаружится большая разница: получавшие слишком много воды не вырастут за недостатком воздуха; получавшие слишком мало воды будут страдать от засухи. Одна из средних по количеству воды банок и будет той, где развитие растений пойдет лучше всего. Сколько процентов воды содержится в этой почве? Чтобы узнать это, взвесим образчик этой почвы и высушим его затем в печке. Ради практических целей мы можем подойти к вопросу с другой стороны и спросить: сколько воздуха должно содержаться в почве? Легче всего получить ответ, если вставить тонкую трубочку до самого дна почвы, соединить ее с воронкой и наливать воду (из сосуда, содержащего отмеренное количество воды) до тех пор, пока уровень ее не сравняется с поверхностью почвы. Так как вода вытесняет воздух, то по объему вылитой из сосуда воды можно приблизительно судить о количестве воздуха, содержащегося в почве; объем воздуха легко сравнить с общим объемом почвы.
      При поливке растений в горшках, садах и при орошении в широком масштабе важно знать количество воды, которое при этом необходимо употребить. К сожалению, это не всегда в должной мере учитывается. Для одной и той же почвы, для одних и тех же культур один пользуется вдесятеро большим количеством воды, чем другой; комнатные растения гибнут гораздо чаще от неразумной поливки, чем от каких-нибудь других причин. Наибольший вред причиняет чрезмерная поливка, так как при этом не только затопляются корневые системы растений, но и нарушается благоприятная комковатая структура почвы. Где это возможно, орошение должно производиться посредством подземных или дренажных труб; корни при этом будут получать воду И воздух именно там, где они им нужны; и если вместе с тем поддерживать разрыхленность поверхностного слоя почвы, то почти и не будет убыли от испарения. Этот метод применяется в оранжереях и больших садоводствах. Доказано, что при такой системе орошения, применяемой и под открытым небом, требуется только двадцатая часть того количества воды, которое приходится употреблять обыкновенно; и в то же время сохраняется комковатая структура почвы, потому что поверхность земли остается доступной для рыхления.
      Количество воды в почве, потребное для наилучших результатов культуры, должно несколько вариировать в зависимости от обстоятельств (для некоторых растений требуется больше воды, чем для других). В общем почва должна содержать не более 60% того количества воды, которое она могла бы вместить, т. е., по крайней мере, две пятых промежутков между частицами почвы должны быть заняты воздухом. Влагоемкость почвы определяется так: берут небольшую воронку, выкладывают ее изнутри влажной фильтровальной бумагой, насыпают в нее, не очень плотно, исследуемую сухую почву и затем насыщают водой. Закрыв воронку сверху стеклом для защиты от испарения, дают стечь избытку воды в течение нескольких часов, затем вываливают мокрую почву из воронки в заранее вывешенную эмалированную чашку или жестянку из-под консервов и определяют вес насыщенной водой почвы. Помещают затем жестянку на водяную баню, сушат до постоянного веса и определяют вес сухой почвы. Разность между первым и последним взвешиванием даст вес удержанной почвой воды, а, разделив ее на сухой вес и умножив на 100, получим полную влагоемкость почвы, выраженную в процентах сухого веса.
      Сравним влагоемкость песка, глины и перегноя (листовой земли).
      К корням растений, растущих в горшках, воздух проникает не только сверху, но и сквозь, стенки горшка. Насколько они проницаемы для воздуха, нетрудно видеть, если приклеить кусочек горшка к стеклянной трубке и дальше поступать так, как показано на рис.29, а еще проще воспользоваться воздушным насосом и выкачать воздух. Чтобы воздух мог свободно проникать в почву, надо горшок время от времени обмывать снаружи, для сохранения чистоты и пористости его стенок.
      Чтобы почву поддерживать в цветочном горшке в хороших условиях для культуры, не надо слишком часто поливать ее; чучше сразу полить ее обильнее (или погрузить горшки на время целиком в сосуд с водой). Хорошее правило — поливать комнатные растения приблизительно раз в неделю, а в сомнительных случаях откладывать поливку до тех пор, пока горшок при ударе не будет издавать глухого звука. Частое приливание небольших количеств воды ведет к смачиванию только поверхностного слоя почвы, а дно горшка остается сухим. С другой стороны, слишком большое количество воды лишает корни воздуха и может явиться причиной их загнивания. Поставим опыты с некоторыми комнатными растениями, чтобы определить, какое количество воды необходимо для каждого из них.
     
      Как можно регулировать влажность почвы? Мы можем ответить на этот вопрос, вернувшись к тому, о чем уже шла речь. 1) Уменьшения влажности можно добиться при помощи водосточных канав или подземных дренажных труб или вспахивая почву, без последующей бороньбы, что также способствует высушиванию; 2) увеличение влажности достигается поверхностным разрыхлением почвы, которое препятствует сбеганию дождевой воды и сильно задерживает испарение ее, поддержанием комковатой структуры почвы, прибавлением перегноя, искусственным орошением. При прочих равных условиях урожай хлебов прямо пропорционален количеству полученной воды в пределах, о которых говорилось выше.
     
      Насколько совершенно используют корни почвенную влагу? Этот вопрос можно выяснить, если осторожно снимать землю слой за слоем, или, еще лучше, если рядом с растением вырыть глубокую канаву или яму и струею воды осторожно смывать землю с корней. Корни кукурузы, ячменя и другие, исследованные таким образом, представляют собою густое сплетение, простирающееся до двух метров в глубину. При такой корневой системе каждый кубический сантиметр почвы фактически эксплоатируется одним, несколькими, а иногда и очень многими корнями. По приблизительным вычислениям, в корневой системе трех хорошо развитых экземпляров кукурузы длина корней в общей сложности превышает один километр, не считая корневых волосков.
      Вычисление производилось так: вырезывался куб земли, каждая сторона которого равнялась одному метру; если земля изобиловала корнями, то принималось, что каждый кубический сантиметр земли в среднем содержит лишь один линейный сантиметр корней. При действительном измерении всей корневой системы одного экземпляра тыквы длина корней выражалась цифрой в 25 км (не считая корневых волосков); общий ежедневный прирост этой корневой системы должен был равняться 300 м.
      Распределение корней обыкновенно соответствует распределению ветвей. Так, «питающие корни» деревьев, т. е. те тонкие корешки, главная функция которых — поглощать воду, располагаются под кончиками ветвей, с которых капли дождя и осы скатываются прямо на корни. Это же справедливо по отношению ко многим кустарникам и травянистым растениям. Имея эти общие факты в руках, любопытно ознакомиться с некоторыми частными случаями, касающимися в особенности деревьев и хлебов нашей местности. Интересно также исследовать корневые системы горшечных растений.
      Корни культурных травянистых растений обыкновенно проникают в почву на глубину одного или полутора метров, но в сухих местностях, в поисках за влагой, они уходят иногда на глубину трех-четырех метров и даже более; благодаря этому эти растения и могут переносить довольно продолжительные периоды засухи. Люцерна, растущая в сухой почве, посылает свои корни на глубину более чем вдвое большую. Некоторые культурные растения и злаки отличаются поверхностной корневой системой. Их можно возделывать даже в плодовых садах, где корни их не соперничают с глубже лежащими корнями деревьев (корни однодольных растений по большей части поверхностные, так как они ветвятся уже около самой поверхности земли). Другие же растения, в противоположность первым, обладают глубоко идущими корнями. При вскапывании и обработке земли очень важно иметь в виду все эти факты; чем глубже сидят корни, тем глубже надо вспахивать и рыхлить почву. Важно отметить, что при искусственном орошении можно управлять ростом корней, заставляя их распределяться глубже или ближе к поверхности земли; чем влажнее почва, тем ближе к ее поверхности лежат корни, так как в этом случае они испытывают недостаток в воздухе. В местностях с продолжительными засухами в определенное время года уровень грунтовых вод подвержен сильным колебаниям: если хлеба высеяны достаточно рано, то корни успевают следовать вглубь за грунтовыми водами и таким образом поддерживают жизнь растения; но если посев запоздает дня на два или на три, то растения неминуемо гибнут. Какие культурные растения лучше переносят засуху? Будут ли это глубоко-укореняющиеся растения?
     
      Уход за корнями. Если корневая система растения заболевает, надо поливать умеренно; полезно поместить растение в тенистое, прохладное место и время от времени спрыскивать водою листья; иногда нужно удалить часть листьев и даже ветвей. В этих условиях растение сможет довольствоваться уже небольшим количеством воды (почему — мы увидим далее, ц главе IV), и корни будут иметь возможность оправиться.
      Пересаживая растение из одного горшка в другой, горшок опрокидывают вверх дном, и несколькими резкими ударами отделяют ком земли от его стенок; на поверхности кома обыкновенно обнажается целый войлок корней, прилегавших непосредственно к горшку; их следует удалить, так как они во всяком случае оказываются поврежденными при этой операции и, загнивая, могут заразить и здоровые корни. Следует также удалить уплотненный и закисший внешний слой земли. Удерживая растение левой рукой на подходящей высоте в новом горшке, правой рукой засыпают корни свежей землей, несколько уплотняя ее. Затем горшок погружают в воду и держат до тех пор, пока не перестанут выскакивать пузырьки.
      Корни деревьев, предназначаемых к пересадке, должны иметь ограниченную площадь распространения, поэтому их полезно подрезать ежегодно. С деревьями, имеющими сильно ветвящиеся корни, поступают так: за несколько времени до пересадки деревья окапывают кругом канавкою, которую затем засыпают свежей плодородной землей. Через несколько времени обрезанные концы корней образуют новые корешки, направляющиеся в свежую землю. После этого дерево вынимают вместе с земляным комом и переносят или перевозят к месту посадки. (Ко всем предосторожностям надо прибавить еще одну, очень важную: на новом месте растение необходимо посадить в прежнем направлении по отношению к странам света так, чтобы северная сторона дерева оставалась обращенной к северу; почему так, узнаем в конце главы IV.)
      Вода переводит в раствор минеральные вещества, содержащиеся в почве (например поваренную соль, уносимую в море, и известь, осаждающуюся на стенках паровых котлов, самоваров и т. п.). Поглощаются ли эти минеральные вещества растением? Нетрудно ответить на этот вопрос, подвергнув растение сожжению, так как все, что останется после основательного прокаливания, — является ни чем иным как минеральными веществами, поглощенными растением при его жизни. Для этого сначала высушим растение на солнце или в печке, разрежем его на мелкие куски, положим на небольшую железную лопату и прокалим докрасна. Прокаливание надо продолжать до тех пор, пока кучка золы не окажется при охлаждении белой или почти белой.
      Если мы взвесим растение перед и после высушивания и после сжигания, то мы будем приблизительно знать, сколько в нем было воды, горючего вещества (состоящего главным образом из клетчатки, древесных волокон, а также крахмала, сахара, протоплазмы и других веществ), и сколько минеральных веществ или золы.
     
      Нужны ли растению поглощаемые им минеральные вещества? Чтобы лишить растение притока минеральных веществ, необходимо снабжать его не обыкновенной водой, а дестиллированной. Отдестиллировать воду можно при помощи прибора, изображенного на рис.93. Он состоит из двух тазиков и жестяной формы для пирожного, срединная трубка которой укорочена до надлежащей высоты; для этого сделаем на ней вертикальные надрезы крепкими ножницами и отогнем их вниз, как показано на рисунке. В верхний и нижний сосуд наливаем воды и весь прибор помещаем на плиту. Когда вода закипит в нижнем сосуде, пар начнет подниматься кверху, пока не встретит холодную нижнюю поверхность верхнего сосуда; перегнанная вода сгущается в капли и собирается в жестяной форме.
      Особенно подходящи для этого прибора хорошо эмалированные сосуды, но годятся и жестяные, пока они совершенно чисты, блестящи и не покрыты ржавчиной. В таком приборе можно приготовить в течение часа около полулитра дестиллированной воды. Стоит он недорого. Впрочем, дестиллированную воду можно купить и в любой аптеке.
      Чистота дестиллированной воды (так же как и дождевой) зависит от того, что при испарении все вещества) находившиеся в растворе, остаются в осадке. (В случае необходимости дестиллированную воду можно заменить свежесобранной дождевой водой.)
      Для опыта с минеральным питанием удобно воспользоваться пшеницей. Посадим семена её в два ящика с опилками; будем поливать их равными объемами воды; первый — дестиллированной, второй — водой из пруда, речной или водопроводной. Можно выращивать растения и прямо в воде. Для этой цели особенно удобны отрезки стеблей коммелины сантиметров двадцати длиною. Поместим отрезки концами в банки, вмещающие по две бутылки воды, и поставим в обычные для комнатных растений условия освещения.
      Усложняя опыт, можно прибавить к водопроводной воде различные минеральные вещества, чтобы содействовать этим росту растения. Интересно взять селитру и суперфосфат, по 20 г на 3 л воды.
      Произведенные в этом направлении опыты показали, что минеральными веществами, необходимыми для растения, являются четыре основания и три кислоты.
      Основания: Окись калия Известь Магнезия Железо
      Кислоты: Азотная Фосфорная Серная
      Если все эти вещества растворить в дестиллированной воде, то растения смогут разрастаться вплоть до цветения и плодоношения и дать отличные семена; но если мы исключим из раствора хотя бы одно из указанных веществ, то растение вскоре приостановит свое развитие и не даст ни цветов ни плодов. (Углекислый газ также необходим для растений, но он поглощается ими из воздуха, как мы увидим несколько ниже.)
      Рис.94 иллюстрирует подобный опыт, произведенный с растением коммелины («сплетни»).
      Далеко не всякая комбинация указанных выше оснований и кислот годится для подобного рода опытов. Благодаря продолжавшимся более полустолетия исследованиям различных ученых, мы сейчас имеем несколько очень хороших рецептов питательных растворов для растений. Одним из наиболее удобных будет следующий: 4 г азотнокислого кальция, 1 г кислого фосфорнокислого калия (не смешивайте его с более обычным в продаже фосфорнокислым калием!), 1 г сернокислого магния (горькая английская соль) и 1 г азотнокислого калия (калийная селитра); всего, следовательно, 7 г солей растворим в 7 л водопроводной или речной воды и прибавим 2—3 капли раствора хлорного железа. Если соблюдать некоторые предосторожности, например, обернуть банки непрозрачной бумагой, чтобы предупредить развитие водорослей, сменять раствор каждую неделю, так как по мере развития растения его состав испытывает изменения в неблагоприятную сторону и т. д., и вести культуры летом в достаточно светлом месте, то на таком растворе можно вырастить вполне нормальные экземпляры не только комелины, но и таких растений, как, например, гречиха, горох пшеница и т. п., которые будут цвести и принесут плоды.
      Для успешного развития растений необходимо не только присутствие в почве всех перечисленных соединений, но и полная их растворимость в почвенной воде. Почвенная углекислота оказывает при этом большую услугу растению, растворяя массу веществ остающихся иначе нерастворенными. Если прилить вполне прозрачной (отфильтрованной) известковой воде немного содовой воды (т. е. воды, насыщенной углекислым газом), получится молочного цвета осадок углекислой извести (как сочетание извести и углекислоты). Прибавляя избыток содовой воды, можно вызвать исчезание осадка, и известковая вода вновь станет прозрачной; факт этот говорит нам, что углекислая известь растворима в избытке углекислоты. Если же теперь нагреть эту прозрачную жидкость — избыток углекислоты улетит (в виде подымающихся кверху пузырьков), а жидкость снова замутится, так как углекислая известь выделится в виде твердого осадка.
      Этот опыт можно видоизменить еще и так: размешать в небольшом количестве воды мелкий порошок мрамора или мела (состоящих также из углекислой извести); налить понемногу этой молочной жидкости в два стакана и прилить к одному значительное количество водопроводной воды, а к другому такое же количество содовой воды. Покрыв стаканы стеклянными покрышками, оставим их в покое и проследим, в каком стакане порошок растворится скорее.
      Так как углекислая известь является главною составною частью мрамора и известняка, — нетрудно представить себе, каким образом эти горные породы растворяются в воде, содержащей углекислый газ; ясно поэтому, откуда берется осадок на стенках сосудов, в которых кипятится такая вода. Углекислота почвенной воды берет начало главным образом из разлагающихся животных и растительных остатков. Она растворяет не только известняки и другие близкие к ним породы, но фактически все минеральные вещества, которые употребляются растением в пищу.
      Мы уже видели, что семена выделяют углекислоту; если и корни обладают этим свойством, то это для них очень хорошо, так как они могут растворять находящиеся вокруг них питательные вещества. Посмотрим поэтому, выделяют ли корни углекислоту? Мы можем проверить это, поместив корневую систему растения в известковую воду. Нальем в две одинаковые склянки известковой воды (только что пропущенной через фильтровальную бумагу или вату), проделаем в пробках, закрывающих склянки, по достаточно широкому отверстию, в которое можно было бы вставить стебель проростка сантиметров в пять длиною (наиболее пригодны проростки гороха, бобов и т. п., выросшие в опилках). Обмотав стебель проростка ватой, укрепим его в отверстии пробки на такой высоте, чтобы корни были погружены в воду. В отверстие пробки второй склянки вместо растения вставим один лишь комочек ваты. Если корни выделяют углекислоту, то через некоторое время известковая вода в этой склянке замутится, а в контрольной останется прозрачной (или замутится лишь слегка от углекислоты воздуха).
      Чтобы еще яснее представить себе способность корней выделять кислоту, заставим их развиваться в желатине, подкрашенной раствором лакмуса. Этот весьма интересный опыт можно различным образом вариировать. Вполне пригодна обыкновенная листовая желатина, употребляющаяся для кулинарных целей. Одна часть желатины растворяется в пяти частях воды. Легче всего сделать это так: положить ее на ночь в холодную воду, чтобы дать ей размокнуть, а -потом поставить на водяную баню (рис.55). Когда желатина растворится, к ней прибавляют достаточное количество водного раствора лакмуса так, чтобы получилась вполне яркая (пурпурно-красная) окраска. Затем осторожно по каплям приливают известковой воды, пока красный цвет не изменится в синий. Потом профильтровывают желатину (фильтровать желатину нужно еще горячей; удобный способ описан дальше, в главе IX), чтобы достичь полной ее прозрачности. Нальем этой желатины на белые блюдца, слоем около сантиметра толщины; когда желатина только-только начнет застывать, возьмем семя гороха или другого какого-нибудь растения и вставим его корешок, около 2—3 см длиною, горизонтально в желатину так, чтобы он был целиком погружен в нее; разместим таким же образом по блюдцу еще несколько семян и покроем его стеклом. Если корешки начнут выделять угольную или какую-нибудь другую кислоту, то мы это сейчас же заметим но изменению вокруг них синей окраски желатины в красную. Чем гуще окрашена желатина, лишь бы только она оставалась прозрачной, тем заметнее будет переход из одного цвета в другой.
      Еще изящнее следующий метод: закроем пробкой нижнее отверстие небольшой стеклянной воронки и нальем в нее желатину до раструба. Возьмем проросток гороха с вполне прямым корешком и вставим его в желатину. Чтобы устранить испарение, покроем воронку стеклом и укрепим ее в пробке, как изображено на рис.95.
      Свойство корней выделять кислоту можно демонстрировать еще и на таком простом опыте: обыкновенную синюю лакмусовую бумажку складывают как для фильтра и кладут в воронку, которую наполняют землей;1
      1 Сначала нужно испробовать реакцию взятой земли, так как бывают е почвы, от которых лакмусовая бумажка краснеет.
      затем в воронку сажают семена, как показано на рис.80. Их поливают только до тех пор, пока корешки не доберутся до лакмусовой бумажки. На следующий день или примерно около этого времени получится вполне ясный результат. Этот метод проще, но не так красив, как предыдущий.
      Это же свойство корней можно обнаружить и другим путем. Возьмем полированную мраморную пластинку, засыплем ее слоем влажного песка в 2—3 см толщиною и посадим семена.
      Если корни их, придя в соприкосновение с пластинкой, будут выделять достаточно кислоты, и промежуток времени будет достаточно велик (от двух до шести недель), то на полированной поверхности вытравится нежный отпечаток корневой системы; чтобы след этот сделать более заметным, натрем пластинку порошком графита (полученным от соскабливания графита карандаша). Особенно удобно пользоваться проростками с крепкими корешками (бобами, фасолью или горохом); их помещают на полированную пластинку и покрывают мокрой фильтровальной бумагой, погружая конец ее в чашку с водой; чтобы прижать проросток к пластинке, его покрывают сверху стеклом.
      Вместо мраморной пластинки можно воспользоваться смесью равных количеств хорошо прокаленного гипса и мела или тонко размолотого мрамора; эту смесь хорошенько растирают вместе с водой и выливают на стеклянную пластинку; когда она затвердеет, ее осторожно снимают; поверхность ее будет достаточно гладкой для наших целей. Хорошие результаты получаются и с раковинами двустворчатых моллюсков, внутренняя сторона которых покрыта гладким перламутровым слоем.
      Корни могут разрушать самые твердые породы, вроде лавы и базальтов, хотя, конечно, гораздо медленнее, чем мягкие, вроде известняков и т. п.
      Глинистые частицы почвы (в состав которых входят глинозем, кремнезем и вода) чрезвычайно полезны растениям тем, что в них «фиксируются» минеральные питательные вещества. Эту способность почвы можно показать следующим образом: наполним ламповое стекло глинистой или хорошей садовой землей (уплотнив ее настолько, чтобы жидкость просачивалась сквозь весь слой целый час или около этого) и нальем сверху слабого раствора аммиака (нашатырного спирта); просачиваясь сквозь землю, вода потеряет аммиак и будет капать совершенно без запаха. Опыт -можно сделать еще более наглядным, если раствор аммиака подкрасить обыкновенными фиолетовыми чернилами. Аммиак поглощается почвой (главным образом, соединениями глинозема) и нелегко поэтому вымывается дождем и пр. То же происходит с навозной жижей, фосфорной кислотой (задерживающейся известью и магнезией и до некоторой степени и железом почвы) и с поташом. Связывание почвой фосфорной кислоты и поташа можно доказать реакцией на лакмусовую бумажку.
      Таким образом, углекислота почвы, глинозем и кремнезем глины не являются сами питательными веществами для растений, а служат целям их питания косвенно, как бы запасая им пищу. Глина (а также и перегной) задерживают питательные вещества из растворов, которые иначе вымывались бы дождем из почвы почвенные же кислоты (угольная, гумусовые и др.) снова делают доступным для растений этот связанный иммобилизированный материал, переводя его в растворенное состояние. Циркулирующий в почве воздух играет очень важную роль, так как он принимает участие в химических процессах, подготовляющих к восприятию растениями всевозможные питательные вещества, в особенности соединения азота. Если приток воздуха недостаточен, почва делается кислой, благодаря накоплению кислот, которые сильно вредят корням; при этом образуются и другие ядовитые вещества, вместо которых при доступе воздуха образовались бы полезные для растений соединения, Подвергнутая действию воздуха подпочва обыкновенно меняет свою окраску, что также указывает на наличность химических процессов, идущих под влиянием воздуха.
      Почва — это не только губка, из которой растение может выжимать воду, но и кладовая питательных материалов для растений и лаборатория, в которой подготовляются и переводятся в раствор эти веществ а, становясь пригодными для использования их растениями.
      Количество питательных веществ в почве зависит от разных причин: прежде всего от того, из какой горной породы она образовалась, затем от ее способности в большей или меньшей степени задерживать в себе питательные материалы и от количества атмосферных осадков, в большей или меньшей степени вымывающих из нее эти материалы; наконец, от состава и мощности растительного покрова, произрастающего на ней.
      Во всех этих отношениях первенство остается за глинистой почвой; породы, из которых она образуется, богаче питательными веществами, чем кварц, из которого получается песок; она больше задерживает в себе солей, чем песок; растительность на ней развивается лучше, а отмирающие части растений все больше и больше обогащают ее; в глинистой почве гниение идет медленнее, чем в песке (так как она влажнее и холоднее), а продукты разложения удерживаются ею лучше. Благодаря этому (а также благодаря большему содержанию воды) глинистые почвы богаче питательными солями, чем песчаные. Самые лучшие почвы — смесь песка, глины и перегноя; они представляют обильный источник питательных материалов для растений и вместе с тем обладают благоприятной структурой.
      Таковы, например, знаменитые своим плодородием черноземы УССР.
      Самые лучшие почвы в конце концов истощаются и беднеют определенными составными частями, если с них постоянно снимать урожаи. Ясно, что недостающие питательные элементы должны быть возмещаемы удобрением. Главные вещества, которые необходимо возместить — это азот, фосфорная кислот а, к ал и й и известь. Очень важно знать, в каком виде лучше всего вносить в почву эти элементы, так как от этого часто зависит успешность или неуспешность труда земледельца.
     
      Как вносить в почву азот? Мы знаем, что навозные кучи сильно пахнут аммиаком, который содержит больше 80% азота; навоз и является наиболее подходящим источником азота для удобрения. В свежем навозе азот находится почти целиком в нерастворимом состоянии; но современем, под влиянием деятельности бактерий, навоз разлагается на растворимые соединения, содержащие азот, выделяя в то же время аммиак и свободный азот. Газы эти легко улетучиваются в воздух и оказываются потерянными для земледельца, если не смешивать навоза с землею, приготовляя таким образом компосты; почва обладает в большой степени свойством поглощать аммиак, который затем переходит в растворимые соединения азота.1
      1 Поглощение аммиака почвою можно показать на следующем опыте: пробирку наполняют ртутью и, закрыв пальцем, опрокидывают над чашкой со ртутью так, чтобы воздух не попал в пробирку; колбочку с нашатырным спиртом закрывают пробкой с вставленной в нее отводной трубкой и нагревают; дав выйти воздуху и продолжая Нагревать колбочку, отводную трубку подводят под отверстие пробирки; когда последняя наполнится аммиаком, в отверстие вводят комок сухой глины; по мере поглощения газа глиной в пробирку опять начнет входить ртуть. В контрольном опыте можно воспользоваться песком. Перегной также способен поглощать значительные количества аммиака. Для каждого опыта нужно ставить контрольную трубку без почвы.
      Воздух ускоряет разложение, и если он будет иметь свободный доступ к компосту, то газы будут развиваться быстрее, чем почва будет в состоянии их поглощать, с другой стороны, устранение воздуха почти останавливает разложение. Отсюда понятно, что разложение можно регулировать, регулируя влажность и плотность компостной кучи. Так как навоз содержит все минеральные вещества, необходимые для растений, то его можно считать одним из лучших универсальных удобрений.
      Другим источником азота являются разлагающиеся растительные остатки: опавшие листья, торф и т. п. Из них образуется гумус. В гумусе меньше растворимых соединений азота, чем навозе, и процесс разложения идет в нем значительно медленнее. При разложении гумуса образуются аммиак и свободные кислоты, которые способствуют образованию растворимых питательных соединений; эти кислоты часто изменяют цвет почвы там где она находится в непосредственном соприкосновении с мертвыми корнями и т. п. Чтобы обогатить почву гумусом, с мертвыми корнями и т. п. можно запахать в нее солому, жнивье, сорные или специально для этого выращенные на данной почве растения.
      К быстро действующим азотистым удобрениям относятся моча, птичий помет, сульфат аммония, селитра калийная и чилийская и др. Они особенно хороши в качестве сильных удобрений, пригодных для того, чтобы дать толчок в росте хлебным растениям, переживающим критический период развития.
      Опыты показали, что только половина или третья часть азота, «вносимого с удобрениями, усваивается растениями и может быть в них открыта при анализе; потеря азота должна быть отнесена отчасти на счет улетучивания аммиака и свободного азота, отчасти на счет вымывания из почвы растворимых соединений азота дождевыми водами.
      Некоторые растения обладают способностью утилизировать свободный азот воздуха благодаря бактериям (микроскопически мелким существам), населяющим клубеньки, образующиеся на их корнях. К таким растениям относятся: клевер, люпин (рис.96), бобы и другие бобовые. Если запахать в землю урожай, например, люпина, и дать ему разложиться в почве, почва обогатится азотом; такие растения носят название зеленого удобрения (см. ниже главу IX).
      Некоторые виды бактерий, свободно живущие в почве, усваивают азот воздуха и отдают его растениям в пригодной для них форме, другие же виды бактерий заселяют гумус и переводят его азот в растворимую форму (подробнее об этом см. в главе IX).
      Корни большинства лесных деревьев окутаны покровом грибных нитей, которые поглощают гумусовые частицы, разлагают их и передают корням деревьев в доступной для них форме. Эти грибные нити образуют в почве густое сплетение (мицелий), на котором развиваются плодовые тела этих грибов, известные под названием подберезовиков, подосиновиков, белых грибов и т. д. Подробнее о грибах еще будет речь в главе IX.
     
      Как вносить в почву фосфор? Одним из источников фосфорных удобрений являются кости. Если вымачивать кость в соляной кислоте, она сохранит свою форму, но сделается гибкой, подобно хрящу, потому что все минеральные вещества растворятся; если, с другой стороны, мы попробуем ее сжечь, то она по-прежнему сохранит форму, но сделается хрупкой, потому что все хрящевое вещество из нее выгорит, и останутся только зольные вещества, состоящие из фосфорной кислоты и извести. Если обожженную кость измельчить в порошок и удобрить ею землю, то окажется, что угольная, гумусовые и другие кислоты почвенной воды будут настолько медленно растворять ее, что едва ли корни растений смогут использовать этот источник фосфора. Если же кости обработать серной кислотой, получаются так называемые суперфосфаты, которые легко растворяются в воде; в почве суперфосфаты превращаются снова в обыкновенные «нерастворимые» фосфаты, но только частицы их очень малы и распределены так, что корням легче добраться до них, чем до крупных частиц на поверхности, как это бывает в случае удобрения толченой или обожженной костью. Поэтому суперфосфаты и дают значительно лучшие результаты, чем обыкновенная измельченная кость.
      Костяная мука — это обыкновенная толченая кость, которую пропаривают, чтобы она стала более легко растворимой. Она содержит в себе и минеральные соединения и хрящевое вещество (содержащее азот), но благодаря присутствию жира медленно разлагается и лишь слабо растворяется. Костяной уголь — это обожженная кость; в нем уже нет азота. В качестве удобрений, содержащих фосфорную кислоту, употребляют также различного рода заводские шлаки (например, томасшлак) и минералы (например, фосфорит).
     
      Как вносить в почву известь? Наряду с костью источниками извести являются: мергель, мрамор, раковины, гипс (сернокислая известь), известковые почвы и т. п. Негашеная известь действует быстрее, так как она легче растворяется, гашеная же известь медленнее растворяется кислотами, находящимися почвенной воде. О количестве извести в почве можно судить по свойствам ключевой или колодезной воды. Если в воде много извести, то она бывает «жесткой»; на стенках самоваров и котлов из нее отлагается обильный осадок (состоящий главным образом из известковых солей). Чтобы воду сделать более «мягкой», ее кипятят (для варки пищи) или прибавляют соды или других щелочей (для стирки белья). Ее можно смягчить также прибавлением избытка извести (около литра известковой воды на десять литров жесткой воды). Вода, от которых легко синеет лакмусовая бумажка, содержат много извести.
      Известь не только сама по себе служит пищей растению, но, освобождая калий из нерастворимых его соединений, переводит его в раствор и увеличивает способность почвы задерживать калий и фосфорную кислоту; известь значительно ускоряет разложение гумуса и навоза, уменьшает кислотность почвы, входя в соединение с кислотами, и уничтожает массу вредных насекомых и грибков. Вместе с этим она улучшает и структуру почвы, вызывая комковатое строение глинистых почв. Последнее свойство ее можно легко наблюдать, если взболтать глину с водой и к мутной воде прилить известковой воды (к контрольной порции можно прилить дестиллированной или дождевой воды). Можно также смешать глину с негашеной известью и следить за изменением строения массы при отвердевании.
     
      Как вносить в почву калий? Большие количества калия содержатся в древесной золе; она и является лучшим калийным удобрением. Применяются также хлористые и сернокислые калийные соли. Известь и гипс освобождают калий в растворенном виде из нерастворимых его соединений. Поэтому можно усилить доставку растениям калия, прибавляя к почве, содержащей его в нерастворимом виде, гипс или известь.
      Те удобрения, которые быстро переходят в раствор в почвенных водах, гораздо лучше тех, которые медленно разлагаются, так как они тотчас же отражаются на росте растений: применение таких удобрений (например селитр и суперфосфатов) произвело целую революцию в земледелии и способствовало усовершенствованию возделывания земли и поднятию ее плодородия. Теперь, например, на гектар высыпают от 100 до 300 кг суперфосфатов, а сто лет назад на ту же площадь земли приходилось привозить от 1000 до 2300 кг кости, т. е. за ту же цену теперь можно удобрить в шесть или даже восемь раз большую площадь земли.
      Если почва бедна только одним из питательных веществ, то прибавление уже небольшого количества удобрения, содержащего это вещество, может дать результаты, значительно превышающие стоимость этого удобрения. Ясно поэтому, что, прежде чем удобрять почву, необходимо выяснить, каких питательных для растений веществ в ней недостает. Прямой ответ мог бы дать на это химический анализ почвы, но в большинстве случаев практически удобнее разрешать этот вопрос таким образом: прибавляют к почве те или другие удобрения и точно записывают величину урожая. Для ознакомления со свойствами Почвы нашей местности мы можем прибегнуть к такому способу: отведем для опытов небольшой участок земли, разделим его на участки в несколько квадратных метров каждый, тщательно обработаем и в почву каждого участка внесем по одному определенному удобрению или смесь из них. В качестве удобрений воспользуемся тем, что можно легче достать. Удобную серию представляют следующие удобрения: (...)
      В 12 кг обыкновенной, не выщелоченной древесной золы, получаемой при сжигании дров в печах, содержится около 1 кг калия; остальной вес приходится, главным образом, на долю извести и кремнезема.
      Так как количество необходимых солей значительно меняется в зависимости от характера почвы, придется приготовить для каждого рода удобрения по три делянки; в первую внесем половинное количество, во вторую полную порцию, а в третью — полуторное количество удобрения. Если последнее количество окажется вредным, то его можно попробовать прибавить в три приема на протяжении нескольких недель.
      Делянки засеем пшеницей, овсом или каким-нибудь другим яровым хлебным растением; все другие условия для всех делянок должны быть равны. При уборке урожая срезаем под корень все выросшие на делянке растения, связываем их в сноп и взвешиваем его. Получаем общий вес урожая. Затем возможно более тщательно обмолачиваем, лучше всего в плотном холщевом мешке или же перетираем руками каждый отдельный колос и точно взвешиваем полученное зерно. Вычитая вес зерна из общего веса урожая, получим урожай соломы. Всегда ли увеличение урожая зерна идет рука об руку с увеличением урожая соломы? Отметим влияние на урожай условий погоды (засуха, ливни, вызвавшие полегание, и т. п.) и различных вредителей из животного или растительного мира. Для лучшей уверенности в надежности полученных результатов полезно опыт с каждого рода удобрением заложить не на одной только, а на двух или трех делянках по возможности в разных местах опытного участка.
      Результаты опыта имеют непосредственное значение только для той почвы и для тех растений, которыми пользовались для опыта. Если для опыта были взяты и почва и хлебные растения, типичные для данной местности, то результаты опыта приобретают уже вполне определенную ценность.
      Они могут служить указанием, сколько и какого удобрения и для культуры какого именно растения необходимо вносить в почву. Засеем одну серию участков горохом, а другую пшеницей. Отметим, оба ли растения одинаково отзываются на внесение в почву селитры. Может случиться, что для гороха это ценное удобрение окажется совершенно излишним. Почему? Повторим опыт на следующий год, не внося новых удобрений и посеяв пшеницу на участках, ранее занятых горохом. Не будет ли она на них расти лучше, чем на бывших под пшеницей же. Попробуем объяснить это явление.
      Каждое растение потребностями своими в пище отличается от других растений. Зерновые хлеба нуждаются лишь в половинном количестве азота и четвертой части калия, необходимых для корнеплодов. Клевер удается и там, где кукуруза еще не может расти, и оставляет после себя почву, уже годную для кукурузы. Это можно приписать отчасти длине его корней, достающих питательные материалы с большой глубины, отчасти его способности усваивать азот из воздуха; и наконец тому, что корни и пожнивные остатки отзываются благоприятно на физическом строении почвы. На практике не возделывают на одной и той же почве растения с одинаковыми потребностями непосредственно друг за другом. Глубоко Укореняющиеся растения сменяют растениями с короткими корневыми системами ит. д.; зерновые хлеба чередуют с травами (клевером и т. п.). Такая система хозяйства называется плодосменной.1
      1 Правильный плодосмен или севооборот ведет также к уничтожению сорных трав, паразитных грибков, насекомых и т, д.
      Если у нас нет участка земли для опытов, можно воспользоваться обыкновенными цветочными горшками большого размера, вмещающими примерно по 3 кг почвы. Возьмем 10 таких горшков и наполним их почвой с поля или огорода. В одну пару не будем вносить никакого удобрения, она будет контрольной; в два других внесем по 1,5 г чилийской селитры — они покажут нам, насколько в нашей почве чувствуется недостаток азота; третья пара получит по 1 г калийной соли; четвертая — по 0,25 г суперфосфата; и, наконец, последняя пара все удобрения вместе. Удобрение нужно тщательно смешать с почвой перед наполнением ею горшков. Горшки нужно поставить в светлое место и умеренно поливать, чтобы вытекающая снизу вода не выносила из горшков наших удобрений. Посадим в горшки овес или ячмень или какие-нибудь огородные растения и посмотрим, в каких горшках получилось наилучшее развитие. Горшечные опыты могут дать нам ясное представление о значении удобрений для растения, но практические выводы из них нужно делать с большой осторожностью, так как условия развития растений в горшке совсем иные, чем в поле.
      Так как корни являются очень нежной и сочной частью растения, то они легко подвергаются нападению насекомых и других животных. Корни некоторых растений, вроде аконита, желтого жасмина и др., защищаются от нападений ядовитыми веществами; другие, подобно цикорию, одуванчику, ревеню, обладают горьким вкусом. Большой вред причиняет филлоксера — насекомое, которое нападает на корни европейской виноградной лозы. По каким-то причинам виноград, вывезенный из Америки, не страдает от этих насекомых, почему его и употребляют в качестве подвоя для европейских разновидностей. Чем защищаются корни американской лозы — неизвестно; очевидно только, что защита существует и играет очень важную жизненную роль.
     
     
      ГЛАВА IV
      РАБОТА ЛИСТЬЕВ
     
      Мы уже знакомы с семядолями, т. е. первыми листьями растения, и у нас уже есть некоторый запас сведений об их общем виде и строении; на очереди теперь стоит вопрос — какую же роль играют семядоли в жизни растения? Возьмем несколько проростков, например фасоли (рис.97), достигших 2—3 см вышины (в горшке или ящике с землей), удалим с них семядоли и отметим их цветными нитками; рядом оставим для контроля несколько неповрежденных ростков той же величины и отметим их белыми нитками. Чтобы расширить опыт, удалим семядоли — у некоторых одну, у других обе — с размоченных семян раньше, чем посеять их. Поместим оперированные таким образом семена на поверхность влажной земли в каком-нибудь сосуде и покроем его стеклом. Задерживает ли отсутствие семядолей рост растения? Почему? Нетрудно отметить, что чем дольше семядоли остаются на растении, тем больше они съеживаются и теряют в весе. Это наводит на мысль, что растение поглощает вещество семядолей и добывает себе таким образом пищу, необходимую для роста.
     
      Содержат ли семядоли питательные вещества? Основными питательными веществами, необходимыми для роста растений и животных, являются: а) крахмал и сахара (принадлежат к группе углеводов), б) жиры и масла и в) белки (вещества, родственные яичному белку). Посмотрим, содержат ли семядоли названные вещества.
      Пробой на крахмал служит йодный раствор, получаемый от растворения в воде йодистого калия (приблизительно одной части на семьдесят пять частей воды) и прибавления кристаллов иода до темнокоричневого окрашивания жидкости. Обработаем этим раствором свежий срез или излом семядоли (если семядоля сухая, то пройдет некоторое время, пока она размокнет в растворе). Темно-синее или черно-синее окрашивание укажет на присутствие крахмала.
      Присутствие сахара, если его не очень мало, может быть установлено на вкус (этот способ неприменим к ядовитым семенам, например клещевине); если же этот прием не даст положительного результата, надо сделать пробу фелинговой жидкостью.1
      1 Способ приготовления фелинговой жидкости: растворением 34,65 г очищенного медного купороса в 200 см3 воды получают I раствор. Растворение 173 г виннокислого калия-натрия (сегнетовой соли) в 480 см3 10-процентного едкого натра даст II раствор. Для составления требуемого реактива надо прибавить к одному объему I раствора двухсполовинный объем II раствора и полуторный объем воды. Смешивание должно производиться наново перед каждым употреблением.
     
      Испытуемая семядоля разрезается на тонкие ломтики и кипятится одну-две минуты в названном растворе; образование красного осадка укажет на присутствие виноградного сахара; иногда осадок выделяется лишь после некоторого стояния вскипяченного раствора (методы нахождения тростникового сахара можно найти в руководствах по химии; он находится в семенах в таких небольших количествах, что им можно вполне пренебречь).
      Жиры и масла, когда их много, выступают в виде капель из сухой семядоли, если воткнуть в нее булавку; если масла не так много, то лучше обратить в порошок вещество сухой семядоли (для этого обыкновенно достаточно поскоблить ее ножом), поместить на лист бумаги и поставить на чистой тарелке в теплую печь (не настолько горячую, чтобы опалить бумагу); если есть масло, останется пятно на бумаге. Очень малые количества масла могут быть обнаружены таким способом: истолченные семена настаивают с бензином (или эфиром, хлороформом и т. п.); слитый затем в чистый стаканчик бензин при стоянии испаряется, оставляя масло. При употреблении бензина (или других упомянутых веществ) надо помнить, что его нельзя подносить к огню или печке, так как пары легко воспламеняются.
      Пробой на белки служит азотная кислота, каплю которой надо нанести на семядолю: можно прибавить затем еще каплю аммиака для усиления окраски. Желтое окрашивание указывает на присутствие белковых веществ; если семядоля сухая, надо подождать, пока кислота впитается в нее. Сделаем ту же пробу с кусочком яичного белка, сваренного вкрутую.
      Существует еще другая прекрасная реакция на белки: на семядолю наносят каплю насыщенного водного раствора обыкновенного (тростникового) сахара, затем одну-две капли крепкой серной кислоты (химически чистой); в присутствии белков получается яркокрасное окрашивание.
      Которая из трех групп веществ встречается у известных нам семян в наибольшем изобилии? Сопоставим полученные в наших опытах результаты в таблице и обозначим найденные нами относительные количества словами «много», «мало» и «нет».
      Чтобы попасть в те места, где есть в них потребность, питательные вещества должны, передвигаться из клетки в клетку, проникая сквозь клеточные оболочки. Для этого они должны стать растворимыми. Процесс переведения питательного материала в растворимое состояние тождествен, в общих чертах, у животных и у растений: у животных он называется пищеварением и яснее, чем у растений; поэтому мы рассмотрим процесс параллельно у тех и у других. В человеческом организме пищеварение начинается во рту действием слюны, которая содержит вещество, называемое диастазой и принадлежащее к группе веществ, известных под именем ферментов (слюнную диастазу называют обычно птиалином). Для того, чтобы ознакомиться с действием диастазы, вскипятим немного крахмала в воде до образования клейстера и положим кусочек остывшего клейстера на кончик языка; он быстро сделается сладким на вкус, и это показывает, что диастаза (птиалин) слюны превращает крахмал в сахар. Смешаем немного крахмального клейстера со слюной, нагреем до температуры тела (для этого надо подержать в руке пробирку со смесью) и продержим несколько минут при этой температуре; прибавим затем фелинговой жидкости и вскипятим. Получается ли при этом реакция на виноградный сахар? Для контроля сделаем перед смешиванием ту же пробу отдельно с крахмальным клейстером и со слюной.
      Крахмал, присоединяя воду, превращается в виноградный сахар; такие реакции присоединения воды называются гидролизом, а ферменты, вызывающие его, — гидролизирующими ферментами. Гидролиз крахмала может быть произведен продолжительным кипячением его с водой или, гораздо быстрее, прибавлением к воде кислоты. Приготовим сильно разбавленный водой крахмальный клейстер, прибавим соляной кислоты (несколько капель на 100 см3 воды) и будем подогревать его на водяной бане; чем больше взято кислоты, тем быстрее протекает реакция. Через пятиминутные, примерно, промежутки будем перемешивать жидкость и брать из нее по две пробы;1
      1 Если мы взяли крепкий раствор кислоты, то к пробам, до обработки их соответствующими реактивами, надо прибавить щелочи, пока не начнет синеть красная лакмусовая бумага.
      к одной из них будем прибавлять (после охлаждения) несколько капель иодного раствора; другую надо вскипятить после прибавления двойного или тройного объема фелинговой жидкости. В первых пробах мы получим вначале синее окрашивание иодом, после более продолжительного кипячения — коричневатое и еще позже — желтоватое.
      Коричневое и желтоватое окрашивания объясняются тем, что крахмал превращается в декстрин — вещество, содержащееся в корке хлеба, где оно образуется от действия жара на влажный крахмал муки. Характерный цвет и вкус корки, а также вязкость ее при намачивании водой зависят от декстрина (в технике декстрин употребляется в качестве клея). После достаточно продолжительного кипячения кислотного раствора весь декстрин, как показывают пробы, превращается в виноградный сахар.
      Можно предположить, что семена, содержащие крахмал, содержат и ферменты, способные гидролизировать его и переводить в растворимую форму, т. е. в сахар. Наиболее удобным объектом для исследования является ячмень, но семена других злаков также дают прекрасные результаты. Разотрем несколько сухих зерен ячменя в ступке с водой, отфильтруем, прибавим к фильтрату двойной объем фелинговой жидкости и вскипятим. Дадим отстояться и отметим количество осадка. Проделаем то же с несколькими высушенными проростками ячменя, у которых корешок достиг приблизительно 0,5 см в длину. Какая разница в размерах осадка? Возросло ли количество виноградного сахара? Разотрем еще несколько сухих семян с водой, отфильтруем и прибавим к фильтрату немного крахмала. Через двадцать четыре часа сделаем с фелинговой жидкостью пробу на виноградный сахар.
      Первая стадия в процессе пивоварения заключается в том, чтобы дать зернам ячменя прорасти до тех пор, пока в них не образуется значительное количество диастазы и под его воздействием большая часть крахмала не превратится в сахар; тогда зерна высушивают и из полученного солода приготовляют водную вытяжку (так называемый солодовый затор); затем прибавляют пивных дрожжей, действием которых из сахара образуется спирт.
      Вообще говоря, все семена, содержащие крахмал, содержат и диастазу, и во время прорастания их крахмал более или менее нацело переходит в сахар и переносится в те пункты, где в нем есть потребность. Клетки, по которым он передвигается, содержат обыкновенно, крахмал благодаря тому, что часто сахар вновь превращается в крахмал — вероятно, во всех тех случаях, когда раствор его достигает известной концентрации в клетке. Поэтому сравнительно легко проследить путь от семядолей к растущим частям, разрезая растение вдоль на две половинки и обрабатывая поверхность среза в разных местах иодным раствором. Проследим таким образом путь крахмала в ростках, которые имеются в нашем распоряжении.
      Превращение крахмала в сахар, начинающееся в процессе пищеварения человека у него во рту, завершается в двенадцатиперстной кишке, куда пища поступает из желудка. Панкреатическая или поджелудочная железа изливает в двенадцатиперстную кишку панкреатический сок, содержащий различные ферменты, из которых один действует на крахмал, другой на жиры, третий на белковые вещества.
      Для того, чтобы проследить превращения жиров, возьмем немного жира или масла в жидком состоянии (растопленного коровьего, прованского или подсолнечного масла), смешаем его с водой и будем взбалтывать смесь в склянке, пока она не станет молочной с виду. Дадим ей постоять и отметим разделение масла и воды, которое не замедлит проявиться. Прибавим к смеси немного щелочи (соды) и снова взболтаем. Произойдет ли теперь разделение? Мы имеем теперь перед собой так называемую эмульсию. Рассмотрим каплю ее под микроскопом и отметим мельчайшие капельки жира, свободно взвешенные в жидкости. Сравним с видом молока под микроскопом. Сок панкреатической железы является щелочным и обладает поэтому способностью эмульгировать жиры.
      Он имеет еще другое действие, которое можно иллюстрировать следующим образом: растопим немного кокосового масла (лучше всего на водяной бане) и будем прибавлять постепенно при помешивании крепкий раствор едкого натра. Очень скоро вся смесь затвердеет, и тогда следует прекратить прибавление Щелочи. Растворяя это твердое вещество в воде, мы наощупь, по вкусу, по запаху и по общим свойствам легко удостоверимся,
      что имеем дело с мылом. От действия щелочи масло превратилось в мыло (мылами называют щелочные соли жирных кислот) и глицерин. Подобная же реакция происходит в присутствии сока поджелудочной железы; реакция эта вызывается ферментом, называемым липазой (стеапсин), действующим на жиры в двенадцатиперстной кишке и разлагающим их на глицерин и жирные кислоты,1 которые свободно проходят сквозь клеточные оболочки и таким образом всасываются.
      Липаза найдена в маслянистых семенах, главным образом у клещевины. Если истолочь несколько семян клещевины (только что начавших прорастать), прибавить их к свежему маслу из семян хлопчатника (масло это после встряхивания с небольшим количеством спирта и воды не дает или почти не дает кислой реакции на лакмус) и оставить стоять несколько часов, масло покажет кислую реакцию; это объясняется тем, что липаза клещевины расщепила масло на глицерин и жирные кислоты, и эти последние действуют на лакмус в присутствии спирта и воды.
      Белки перерабатываются в животном организме как желудочным соком, так и панкреатическим соком двенадцатиперстной кишки. Первый содержит пепсин — фермент, действующий только в кислом растворе, второй — трипсин — фермент, действующий лишь в нейтральной или щелочной среде.
      Добудем свежий свиной желудок, вырежем участок внутренней слизистой стенки, нарежем ее на мелкие кусочки и разотрем в ступке с водой и небольшим количеством глицерина. Отфильтруем жидкость2 и прибавим к ней чистой крепкой соляной кислоты в пропорции 1 см3 кислоты на 150 см3 жидкости. Прибавим затем немного фибрина3 или свернувшегося яичного белка и поместим в тепло, причем постараемся поддерживать температуру, возможно близкую к температуре человеческого тела. Для контроля внесем немного фибрина или яичного белка в воду, а также в подкисленную воду (1 см3 соляной кислоты на 150 см3 воды), другую часть свернувшегося яичного белка прибавим к панкреатической вытяжке и оставим стоять в том же месте.
     
     
      1 Действие липазы обратимо, т. е. она может также вызывать соединение этих веществ с образованием жиров.
      2 Можно приготовить искусственный желудочный сок, растворяя продажный пепсин в воде в пропорции 1/2 г на 50 см3 воды. Гораздо лучше, однако, пользоваться для опытов естественным желудочным соком.
      3 Фибрин, имеющийся в продаже в сухом виде, должен быть размочен в воде или лучше выводе, содержащей на каждые 100 см3 1 см3 соляной кислоты. Фибрин можно выделить из свежей крови (которая покупается на бойнях), взбивая ее пучком прутьев или проволокой: волокнистое эластичное вещество, оседающее при этом на прутьях, есть белковое вещество — фибрин (сделаем пробы на белок); промоем его водой и определим его цвет. От фибрина зависит свертывание крови при поранениях: он быстро свертывается от действия сахара; поэтому при порезах хорошо действовать сахаром; некоторые другие вещества, например хлорное железо, оказывают аналогичное действие. Если оставить стоять в открытой склянке немного крови, фибрин вместе с красными кровяными тельцами собирается в сгусток, а около половины всего объема остается занятым соломенно-желтой жидкостью: это сыворотка, та жидкость, которой наполнены бывают образующиеся при ожоге пузыри и волдыри. Для ознакомления с составом крови обратимся к любому хорошему учебнику по физиологии.
     
      Надо отметить, что как в желудочном, так и в поджелудочном соке содержатся ферменты, вызывающие свертывание белковых веществ молока (казеина), которые вслед затем переходят в растворимое состояние.
      Пепсин и трипсин превращают белки в растворимые вещества, которые с легкостью всасываются клетками. Вполне естественно предположить, что и в семенах содержатся те же ферменты. В прорастающих кукурузе, ячмене и других семенах имеется пепсин, тогда как в некоторых других (в горохе, овсе, ржи) он не был найден: естественно допустить, что в таких семенах он заменен другими ферментами. Фермент, похожий на пепсин, был обнаружен в некоторых растениях, захватывающих и переваривающих насекомых (росянка, тропический непентес).
      Пища служит для организма: 1) источником материала, необходимого для роста; 2) источником энергии, необходимой для совершения работы и для поддержания движения в организме. Энергия освобождается благодаря сжиганию пищи. Сжигание или окисление производится с помощью разнообразных ферментов, имеющихся в изобилии как в растительном, так и в животном организме.
      Сумма энергии, доставляемой известным количеством пищи, называется его тепловым эквивалентом; для того, чтобы определить эту величину, можно или измерить количество теплоты, получающееся при непосредственном сжигании данной пищи, или же кормить этой пищей животное и измерять количество теплоты, выделяемое его телом за известный промежуток времени. Последний метод не дает таких хороших результатов, как первый, потому что организм не в состоянии использовать всего количества энергии, соответствующего теоретической теплоте сгорания; кроме того, не вся энергия освобождается в форме тепла, так как некоторая часть ее превращается в механическую работу, в химические процессы и др.
      Теплота сгорания белков и углеводов приблизительно одинакова, тогда как для жиров она раза в два с половиной больше.
      Ввиду того, что энергия освобождается от сгорания или окисления пищи и что основным горючим веществом является углерод, дающий в конечном результате углекислоту, можно измерить выделяемую организмом углекислоту и вычислить по ней количество сгоревшего углерода, а затем и величину пущенной в дело энергии. Опыты показали, что при сгорании одного грамма углерода освобождается около восьми больших калорий1 и образуется около двух литров углекислота. Если какой-нибудь организм выделит два литра углекислоты, это значит, что углерод его пищи при сгорании освободил около восьми больших калорий.2
      1 Большой калорией называется количество тепла, необходимое для того, чтобы поднять температуру 1 кг воды от 0° до 1°. Этому количеству тепла соответствует количество энергии, достаточное для того, чтобы поднять на 1 м груз в 426 кг.
      2 Хотя количество энергии, освобождающейся при сгорании 1 г углерода, и меняется несколько в зависимости от того, находился ли углерод вначале в виде древесного угля, крахмала, жира или белка, но разница эта не настолько велика, чтобы заметно отразиться на правильности данного вычисления.
     
      Эта энергия может быть использована организмом в форме теплоты, химической или механической работы и т. п. Если бы все восемь больших калорий пошли на механическую работу, их было бы достаточно для того, чтобы поднять (8 X 426) 3408 кг на высоту метра.
      Можно представить себе этот вопрос еще иначе. Если какой-нибудь организм выделит углекислоту в количестве, равном весу собственного тела, то это значит, что углерод его пищи освободил при сгорании столько энергии, сколько нужно, чтобы поднять это тело на высоту около 1000 км. Количество углекислоты, выделяемое человеком в сутки, составляет около 1,2% его веса, тогда как у некоторых бактерий это количество (за тот же промежуток времени) вдвое превышает их вес. Не надо забывать, что пища, кроме углерода, содержит и другие горючие вещества (главным образом, водород) и что в приведенных выше расчетах не принята во внимание энергия, освобождающаяся при сгорании этих веществ. Таким образом, эти расчеты не дают нам полной величины освободившейся энергии, а лишь главную часть ее.
      По способу" изображенному на рис.32, мы можем приблизительно измерять объем выделившейся углекислоты и вычислять отсюда количество энергии, получившейся за известный промежуток времени от сгорания углерода пищи. Мы можем также определять вес углекислоты.(один литр ее весит около двух граммов) и вычислять, на какую высоту освободившаяся энергия могла бы поднять организм, если бы она превратилась целиком в механическую работу. Применим эти вычисления к опыту, описанному на стр. 32 (рис.32). Можно внести небольшое изменение в постановку этого опыта: поставим склянку с семенами горлышком вверх и согнем трубку, проходящую через пробку, так, чтобы свободный конец ее погружался в сосуд со щелочью. Тогда нам будет удобнее измерять объем поглощаемой щелочью углекислоты.
      Выделение углекислоты сопровождается поглощением кислорода: процесс этот называется дыханием и совершается в каждой живой клетке, так как всякая клетка, производящая известную работу, нуждается в источнике энергии. У растений каждая клетка поглощает нужный ей кислород непосредственно из воздуха, который проникает во все части растения; у насекомых мы имеем нечто подобное, так как у них богато ветвящиеся воздухоносные трубки (трахеи) проводят воздух ко всем внутренним органам; у высших же животных воздух проводится к легким, поглощается выстилающей их тканью и затем соединяется с красящим веществом (гемоглобином) крови, изменяя ее цвет из темнокрасного в светлокрасный. Гемоглобин разносится по всему телу, отдает свой кислород клеткам различных тканей, делается при этом снова темнокрасным и возвращается к легким для нового сочетания с кислородом.
      Как растения, так и животные нуждаются в пище, содержащей белки, жиры и углеводы (сахара и крахмал), но нужны они им в очень различных пропорциях. Диететика смотрит на белки как на материал для построения мяса или мускулов, тогда как крахмал, сахара и жиры считаются поставщиками топлива. Положение это нельзя назвать абсолютно справедливым, но в общих чертах оно достаточно вероятно. Животное нуждается в гораздо большем количестве азотсодержащей пищи (белковых веществ), чем растение: животное выбрасывает из своего организма значительные количества азота (в моче и кале), тогда как растение совсем не выделяет его. Интересно в связи с этим сравнить состав питательных веществ в семени и яйце. Белок куриного яйца, например, представляет собой почти чистое белковое вещество, а желток сравнительно богат жирами и маслами. Яйцо (не считая скорлупы) содержит около 14% белковых и около 13% жировых веществ; большинство семян не имеют такого высокого процента белка, но семена гороха, бобов и пр. содержат его до 24%; в маслянистых семенах жиры могут составлять до 60% общего веса.
      Особенный интерес представляет состав семян злаков; возьмем для примера пшеницу. Смочим водой немного белой пшеничной муки и поместим ее в мешок из кисеи. Направим в мешок медленную струю воды и будем в то же время месить тесто пальцами. Соберем молочного вида жидкость, стекающую из мешка: она содержит крахмал, который постепенно оседает на дно. После удаления всего крахмала остается масса клейкой консистенции, получившая поэтому название клейковины: это и есть белковое вещество пшеничных зерен (сделаем с ним пробные реакции на белок). Оно составляет около 10—15% муки, а крахмал — около 75%.
      Возьмем несколько зерен пшеницы, размоченных в воде настолько, чтобы их легко было резать (достаточно несколько минут в горячей воде) и вырежем бритвой тонкие ломтики поперек зерна. Перенесем несколько наиболее удачных срезов в каплю воды на предметном стекле, прикроем покровным стеклышком и рассмотрим в микроскоп при небольшом увеличении. Удалим покровное стеклышко и прибавим каплю иодного раствора. Отметим черно-синее окрашивание внутренней части зерна и желтовато-коричневое окрашивание периферического слоя. Поместим другой срез на предметное стекло, вытянем пропускной бумагой излишнюю влагу и нанесем каплю насыщенного водного раствора тростникового сахара. Затем прибавим (с помощью пипетки или капельной склянки) маленькую каплю химически чистой серной кислоты. Если понадобится, добавим вторую каплю кислоты; будем рассматривать без покровного стекла; необходимо следить за тем, чтобы кислота не попала на микроскоп. Отметим яркокрасное окрашивание периферического слоя, указывающее на присутствие белков. Наружный периферический слой гораздо богаче белками, чем остальная часть зерна: благодаря своему темному цвету он считается нежелательной примесью в муке и при размалывании зерна отделяется от внутренней части его, образуя отруби, так что белая пшеничная мука содержит только эту внутреннюю часть. Постараемся ознакомиться поближе с мукомольным производством, с выпечкой хлеба из муки и т. п.
     
      Отметим крупное различие между семядолями конских бобов (рис.2) и клещевины (рис.4). Можно ли на основании различия функций объяснить разницу в строении? У конских бобов семядоли очень толсты и набиты питательными веществами; у клещевины они чрезвычайно тонки и совершенно не содержат питательных веществ; эти последние, сосредоточенные в эндосперме, окружают семядоли, которым приходится их высасывать. Семядоли поэтому тесно и плотно прилегают к эндосперму и снабжены жилками для проведения пищи к зародышу. Как только начинается прорастание, они разрастаются, увеличивая свою всасывающую- поверхность, и продолжают поглощать из эндосперма питательные вещества еще долго после того, как они пробились на поверхность земли. Когда питательные вещества совершенно исчерпаны, шелуха отпадает, и семядоли освобождаются.
      У кукурузы имеется одна семядоля (рис.6, с), которая служит одновременно всасывающим органом и магазином запасных веществ; к крахмалистому эндосперму (штрихованному на рисунке) тесно прилегает маленький белый щитообразный участок зародыша. На сахарной кукурузе с помощью капли иодного раствора можно показать, что эндосперм совсем или почти не содержит крахмала, тогда как семядоля надбита им сплошь. Удалим эндосперм с ростков кукурузы и клещевины и сравним их последующий рост с ростом цельных контрольных экземпляров.
      Какие еще из обычных семян имеют эндосперм и всасывающие семядоли? Любопытна семядоля кокосового ореха, состоящая из мягкой, губчатой массы, пронизанной волокнистыми жилками, которые проводят пищу. Вначале семядоля очень мала, но в период прорастания она быстро увеличивается и вскоре заполняет всю полость. Она поглощает молочную жидкость, а затем и твердое мясо кокосового ореха (оба вещества вместе и составляют эндосперм, одна часть которого твердая, другая — жидкая).
      Рассмотрим также прорастание финика (рис.98), напоминающего кокосовый орех образованием крупного всасывающего органа.
      Семядоли сильно отличаются по виду от настоящих листьев растения. Приводим для конских бобов характерные черты отличия (см. стр. 124).
     
      Нельзя ли объяснить эту разницу в строении различием Функций? Какова функция зеленых листьев? Удалим листья: а) У нескольких молодых растеньиц, которые еще не истощили запаса питательных веществ семядолей; б) у более взрослых растений, которые использовали весь запас и у которых семядоли уже отпали; в том и другом случае надо иметь контрольные растения для сравнения. Задерживает ли удаление листьев рост? В котором из двух случаев — а) или б) — более явственно? Не доказывают ли результаты опыта, что листья, подобно семядолям, участвуют в питании растения?
     
      Содержат ли зеленые листья, подобно семядолям, питательные вещества? Снимем несколько листьев со здорового, крепкого растения — по возможности с такого, которое растет на открытом воздухе с широким доступом солнечного света (прекрасным объектом является настурция); снимем их при закате солнца. Тотчас же прокипятим их в воде и перенесем в спирт, где оставим до тех пор, пока не будет извлечено зеленое красящее вещество. Когда это произойдет (обыкновенно требуется от двенадцати до двадцати четырех часов), промоем листья в воде и поместим их в водный раствор иода. Обнаруживается ли присутствие крахмала? (Можно сделать и другие пробные реакции пробу на сахар надо сделать с соком, выжатым из свежих измельченных листьев, пробу на жиры и масла — с высушенными листьями, не обработанными спиртом).
     
      Берет ли начало этот крахмал из запасов, собранных в семя долях, или же он образуется заново в листьях? Выдержим растение в темноте,1
      1 Можно покрыть растение ящиком или сделанным из картона колпаке.
      пока листья его не перестанут давать положительной реакции на крахмал, затем отрежем несколько листьев и вставим их в стаканы с водой; одну половину стаканов выставим на солнечный свет, другую оставим в темноте; черешки листьев (но не пластинки) должны быть опущены в воду (рис.99). Через два-три дня сделаем пробу с листьями, находившимися на свету. Найдем ли мы в них крахмал? Этот крахмал должен был образоваться в листьях лишь после того, как они были отделены от растения. Сделаем затем пробу с листьями, бывшими в темноте. В них крахмала нет вовсе. Зависит ли разница от отсутствия света? Следующий простой опыт даст нам вполне определенный ответ: приколем к листу с обеих сторон пробки так, чтобы совершенно исключить доступ света к покрытым участкам (рис.100); другой лист покроем с обеих сторон фольгой, вырезав предварительно какие-нибудь буквы или рисунок на фольге покрывающей верхнюю сторону листа. Пробка или фольга не должны быть прижаты настолько плотно, чтобы затруднить циркуляцию воздуха в промежутке между ними и листом. Не будем отделять листья от растения и поставим растение в место с полным доступом солнечного света. Для этого опыта хороши листья настурции; зимой удобным объектом является примула. Через два-три дня сделаем пробные реакции на крахмал.
     
      Каково же значение крахмала в листьях? Потребляется ли он растением, подобно крахмалу семядолей? Если это так, то не содержат ли листья утром меньше крахмала, чем при заходе солнца (так как крахмал, который за ночь уходит из листьев, не может быть возмещен, пока снова не подействует свет)? Отделим от растения незадолго до захода солнца несколько листьев и поместим их в спирт; на следующий день на рассвете возьмем с того же растения еще несколько листьев и сделаем с обеими группами пробы на крахмал. С той же целью можно вырезать кусок листа при заходе солнца и сравнить его с куском того же листа, взятым на следующее утро. Не исчез ли крахмал? Исчез ли бы он в том случае, если бы листья не оставались на растении? Повторим опыт, но срежем листья и оставим их на ночь в стакане с водой (черешки должны быть хорошенько погружены в воду).
     
      Не можем ли мы теперь ответить на вопрос, почему наблюдается такое различие между листьями и семядолями (у конских бобов)? Ясно, почему растению выгодно возможно дольше сохранить на себе листья. Ясно также, насколько важно увеличение поверхности листьев, так как чем больше света они будут улавливать, тем больше крахмала они смогут вырабатывать. Ясно, с другой стороны, что чем толще и объемистее семядоли тем большие запасы крахмала они могут накоплять. В дальнейшем станут понятны и остальные различия, например различие в окраске: почему листья зеленые, а семядоли бледножелтые; посадим несколько семян в горшок с землей или опилками и будем держать его в абсолютной темноте до тех пор, пока растения не достигнут 15—20 см в высоту. Получатся очень высокие и тонкие растеньица с маленькими и желтыми листьями, напоминающими своим цветом семядоли (рис.101). Выставим растения приблизительно на один день на свет. Посмотрим, есть ли в них крахмал. Оставим их на свету до позеленения и сделаем снова пробу на крахмал. Контрольные растения будем выращивать на свету (рис.101). Не указывает ли результат на то, что зеленое вещество необходимо для образования крахмала? Это-то вещество, называемое зеленым пигментом листа или хлорофиллом, извлекается спиртом, когда мы делаем пробные реакции на крахмал. Хлорофилл обыкновенно не образуется в темноте. Теперь нам ясно, почему семядоли не бывают зелеными. Удалим часть земли так, чтобы выставить их на свет. Не зеленеют ли они?
      Семядоли и листья различны потому, что различны их функции и строение их приспособлено к той работе, которую они выполняют. Можно резюмировать это словами: функция определяет строение.
      Хорошей иллюстрацией этого может служить история развития семядолей клещевины. Вначале они являются однородными и простыми всасывающими органами, и строение их превосходно приспособлено к возложенной на них работе. Впоследствии, когда они должны выполнять работу листьев, они делаются гораздо крупнее, толще, более гибкими и более жилковатыми. Они выступают на поверхность земли, принимают положение, способствующее улавливанию света (рис.102), и их внутреннее строение значительно меняется, приближаясь к строению листьев. В то же время они приобретают зеленый цвет и начинают изготовлять крахмал.
      Указанный принцип является настолько общим, что мы вправе ожидать схожих строений в тех случаях, где встречаемся со схожими функциями.
     
      Из чего строится крахмал? Мы получим, до известной степени, ответ на этот вопрос, если разложим крахмал, нагревая его в приборе, изображенном на рис.103. Если нельзя достать пробирки, то можно воспользоваться любой стеклянной трубкой (чем тоньше ее стенки, тем меньше вероятия, что она лопнет), запаянной с одного конца. Насыплем в нее крахмала и станем медленно нагревать. Когда крахмал начнет буреть, по стенкам трубки станет оседать вода; то же самое произойдет, если мы перед началом опыта высушим крахмал до постоянного веса при температуре кипения воды. Следовательно, вода является продуктом разложения крахмала. Если мы будем отводить выделяющиеся газы в известковую воду (рис.103), она скоро замутится. Таким образом, крахмал распадается, невидимому, на воду и углекислый газ. Имеющихся в нашем распоряжении средств недостаточно, чтобы решить, образуются ли еще какие-нибудь вещества и какие именно; но мы можем пренебречь ими, так как химический анализ показывает, что крахмал может быть рассматриваем как продукт сочетания этих двух веществ.
     
      Возникает вопрос, образуется ли крахмал в растении от соединения воды и углекислоты? Мы знаем из предыдущих опытов, что в воздухе содержится углекислота: на поверхности известковой воды, стоящей на воздухе, быстро образуется пленка углекислой извести. Мы знаем также, что лист хорошо снабжен водой.
      Хорошо ли он снабжен и воздухом? Поместим лист в воздушный насос, который можно соорудить, как указано на рис.104. Пригоним к ламповому стеклу (желательно большего размера, №1) изнутри каучуковый кружок (он может также быть из кожи или ремня) и продвинем его до места сужения. Опрокинем стекло, осторожно нагреем расширенное основание и нальем туда слой расплавленного сургуча в 2—3 см толщиной. Затем приготовим несколько больший каучуковый кружок: вставим для этого каучуковую пробку в широкий конец стекла и срежем кружок над самым краем стекла (вместо каучука можно взять и кожу). Этот каучуковый круг надо насадить на конец проволочного луча из старого зонтика (рис.105), более широкая сторона должна быть обращена кверху, и плотно укрепить его снизу округлым куском дерева. С этой целью можно воспользоваться одним из концов катушки, подобрав такую, чтобы она легко скользила внутри лампового стекла. Чтобы деревянный кружок не соскальзывал, закрепим его снизу небольшим количеством сургуча; каучуковый кружок зальем также сверху сургучом (рис.104). Все соединения должны быть сделаны с помощью сургуча непроницаемыми для воздуха; этого легче всего достиг муть таким образом: заполним канал в середине катушки сургучом, заострим кончик проволоки, нагреем его и проткнем им центр каучукового кружка, а затем середину катушки. Не надо смущаться некоторыми неудачами при построении прибора, так как при сравнительно очень небольшом навыке удается уже в несколько минут собрать весь прибор. Когда все будет приспособлено, смажем вазелином края каучукового диска и отверстие лампового стекла (эта предосторожность имеет большое значение). Нальем в стекло немного воды и вдвинем поршень медленно вниз настолько, чтобы вода стояла приблизительно на сантиметр выше его. Каучук, вдавливаемый вниз, загибается назад и дает выход воздуху; когда же мы вытягиваем поршень вверх, деревянная подпорка не дает каучуку гнуться, воздух не может войти. Выдвинем поршень почти доверху, и закрепим его в таком положении с помощью деревянного зажима с пружинкой (рис.104); для того, чтобы поршень не соскользнул вниз, стержень его над зажимом заливается сургучом. Теперь, переворачивая стекло, мы увидим, не пропускает ли поршень воздуха; если он пропускает в одном из соединений, надо залить его сургучом; если же воздух проходит вокруг каучукового кружка, надо заменить последний более широким. С другой стороны, причина пропускания может быть в том, что каучуковый круг, напротив, чересчур велик и ложится складками; в таком случае надо заменить его меньшим. Вытягивать поршень из стекла следует медленно и вращательными движениями.
      Несколько более удобный насос может быть сооружен механиком по образцу, изображенному на рис.106. Он состоит из медного стержня (около 6 см толщиной), с нарезкой на одном конце, на которую навинчены две гайки (рис.107), из небольшой шайбы для предотвращения трения при завинчивании гайки и медного диска д, поддерживающего каучуковый диск к. Преимущество этого поршня в том, что он допускает быструю смену каучука. Через маленькую дырку сантиметров на десять выше поршня вставлен кусок крепкой фортепианной струны (или стальной проволоки, годной для пружины), согнутой, как показано на рисунке, другой конец которой пропущен в другую дырочку приблизительно на 2,5 см выше каучука. Когда поршень выдвигается, струна заскакивает за края стекла и не дает ему соскользнуть обратно.
      Когда прибор будет готов, опустим в стекло лист и нальем на него воды. Медленно вдвинем поршень так, чтобы вода стояла приблизительно на сантиметр выше него, затем вытянем его и закрепим в таком положении. Выделяется ли из листа воздух? Если да, то в каких точках? Обратим особое внимание на то, с какой поверхности выделяется больше воздуха — с верхней или с нижней? Подождем, пока весь воздух будет выгнан из листа, причем сделаем, в случае надобности, еще один ход поршнем. Отметим вид листа, инъицированного водой. Попробуем объяснить близкое сходство его с прокипяченным листом.
     
      Как отзовется на образовании крахмала исключение доступа воздуха к листу? Выдержим растение в темноте, пока листья перестанут давать ясную реакцию на крахмал. Выставим его затем на свет, покрыв отдельные участки на нескольких листьях сверху и снизу вазелином. Срежем часть нетронутых листьев и поставил! их в стаканы с водой так, чтобы черешок и около половины пластинки находились под водой. Все листья должны получать в изобилии солнечный свет. Через два-три дня сделаем со всеми листьями (срезая их с растения при заходе солнца) пробу на крахмал. Имеется ли крахмал в тех участках, к которым воздух не имел доступа?
     
      Разлагает ли лист углекислоту воздуха? Вставим в пробку зажженную свечку, поместим ее на воду и опрокинем над ней широкую склянку или банку от варенья (рис.108). Через короткое время свеча потухнет: горение потребило часть кислорода воздуха, пошедшего на образование воды и углекислого газа. Вытащим свечу с помощью привязанной к ней веревочки и, не поднимая склянки выше поверхности воды, введем под нее лист, черешок которого проходит через дырку в центре пробки (см. рисунок). Этот опыт надо начать утром и продолжить его приблизительно до захода солнца (за это время лист должен пользоваться солнечным светом; в случае необходимости продолжим опыт два дня). Подведем затем осторожно под банку дощечку или большую пробку так, чтобы закрыть ее плотно, опрокинем ее и, быстро опустив в нее зажженную свечу, немедленно снова закроем банку. Если свеча не погаснет сразу, это значит, что лист поглотил часть углекислого газа и разложил его, выделив при этом кислород, который и поддерживает горение. Для контроля повторим тот же опыт, но без листа.
      В соответствии с нашим опытом и химический анализ показывает, что при соединении углекислоты и воды с образованием крахмала выделяется кислород. На рис.109 изображен еще один опыт, иллюстрирующий то же положение. Опустим в стеклянную банку с водой какое-нибудь растение, произрастающее в естественных условиях под водой (например ветки элодеи, роголистника, рдеста и т. п.), и выставим банку на солнечный свет. Выделяющийся газ собирается в воронке, которую надо сперва наполнить водой, погрузив ее и закупорив под водой.
      Когда накопится достаточно газа, так что уровень воды в воронке сравняется с уровнем воды в наружной банке, вынем пробку из горлышка и быстро опустим в него тлеющую лучинку. Если тление делается ярче или даже вспыхивает пламя, это значит, что газ в воронке богаче кислородом, чем обыкновенный воздух, и, следовательно, растение выделяет кислород.
      Эти данные в связи с тем фактом, что крахмал не образуется в листе, лишенном воздуха, делают очень вероятным допущение, что соединение воды и углекислоты в листе приводит к образованию крахмала и сопровождается выделением кислорода. Это допущение приобрело бы, однако, гораздо большую достоверность, если бы мы лишили лист углекислоты, не лишая его в то же время прочих составных частей воздуха. Мы сможем достигнуть этого с помощью прибора, изображенного на рис.110. Возьмем склянку или банку с обыкновенной или деревянной пробкой, через которую проходит воронка, наполненная кусками пемзы, смоченными раствором щелочи, которые будут поглощать углекислоту воздуха по мере вхождения его в склянку. На дно банки поместим несколько таких же кусков и маленькую склянку с водой, в которой находится лист настурции (или какой-нибудь другой лист, дающий в обычных условиях хорошую реакцию на крахмал), предварительно обескрахмаленный описанным выше способом. Вставим пробку и замажем вазелином все места, где бы мог пройти воздух. Приготовим контрольный прибор, в котором куски пемзы смочим просто водой. После однодневного освещения солнцем сделаем с обоими листьями пробу на крахмал. Способен ли лист, лишенный углекислоты (но не других составных частей воздуха), изготовлять крахмал?
      Листья, благодаря своей способности выделять кислород, «исправляют» испорченный воздух и делают его пригодным для дыхания животных; это особенно заметно в аквариумах где при удачном соотношении животных и растительных организмов совсем не приходится обновлять воздуха, содержащегося в воде. Обыкновенный воздух содержит около трех-четырех сотых процента углекислоты. Высчитано, что один квадратный метр обыкновенной листовой поверхности разлагает в час на солнечном свету такое количество углекислоты, какое содержится в 1000 литрах воздуха. Но углекислота постоянно возмещается в воздухе, благодаря горению различных материалов, а также и дыханию растений и животных. Мы видели, что корни и прорастающие семена, подобно животным, выделяют углекислоту. Листья выделяют кислород только на солнечном свету. Быть может, в другое время они, как и корни, выделяют углекислоту? В этом нетрудно убедиться: нальем немного воды в банку, поместим в нее, сколько войдет, листьев (черешки их должны быть опущены в воду) и поместим рядом с ними маленькую склянку с прозрачной известковой водой. Поставим банку на день или два в темноту. Приготовим контрольную банку без листьев. Обе банки должны быть возможно более плотно закупорены. В которой из них известковая вода обнаружит большее количество образовавшейся углекислоты? Этот опыт показывает, что в темноте зеленые части растения ведут себя в отношении дыхания так же, как бесцветные части растения или как животное.
      Очень распространено мнение, что в комнате, где есть больной, вредно оставлять на ночь растения, так как они портят воздух. В действительности же потребовалось бы очень большое числи растений, чтобы принести в этом отношении столько же вреда, сколько приносит одна единственная свеча.
      Так как листья совершают работу не только ночью, но и днем, мы бы могли предположить, что процесс горения, доставляющий энергию для этой работы, происходит и днем; однако мы видели, что листья при дневном свете потребляют углекислоту и выделяют кислород. Тщательные определения относительных количеств газов покрали, что оба процесса происходят одновременно; солнечный свет является источником энергии для крахмалообразования, приводящего к освобождению кислорода; сжигание, приводящее к образованию углекислоты, поставляет энергию для работ другого рода.
      Так как вся энергия, употребленная на образование крахмала, снова освобождается при сжигании его, мы можем считать ее равной теплоте сгорания крахмала, составляющей около 4,5 больших калорий на грамм сухого крахмала. Если мы примем, что квадратный метр листовой поверхности производит на солнечном свету один грамм сухого крахмала в час, он должен поглотить при этом энергию солнечных лучей приблизительно в размере 4,5 больших калорий. Но это составляет не более одного-двух процентов всей энергии, получаемой листом за данный промежуток времени в форме солнечного света. Остальная часть энергии уходит на процесс испарения листом воды, с которым мы познакомимся подробнее немного дальше (стр. 141) и который имеет большое значение для поднятия воды из почвы на высоту листа. Надо заметить, что разбираемые нами химические превращения зависят главным образом от красных лучей, подобно тому, как и в глазу они больше прочих лучей вызывают те химические изменения, в результате которых возникает ощущение зрения, почему красные лучи и представляются глазу ярче синих. Эти последние, как известно, обусловливают химические процессы на фотографической пластинке.
     
      Каковы те отверстия, через которые воздух проходит в листья? Сделаем острым ножом неглубокий надрез на нижней стороне листа1 и сдерем маленькую полоску нежной, полупрозрачной кожицы (эпидермиса); поместим ее на предметное стекло в каплю воды и покроем тонким покровным стеклышком.
      1 Наиболее пригодны для этой цели листья лилии (или другого растения из семейства лилейных, например гиацинта, нарцисса и др.), ириса, традесканции, какого-нибудь злака (особенно овса), анемоны и т. п.
      Рассмотрим в микроскоп сперва при малом, а затем при большом увеличении. Мы увидим, что кожица состоит из слоя клеток, лежащих в одной плоскости, тесно примыкающих друг к другу своими краями, за исключением тех мест, где находятся отверстия (рис.111 и 112, у). Каждое отверстие (называемое устьицем) окружено двумя полулунными клетками, называемыми клетками замыкающими (зам). Отверстия заполнены воздухом, делающим их темными на вид. Сравним число отверстий на верхней и нижней поверхности. Соответствует ли разница тому, что мм нашли с помощью воздушного насоса?
      Обратимся теперь к внутреннему строению листа.1
      1 Здесь в качестве примера выбран лист обыкновенной сурепки, так как его легко достать, легко отпрепарировать, и в то же время в нем очень видны отдельные части листа; превосходны листья свеклы, бука и др., можно воспользоваться любым тонким, нежным листом.
      Свернем лист поплотнее и, держа сверток крепко между большим и указательным пальцами левой руки, сделаем острой, смоченной водою бритвой возможно более тонкие срезы поперек листа; срезы достаточно тонки, когда они кажутся почти или совсем бесцветными. Мокрой кисточкой перенесем несколько срезов в каплю воды на предметном стекле, прикроем покровным стеклышком и будем рассматривать как раньше. Кожица верхней поверхности (рис.111) представляет собой почти бесцветный ряд клеток. Функция кожицы заключается в защите листа оф высыхания, а также от нападения паразитов, вредных насекомых и т. п. Поэтому наружная стенка ее (кутикула, рис.112, к), утолщена и непроницаема для воды (если не вполне, то почти) Под кожицей (рис.111) лежат длинные цилиндрические клетки, напоминающие своим видом ряд пробирок, поставленных вплотную друг к другу. Эти клетки (названные столбчатыми, или палисадными, благодаря сходству с палисадами забора) содержат большое количество хлорофилла в форме зерен (хлорофилловые зерна, хлор, з.), густо расположенных вдоль внутренней поверхности клеточных стенок. Под этой тканью находится губчатая ткань (г. /и.), клетки которой неплотно соединяются между собой, оставляя в промежутках большие воздухоносные полости. Пузыри воздуха в этих полостях придают им под микроскопом темный цвет. Наконец, следует нижний эпидермис, похожий на верхний, но снабженный многочисленными устьицами, одно из которых представлено в разрезе (у). Отметим отверстие с двумя замыкающими клетками, видными в разрезе, и над самым отверстием большую воздушную полость (в), сообщающуюся с воздушными полостями губчатой ткани. Таким образом воздух может проникать через устьица во внутреннюю часть листа, где имеется обширная поглощающая поверхность (во много раз больше наружной поверхности листа). Так как клетки листа наполнены жидким содержимым, поверхность эта постоянно бывает влажной и находится, следовательно, в наилучших условиях для поглощения углекислоты, подобно тому как влажная поверхность легочных клеток способствует поглощению кислорода. Если бы эти поверхности высохли, они бы почти целиком утратили способность поглощать газы.
      Таким образом лист, как и корень, является поглощающим органом: один поглощает пищу из воздуха (углекислоту), другой из почвы (воду с растворенными в ней веществами). Оба эти вида сырой, необработанной минеральной пищи встречаются в листе, и там из них вырабатываются новые — органические питательные вещества, т. е. крахмал, сахара, жиры, масла, белки и т. п.
      Лист поглошает не только пищу, но и энергию — солнечный свет, необходимый для выработки органических питательных веществ. Поглощение света есть функция зеленого пигмента — хлорофилла, которого особенно много в палисадных клетках, расположенных с верхней стороны листа, подвергающейся непосредственному действию света. Если мы рассмотрим срез листа, расположенного на растении таким образом, что свет действует одинаково на обе стороны (например лист ириса, гладиолуса и т. п.): мы увидим палисадные клетки с обеих сторон (рис.112). Во многих листьях имеется один только ряд палисадных клеток, у других же мы находим двойной ряд (рис.111), что ведет к более совершенному поглощению света. Растения, свойственные открытым, солнечным местообитаниям, имеют обычно более толстые листья, с большим числом слоев палисадной паренхимы и с более длинными палисадами. Таким путем достигается более полное поглощение ими света. Напротив, листья растений теневых очень нежны и тонки и часто целиком состоят из губчатой ткани. Мы еще будем иметь случай познакомиться с этим более подробно в главе VIII. Чтобы испытать светопоглотительную способность листьев, приготовим из картона трубку (в 30 см длиной и около 2 см в поперечнике), направим ее на свет, приложим к открытому концу лист и будем смотреть сквозь него. Посмотрим, сколько слоев листьев требуется для полного поглощения света.
     
      Соединение углекислоты и воды под влиянием поглощенной энергии (солнечного света) приводит к образованию виноградного сахара, который или накопляется в хлорофилловых зернах в виде крахмала или же диффундирует внутрь клетки, а затем, переходя из одной клетки в другую, направляется к жилкам. Перенос к жилкам значительно облегчается воронкообразными собирательными клетками (соб) и отводящими клетками (отв, рис.111 и 112). Если мы рассмотрим (при большом увеличении микроскопа) срез листа, снятого с растения под вечер, то увидим, что хлорофилловые зерна набиты маленькими белыми блестящими тельцами, темнеющими от действия иодного раствора. Это и есть мелкие крахмальные зерна, являющиеся продуктом соединения углекислоты и воды под влиянием солнечного света. В течение ночи они снова превращаются в сахар, который вдоль по жилкам переносится вниз в стебель и корни. Передвижение сахара происходит и днем, но тогда он образуется быстрее, чем может быть унесен, и избыток его накопляется в виде крахмала.
     
      Всякий знает, что листья, снятые с растения, быстро засыхают, если их не поместить в воду. Несомненно, что они быстро теряют воду путем испарения. Происходит ли то же в обычных условиях, когда листья находятся на растении? Возьмем пару часовых стекол одинакового размера (за неимением таковых можно взять просто куски слюды или стекла) и зажмем между ними лист с помощью проволоки, изогнутой в виде зажима (рис.114). Обведем их края вазелином так, чтобы между стеклами и листом не мог проходить воздух (лист должен оставаться на растении и оставаться совершенно неповрежденным). Если лист выделяет водяные пары, они будут собираться в виде капель на внутренней поверхности часовых стекол, особенно при охлаждении. Будем наблюдать от времени до времени и перенесем растение, в случае надобности, в прохладное помещение. Выделяет ли лист воду?1 С которой стороны больше? Не та ли это сторона, на которой (воздушным насосом или при микроскопическом исследовании) найдено большее число устьиц?
      1 Вот более быстрый и точный метод: возьмем бумагу, пропитанную хлористым, кобальтом (4—5-процентным водным раствором), высушим ее над лампой до яркосинего цвета; затем положим на лист и покроем слюдой или стеклом, придерживаемыми зажимом (как на рис.114). Если лист выделяет водяные пары, бумажка быстро покраснеет.
     
      Только ли через отверстия теряет лист свою воду? Выберем растение с очень небольшим числом или с полным отсутствием устьиц на верхней стороне листа (многие виды бегонии, ива, тополь, сирень, барбарис, олеандр, садовая фасоль и др.). Убедившись, с помощью воздушного насоса или микроскопическим исследованием, что на верхней поверхности листьев устьица отсутствуют, срежем с растения несколько листьев и у одних покроем черешок и нижнюю поверхность пластинки листа вазелином или мазью для прививок, у других замажем черешок и верхнюю поверхность листа, у третьих — черешок и обе поверхности листа. Привяжем к каждому листу крепкую нитку (приблизительно одинакового веса во всех случаях) и взвесим возможно точнее (стараясь не стереть при этом вазелина). Подвесим листья за привязанные к ним нитки и от времени до времени будем снова взвешивать. Выделилось ли с нижней стороны значительно большее количество воды, чем с верхней? Наблюдается ли потеря веса у листьев, замазанных сплошь? Такую потерю надо отнести на счет экспериментальной ошибки, которая зависит от несовершенства вазелиновой смазки и которую надо по возможности уменьшить более тщательной обмазкой. (Надо помнить, что при неосторожном обращении часть вазелина может быть стерта, а также, что на солнце, при чересчур густой смазке, он может таять и стекать; по этой причине лучше употреблять более густую прививочную мазь.)
      Рассматривая под микроскопом кожицу листьев, можно найти устьица то открытыми (рис.112), то закрытыми (рис.111). Мы видели, что вся или почти вся вода выделяется через устьица; поэтому по количеству выделяемой листом воды мы можем судить, открыты они или закрыты. Количество это измеряется только что описанными способами или посредством прибора, изображенного на рис.116. Срежем с растения лист или небольшую ветку с несколькими листьями и вдвинем его в пробочное сверло (с отверстием как раз по черешку), проткнутое предварительно через каучуковую пробку (рис.115). Когда мы вытянем сверло, лист окажется плотно зажатым в пробку. Таким способом можно быстро и не повредив зажать лист или стебель в каучуковую пробку так, чтобы между ними не мог пройти воздух. В другое отверстие в пробке вставим стеклянную трубку около сорока сантиметров длиной (чем меньше ее отверстие, тем лучше), согнутую, как показано на рис.116, и медленно вдвинем пробку в горлышко склянки, наполненной до краев водой. При этом вода войдет в трубку и, вероятно, наполнит ее всю; если же этого не случится, наполним трубку водой раньше, чем вставим пробку в склянку, и закроем один конец пальцем, чтобы вода не вытекала при вдвигании пробки. Чтобы испытать, плотно ли сидит пробка, оботрем ее снаружи и будем дуть в свободный конец трубки и смотреть, не выдавливается ли при этом вода. Если соединения окажутся плотными, поставим прибор в прохладное, затененное помещение и оставим стоять, пока лист не поглотит немного воды и небольшой пузырек воздуха (около сантиметра длиной) не будет втянут в конец трубки. Когда это произойдет, опустим конец трубки в воду, как показано на рисунке, привяжем к трубке линеечку и будем следить по часам за быстротой передвижения пузырька вдоль трубки (которая должна находиться в горизонтальном положении). Когда пузырек перейдет в склянку, впустим новый, приподнимая конец трубки на короткое время над водой. Когда скорости поглощения и испарения воды сделаются вполне постоянными, перенесем прибор на солнечный свет и станем снова наблюдать (сделаем тот же опыт с целой веткой, покрытой листьями).
      Возрастание скорости испарения на свету можно приписать или более широкому раскрыванию устьичных отверстий, или же усилению испарения (через открытые или частью открытые устьица)» зависящему от повышения температуры. В большинстве случаев обе причины содействуют увеличению количества испаряемой воды. Растению полезно раскрывать устьица на солнечном свету, так как в это время идет образование крахмала, а если бы отверстия листа были замкнуты, поглощение углекислоты сделалось бы невозможным. Кроме того, испарение воды и само по себе полезно для растения: в листе остаются тогда минеральные вещества (точно так же, как при кипении воды в чайнике остается корка извести и другие минеральные вещества, растворенные в воде), которые, как мы уже знаем, являются ценными для растения.
      Когда запас воды в листе начинает уменьшаться, устьица обыкновенно закрываются, и это опять-таки является преимуществом, так как иначе лист скоро завял бы; иногда он вянет, несмотря даже на закрывание устьиц, например, в очень жаркие дни и особенно при горячем, сухом ветре. Поместим прибор на воздухе в ветреный день (чем ветер суше и горячее, тем лучше) и посмотрим, как это отзовется на скорости испарения.
      Ночью устьица обыкновенно закрыты, но с восходом солнца, как только наступают благоприятные условия для образования крахмала (т. е. необходимый запас воды, солнечный свет и тепло), они снова раскрываются.
      При помощи чрезвычайно простого приема легко обнаружить, в каком состоянии находятся устьица. Небольшой кисточкой нанесем на поверхность листа (с той стороны, где устьица) каплю керосина, бензина или спирта. Если устьица открыты, капля быстро всосется внутрь листа, жидкость заполнит межклетники, и лист в этом месте станет прозрачным (как при выкачивании воздуха насосом). Если же устьица закрыты, капля испарится, не вызвав никаких изменений в листе. Если спирт подкрасить фуксином (яркокрасной краской, употребляемой для окраски яиц), картина выступает особенно резко.
      При помощи этого несложного метода проследим за ходом устьичных движений у возможно большего числа растений в нашем саду, в огороде, в поле. В жаркую сухую погоду определим состояние устьиц до и после поливки растений. Найдем ли различия между отдельными растениями, например между картофелем и свеклой или капустой? Вред от недостаточной поливки в значительной мере объясняется тем, что устьица и днем остаются закрытыми, углекислота не попадает внутрь листа и растения голодают. Поэтому в засушливые годы даже на плодородных почвах могут получаться плохие урожаи.
      Устьице с замыкающими клетками представляет собой автоматическое, крайне целесообразное и вместе с тем удивительно простое приспособление, от правильного функционирования которого зависит самая жизнь растения. Если мы внимательно исследуем устьице, мы увидим, что обе колбасообразные замыкающие клетки наполнены зелеными хлорофильными зернами, тогда как окружающие их эпидермальные клетки не содержат таковых. От этого и зависит раскрывание и закрывание устьиц в связи со светом. На свету, когда условия благоприятствуют усвоению углекислоты, замыкающие клетки вырабатывают сахар, который притягивает воду от соседних клеток и вызывает растягивание замыкающих клеток и раскрывание устьиц. Когда же, наоборот, наступают неблагоприятные условия, образование сахара прекращается, замыкающие клетки спадаются и замыкают устьице.
      Механизм открывания и замыкания может быть разъяснен при помощи рис.117, изображающего устьице ириса как в закрытом так и в открытом положении. Замыкающая клетка (как это видно на поперечном срезе, рис.118) имеет утолщенную стенку со стороны, обращенной к устьицу, и тонкую — с противоположной стороны. Согласно законам механики, при подобном строении растягивание от внутреннего давления (вызываемого поглощением воды) должно сопровождаться выгибанием кнаружи наиболее тонкой или слабой стороны и, следовательно, искривлением всей клетки (что обозначено толстыми линиями на рис.117). Таким образом, когда замыкающие клетки растягиваются, они отклоняются одна от другой, оставляя устьице раскрытым; оно замыкается, когда они снова спадают. Встречаются различные видоизменения этого механизма. Общее соотношение Между замыкающими и окружающими клетками можно видеть на рис.118.
      Если мы сдерем полоску кожицы с листа лилии или амариллиса и поместим ее в воду на предметное стекло, мы, вероятно (если только растение хорошо снабжено водой и находится на солнечном свету), найдем устьица открытыми; если мы теперь приподнимем покровное стеклышко и введем одну-две капли крепкого раствора сахара или соли, то эти вещества оттянут воду от замыкающих клеток, они сразу спадутся и закроют устьица.
      С помощью модели, изображенной на рис.119, можно иллюстрировать принцип, на котором основано открывание и закрывание устьиц. Возьмем кусок тонкостенной, шириною в 5—6 мм, черной каучуковой трубки, не утратившей еще своей эластичности, и приделаем к ней по всей ее длине, за исключением небольшого в 1—2 см промежутка в середине, полосу эластичной тесьмы (шириной около 3 мм), плотно прилепив ее с помощью каучуковой замазки. Перегнем затем трубку посередине, как показано на рисунке, так, чтобы подклеенные части стенки пришлись друг против друга, и закрепим в месте перегиба зажимом. Свободные концы соединяются с коленами стеклянной Y-образной трубки (тройника), пригнутыми близко одно к другому. Нижний конец тройника соединяется отрезком толстой каучуковой трубки с велосипедным насосом. Обвяжем все каучуковые соединения бечевкой или резиновой тесьмой и станем нагнетать воздух. По мере возрастания давления наружные более тонкие стенки каучуковых замыкающих клеток выпячиваются наружу, вызывая изгибание этих «клеток» и раскрывая пространство между ними, т. е. устьице; когда давление уменьшается, они спадаются и закрывают отверстие. Степень раскрывания и закрывания зависит от эластичности каучука, от неподатливости подклеенной стенки и т. д.
      За неимением стеклянного тройника можно воспользоваться двумя короткими стеклянными трубками, вставленными в каучуковую пробку (во избежание выскальзывания они должны быть слегка расширены на конце), как указывает рис.120; пробка вставляется в отрезок стеклянной трубки, на другом конце которого находится подобная же пробка; через нее проходит стеклянная трубка, соединяющаяся с насосом. Можно обмотать обе пробки проволокой, чтобы они плотно сидели на своих местах.
      Высыхание является наиболее серьезной опасностью, с какой приходится бороться растению, и ничто так быстро не нарушает его благосостояния, как недостаток воды.
      Растения, страдающие от сухости, проявляют очень характерные симптомы, как, например, увядание, поникание и пожелтение листьев, а в дальнейшем и опадение их, начинающееся обыкновенно снизу с самых старых органов. Интересно отметить, что листья, отпадая, оставляют гладкий рубец; это объясняется образованием особого слоя рыхло расположенных клеток у самого основания черешка (это хорошо видно на срезе под микроскопом). Завертывая сложенные листья конского каштан, айланта, грецкого ореха или ясеня во влажную ткань и помещая их в темноту, можно весьма быстро вызвать образование этого слоя: листочки отпадают, оставляя чистый рубец. Образуется ли рубец у большинства однодольных растений, например у кукурузы, злаков, лилии и др.?
      Растения, пострадавшие от засухи, надо полить, перенести в прохладное, влажное помещение и обрызгать водой. Если растение серьезно пострадало, полезно удалить часть более старых листьев. Если нужно быстро оживить срезанные и начавшие подвядать цветы, их нужно поставить в воду (причем полезно обновить поверхность среза, укоротив стебли на 2— 3 см) и покрыть мокрым полотенцем.
      Листья обладают различными приспособлениями для защиты от увядания, вызванного жарой и сухостью. (Какие листья, будучи удалены с растения для декоративных целей, дольше всего остаются свежими? Почему?) Некоторые из них очень явственны, и мы можем ознакомиться с ними посредством прибора, изображенного на рис.116. Свернем лист в трубку или сложим его два-три раза, наподобие веера, и закрепим резиновой тесьмой. Как это отзовется на скорости испарения? Не встречаются ли и у растений подобные приспособления? Многие злаки (например кукуруза) в жаркое время дня сворачивают свои листья или складывают поверхности, несущие устьица, уменьшая этим испарение. Молодые листья гораздо больше старых подвержены разрушительному действию сухости; они почти всегда свернуты или сложены (так как вышли из почки), так что испарение значительно ослаблено, а если одна поверхность более открыта, чем другая, то защищенной является та, которая несет устьица. Постараемся сделать некоторые наблюдения на эту тему: займемся в особенности плодовыми деревьями, кленом, папоротниками, канной и др. Многие листья постоянно бывают свернуты до известной степени (вереск, багульник и др.).
      Покроем лист в нашем приборе ватой, прижмем ее плотно к листу проволочной сеткой, которую закрепим деревянным зажимом. Покроем в одном случае обе стороны листа, в другом — только ту, на которой расположены устьица, и будем наблюдать скорость испарения на солнце и в тени. Не имеют ли некоторые листья аналогичных покровов? Рассмотрим листья горицвета венечного (Lychnis corcnaria), шандры (Marrubnim vulgare), шалфея (Salvia), полыни, коровяка (Verbascum), гусиной лапки (Potentilla) и т. п. Многие листья имеют волосяной покров в молодом состоянии и теряет его с возрастом (конский каштан, бук, рябина, серебристый тополь, груша и др.).
      Мы видели, что стой вазелина останавливает испарение с поверхности листа. Не встречаются ли листья, покрытые пропускающими воду веществами, как, например, смолами, камедями, лаками, воском и т. п.? Обратим особое внимание на присутствие лакообразных веществ и камедей на почках, которые предохраняются ими от высыхания. Удалим чешуйки, покрытые лаком, и отметим результат. Многие листья в молодом состоянии покрыты лаковым налетом, но обходятся без него, когда делаются старше и менее чувствительными к потере воды и когда эпидермис их утолщается (вишня, тополь, береза, ольха, персик и др).
      Возьмем два листа одинакового размера, покрытые густым восковым налетом (особенно хороши молодые, горизонтально расположенные листья эвкалипта, годятся также листья капустной рассады); сотрем с одного из них воск с помощью мягкой тряпочки; замажем поверхности среза вазелином, положим один лист на правую чашку весов, а другой — на левую и уравновесим их, прибавляя разновески на соответствующую чашку. От времени до времени будем наблюдать, которая из чашек поднимается и, следовательно, который из листьев быстрее теряет воду.
      Обратим внимание, что листья (ириса, бамбука, кислицы, серебристого тополя, черники и др.), снабженные волосяным, восковым и т. п. покровом, имеют блестящий, серебристый вид под водой; это зависит от слоя воздуха, который упорно на них держится. Погружая такие листья в воду, мы видим, что поверхность с устьицами настолько защищена, что не делается мокрой; это является большим преимуществом, так как, если бы вода проникла в устьица, она совершенно закрыла бы проход для воздуха и сделала бы невозможным поглощение углекислоты. Вообще всюду, где много мелкой пыли, растения страдают, если только их не обмывают частые дожди.1
      1 Окуривание растений ядовитыми газами (для истребления насекомых) должно производиться ночью, когда устьица закрыты. Иначе растение может само сильно пострадать.
      Поэтому листья комнатных растений очень полезно время от времени обмывать теплой водой; кроме пыли при этом удаляются также и тли и другие вредные насекомые.
      Нетрудно понять, что для растения полезно иметь устьица на нижней стороне листа, так как там они гораздо лучше защищены от пыли, Дождя, от непосредственного воздействия солнца и т. д.; такое положение они чаще всего и занимают.
      Можно ознакомиться еще с другими приспособлениями для уменьшения испарения — с расположением устьиц в ямочках (олеандр) или желобках (ракитник, дрок и др.), общим уменьшением листовой поверхности (у растений с мясистыми листьями, как, например, молодила — Sempervivuin sobolif iim, очитка — Sedum Telephium, хрустальной травы — Mesembryanthemum cristallinum и др.), отсутствием листьев в течение известной части года (у некоторых дроков) или полной и постоянной утратой листьев (у кактусов). Постараемся достать какие-нибудь листья с указанными особенностями и исследуем величину их испарения. С этой целью надо отделить лист, взвесить его, покрыть поверхность среза вазелином или прививочной мазью и снова взвесить; поместим различные листья одновременно в одинаковые условия на одинаковые промежутки времени (пять-шесть часов на солнце) и после взвесим еще раз; разделим убыль в весе (т. е. разность между результатами второго и третьего взвешивания) на первоначальный вес (результат первого взвешивания) и помножим на 100, тогда мы узнаем потерю в процентах. Сравним эти процентные цифры для разных листьев, например листа тыквы и листа молодила (Sempervivum).
      Более детальные исследования показывают, что далеко не все растения сухих мест обладают, подобно мясистым растениям, очень слабым испарением. Многие из них, как, например, степная полынь, верблюжья колючка и др., испаряют не меньше, а больше, чем растения влажных местообитаний, а знаменитые австралийские эвкалипты употребляют даже для осушки болот, так быстро они выкачивают воду из почвы. Главное отличие пустынных и полупустынных растений состоит в том, что они способны без вреда выносить такое длительное и глубокое завядание, от которого погибают более чувствительные растения. И большая часть тех внешних особенностей, которые отличают сухолюбивые растения, именно восковой налет на листьях, волоски, скручивание листьев и т. д., оказывает свое действие не тогда, когда в почве достаточно воды и устьица раскрыты, а тогда, когда растение вянет, устьица его закрыты, и вся потеря воды идет через кутикулу. Тогда-то именно и важно, чтобы кутикула была возможно толще и покрыта воском, чтобы волоскй Защищали лист от нагревания солнечными лучами и т. д.
      Некоторые растения, приспособившиеся к сухим местообитаниям, обладают, как мы видели, удивительной способностью удерживать в своих тканях воду. У всех мясистых растений с толстыми листьями, так называемых суккулентов, в резервуарах (состоящих из водянистой неокрашенной ткани) внутри листа накопляется такой запас воды, что его хватает от одного периода дождей до другого, часто на несколько месяцев. Сюда относятся, например, молодило, очиток, хрустальная трава и др. У многих из этих растений вода упорно удерживается камедистыми, слизистыми веществами или гигроскопическими солями. Иллюстрируем это таким образом: нанесем на кусок стекла каплю чистой воды и рядом с нею каплю жидкости, выжатой из наших листьев или каплю крепкого раствора соли, сахара или аравийской камеди. Которая из капель испарится раньше всех?
      Наряду с изменениями в строении уменьшение испарения достигается переменами положения (например из горизонтального в вертикальное). Обратим внимание на вертикально стоящие листья ириса, гладиолуса, эвкалипта и др. Как ведут себя в данном отношении злаки? Многие молодые листья занимают вертикальное положение до тех пор, пока эпидермис их не станет достаточно плотным, чтобы задерживать испарение, когда они перейдут в горизонтальное положение. Отметим возможно больше подобных случаев. Многие взрослые листья переходят из горизонтального положения в вертикальное среди жаркого летнего дня, когда свет и тепло чересчур интенсивны. Особенно отчетливо это можно наблюдать у белой акации. Присмотримся к обыкновенным окружающим нас растениям и отыщем возможно большее число подобных случаев.
      Мы уже знаем случаи, когда растение страдает от недостатка воды несмотря на то, что корни его погружены в воду. Это зависит от того, что в воде содержатся вещества, оттягивающие воду от растения. Попробуем опустить черешок листа (или стебель целого растения) в крепкий соляной раствор.
      На солончаковых почвах и вдоль морского берега, где вода солоновата, растения страдают от этого, и большинство обычных растений поэтому не может развиваться; мы встречаем здесь такие растения, как, например, солерос, которые обладают способностью скоплять внутри себя значительное количество солей и благодаря этому всасывать достаточное количество воды даже из крепких растворов. Почти все солончаковые растения имеют толстые, мясистые стебли и листья и по внешнему виду напоминают суккулентов. Попробуем, нельзя ли уже по вкусу обнаружить накопление в них соли.
      Вертикальное положение листа является преимуществом, когда солнечные, лучи падают отвесно, принося с собой чересчур сильный свет и нагревание; в обыкновенных же условиях гораздо лучше ставить лист под прямым углом к свету, так как в этом положении лист может поглотить максимальное количество его. Те самые листья, которые в сильный полуденный жар занимают вертикальное положение (т. е. параллельно преобладающему свету), утром и под вечер располагают свою поверхность перпендикулярно к преобладающему свету; таким образом они следуют целый день за солнцем, обращаясь утром к востоку, а после полудня — к западу (растения из семейства мотыльковых, некоторые мальвы и др.). Какие из обыкновенных растений поступают таким же образом? Проследим за клевером, люпином, донником и др. Обратим внимание на подушкообразные сочленения, на которых, как на петлях, поворачиваются листья.
      Познакомимся с «положением сна» ночью у листьев кислицы, клевера, лебеды, у акации (рис.121, 122), а также у семядолей подсолнечника, тыквы и др. Значение этого положения может заключаться в ослаблении испарения или в уменьшении охлаждения при лучеиспускании, или же в том и другом. Иногда можно искусственно вызвать это положение, помещая растения днем на время в темноту (клевер, кислица и др.).
      Способность поворачиваться к свету играет крупную роль в жизни растения. Все ли листья обладают ею? Испытаем возможно большее число растений, помещая их у окна или затеняя с одной стороны, если они растут на открытом воздухе. Воспользуемся для наблюдений теми случаями, когда растения растут около стены или почему-либо затенены с одной стороны. Рассмотрим в особенности лазящие стебли, например разные виды дикого винограда, хмеля, плюща и др. Не избегают ли листья этих растений взаимного затенения? Чем это объясняется? Когда листья покрывают предоставленное им пространство так, что могут улавливать весь падающий на них свет, не мешая друг другу, их расположение (рис.123 и 124) называется листовой мозаикой. Постараемся указать наиболее совершенные листовые мозаики.
      Отметим различное расположение листьев на горизонтальных и вертикальных побегах у одного и того же растения (рис.125, 126 и 127). На каких побегах листьям приходится больше поворачиваться и перекручиваться по сравнению с первоначальным положением?
      В какой части листа находится механизм, с помощью которого производятся эти поворачивания и закручивания? Рассмотрим с этой точки зрения листья садовой фасоли, акации и других бобовых и обратим особое внимание на подушкообразное возвышение при основании черешка каждого листа и листочка.
      Так как дерево располагает свои ветви и листья в соответствии со светом, с преобладающими ветрами и т.д. то при пересадке не следует изменять его ориентировку, т. е. та же сторона должна быть обращена на север, как и до пересадки.
      Присмотримся к деревьям и кустарникам (а также к более мелким растениям) и постараемся установить, какая сторона
      у них развивается лучше всего и в какой связи это стоит со светом.
      Рис.126. Горизонтальная (стелющаяся) ветвь барвинка, вертикальные ветви которого изображены на рис.125 и 127.
      Лист больше всякой другой части растения нуждается в защите от животных, насекомых и паразитов. Приспособления такого рода крайне разнообразны. Изучим практически следующие формы защиты:
      1. Шипы, колючки, волоски, щетинки и т. п. Эти орудия защиты образуются как на листьях, так и на стеблях и могут представлять собой поверхностные выросты (шипы розы и чертополоха, жгучие волоски крапивы, отламывающиеся в ранке и изливающие в нее вызывающий ожог яд, волоски коровяка, раздражающие рот, и т. п.), или колючие кончики листьев (чертополох), или зубчики по краю листа (осоки, злаки, остролист), или обращенные в колючки прилистники (белая акация), или листья (барбарис), или даже целые ветви (боярышник).
      2. Горькие или ядовитые вещества. Было бы интересно выяснить, каким образом животные, дикие и домашние, приучаются избегать ядовитых растений. Многие растения имеют неприятный или вредный запах, являющийся уже предостережением, например дурман, мята и многие другие. Многие имеют неприятный вкус, например маки.
      Но есть много растений, которые не отличаются ни неприятным вкусом ни запахом, но которых все же избегают травоядные животные.
      3. Общеизвестно также, что деревянистая или кожистая консистенция листьев и стеблей (как у тростников, вереска, брусники) или кремнистая (как у хвощей) является средством защиты многих растений.
      4. Очень успешным защитным приспособлением у некоторых растений является прижимание к почве, например у спорыша, подорожника, портулака, дикой земляники и др.
     
     
      ГЛАВА V
      РАБОТА СТЕБЛЯ
     
      Работа стебля и листьев тесно связана между собою. Мы знаем, что листья нуждаются в постоянном притоке воды; вода поглощается корнями и, чтобы добраться до листьев, должна подняться по стеблю. По какой части стебля передвигается вода? Срежем веточку с листьями (предпочтительнее тыквы, подсолнечника или герани) и вставим ее обрезанным концом в водный раствор эозина интенсивно красного цвета. Поставим наше растение в условия, благоприятствующие испарению, и примерно через час обрежем нижнюю часть стебля на 5 — 7 см от нижнего конца; если жидкость успела уже подняться выше по стеблю — проследим высоту ее поднятия на ряде последовательных срезов. Зарисуем поперечный срез стебля и отметим те участки, по которым поднималась подкрашенная вода. Если для опыта стебля воздухоносная побыла взята тыква, то вид поперечного среза в главных чертах будет подобен рис.128. В каждом ребре стебля лежат большие сосудисто-волокнистые пучки; чередуясь с ними, ближе к центру стебля лежит еще пять меньших пучков. Центральная часть каждого пучка (древесина) оказывается окрашенной поднявшейся жидкостью в красный цвет; по обеим сторонам древесины лежат образования из более нежной ткани, отчасти просвечивающие (лубяные части), с перерезанной поверхности которых вытекают капли слизи. Снаружи стебель покрыт кожицей, вполне сходной с покрывающей листья. Вся остальная ткань стебля, заполняющая всю толщу стебля от кожицы и до центральной воздухоносной полости, представляет собою мякоть. Среди этой мякоти выделяется своей твердостью проходящий кругом всего стебля слой механических волокон.
      Оставим ветку в растворе краски до тех пор, пока не покраснеют листья; проведем тогда через нее продольный срез и проследим за направлением пучков вплоть до самых листьев. Если рассмотреть лист на свет, то можно будет заметить на нем разветвления пучков или жилок. При помощи лупы проследим за тончайшими разветвлениями пучков. Чтобы ближе с ними познакомиться, возьмем совсем молоденький листочек, не более сантиметра длиною, поместим его на предметное стекло в каплю спирта, содержащего немного щелочи, и дадим ему обесцветиться; затем промоем его водою, положим на предметное стекло в каплю спирта, содержащего немного щелочи, и дадим ему обесцветиться; затем промоем его водою, положим на предметное стекло в каплю воды и рассмотрим под микроскопом окончания жилок. Проследим ход пучков вниз по стеблю вплоть до корня. Вырвем несколько вполне развитых растений с корнями, обрежем кончики корней, поставим растения в раствор эозина и проследим путь окрашенной жидкости в корне и переход ее кверху в стебель. Нарисуем диаграмму путей, по которым жидкость идет в корне. Проследим ход пучков из корня в стебель и далее в листья у кукурузы (рис.129). Если в стебле пучки располагаются в виде кольца, а в листьях ветвятся, образуя сеть, как, например, у тыквы, то такое их расположение характерно для большой группы растений — двудольных, т. е. растений, в семенах которых имеются две семядоли; рассеянное расположение пучков в стебле и параллельный ход их в листьях характеризуют другую большую группу — однодольных (растений с одной семядолей).
      Поставим в раствор краски небольшую облиственную веточку дуба, ясеня или другого какого-нибудь дерева с плотной древесиной и проследим путь, по которому жидкость поднимется до самой верхушки, до точки роста веточки. На самом кончике молодой верхушки сосудисто-волокнистые пучки лежат отдельно друг от друга, как в тыкве, но ближе книзу, в более старой части стебля, эти сначала обособленные пучки очень скоро сливаются, образуя сплошное кольцо древесины (а также и луба).
      Возьмем один из стеблей тыквы, простоявших несколько времени в растворе краски, перережем его поперек и с обнаженной поверхности сделаем острой бритвой несколько срезов достаточно тонких, чтобы быть прозрачными) и рассмотрим их в сильную лупу или при слабом увеличении микроскопа без воды и покровного стекла. Сосудисто-волокнистый пучок состоит из древесины, занимающей его центральную часть и окрашенной в красный цвет, и бесцветного луба, лежащего по двум сторонам древесины. Вокруг пучка лежат крупные тонкостенные клетки мякоти, сходные с теми, из которых состоит и мякоть листа. Если присмотреться к древесине, увидим в ней несколько больших отверстий, ведущих в каналы, так называемые сосуды (рис.130). Если следить за поднятием подкрашенной жидкости по стеблю, нетрудно заметить, что по сосудам она подымается гораздо быстрее, чем по другим частям древесины. Между сосудами находится много клеток меньших размеров, которые также окрашиваются через некоторое время и которые, следовательно, также принимают участие в поднятии воды.
      Ознакомившись со строением пучка в его общих чертах, сделаем возможно более тонкий поперечный срез стебля смоченной в воде бритвой (при такой незначительной толщине он кажется бесцветным и легко тонет в воде; благодаря последнему свойству тонкие срезы можно отделить от более толстых). С помощью смоченной в воде кисточки или кончика ножа перенесем срез на стекло в каплю воды и покроем покровным стеклом. Сначала рассмотрим его под малым, а потом под большим увеличением микроскопа.
      Разрежем затем стебель вдоль так, чтобы сосудисто-волокнистый пучок был разделен на две половины в радиальном направлении (в плоскости, проходящей через пучок и центр стебля). С обнаженной поверхности сделаем достаточно тонкий и прозрачный срез и рассмотрим его под малым увеличением без покровного стекла и воды. Мы увидим, что сосудисто-волокнистый пучок состоит из массы удлиненных трубок, тесно примыкающих друг к другу; его центральная часть, древесина, хорошо заметна благодаря эозину; сосуды видны хорошо, благодаря их большим размерам.
      Теперь сделаем более тонкий срез с такой же поверхности и рассмотрим его при большом увеличении в воде и под покровным стеклом. Мы увидим, что сосуды (рис.130, сос) и некоторые менее крупные ,клетки древесины покрыты правильными отметинами круглой или овальной формы; это — утонченные места в стенках клеток, которые носят название пор (рис.131 и 132) и через которые вода передается из клетки в клетку. Мелкие элементы древесины бывают двух родов: короткие клетки с притупленными концами называются древесной паренхимой (дрп) и более длинные, с заостренными концами, — называются трахеидами (тр); трахеиды отличаются тонкими стенками со спиральными или кольчатыми утолщениями. Если бы не было этих утолщений, то клетки с их нежными оболочками спадались бы вследствие давления соседних клеток и делались бы бесполезными в смысле проведения воды. Если мы проследим за сосудисто-волокнистыми пучками до самой верхушки стебля, то увидим что прежде всего в древесине появляются кольчатые и спиральные трахеиды, структура которых позволяет им растягиваться и следовать за стеблем при его удлинении во время роста; поэтому они и закладываются в растущей части стебля, недалеко от его верхушки. Толстостенные элементы древесины очень мало растяжимы или даже вовсе не растяжимы, поэтому они приобретают толстые стенки и характерную структуру в области, лежащей ниже растущей части стебля, в которой всякое удлинение практически уже прекратилось.
     
      Нельзя ли объяснить, почему по сосудам вода поднимается значительно быстрее, чем по другим клеткам? Дело не только в том, что они шире других: проходя по ним, вода не встречает, кроме того, тех препятствий, которые ей попадаются в менее длинных клетках; в этих последних расположена масса поперечных перегородок, лежащих недалеко друг от друга; сквозь них должна фильтроваться вода. На ранней стадии развития такие перегородки есть и у сосудов, но они скоро разрушаются и всасываются; от них остается лишь небольшой след в форме колец, заметных кое-где на стенках сосудов (как видно из рис.130, сос).
      Сравнивая сосудисто-волокнистые пучки тыквы и кукурузы (рис.133), отметим, что и у последней имеются два больших сосуда (сос), два меньших — кольчатый (кольч) и спиральный (спир) и около них широкая воздушная полость, образовавшаяся благодаря разрыву тканей в силу быстрого роста; остальная часть древесины состоит из древесной паренхимы.
      Теперь познакомимся с древесиной дуба (или какого-нибудь другого лиственного дерева, вроде грецкого ореха, акации, каштана, ясеня и др.), а также сосны (или других хвойных деревьев, например ели, кипариса, можжевельника и т. п.). Сначала проследим пути поднятия воды при помощи подкрашениой жидкости, а затем рассмотрим и срезы древесины под микроскопом. Приготовлять срезы древесины деревьев не легко; лучше выбирать молодые ветви (не старше двух-трех лет) и делать срезы с поверхности, не превышающей 0,5 см в диаметре.
      В древесине дуба (рис.134) мы найдем те же элементы, что и в тыкве: сосуды (сос), древесную паренхиму (дрп) и заостренные трахеиды (шр), вклинивающиеся концами друг около друга. В древесине дуба большинство трахеид имеет многочисленные мелкие поры; трахеиды со спиральным кольчатым утолщением встречаются только в глубине древесины около сердцевины стебля.
      Клетки древесной паренхимы отличаются богатым содержанием крахмала, так что, если поместить срез в раствор иода, они рельефно выделятся; одновременно с ними выступят своей окраской и клетки сердцевинных лучей, так как и они переполнены крахмалом. Как в поперечном, так и в продольном разрезе, благодаря темной окраске крахмала, мы можем ясно видеть путь, по которому углеводы и другие питательные вещества перемещаются из внешних зеленых тканей коры по узким, лентообразным сердцевинным лучам внутри стебля; по пересекающим их тяжам клеток древесной паренхимы вещества эти расходятся затем свободно вверх и вниз по стеблю. Форму сердцевинных лучей легко можно уяснить себе по рисунку (сл). Они состоят из клеток, удлиненных в радиальном направлении, и тянутся от коры, пересекая луб, по древесине; многие из них доходят вплоть до сердцевины, в которой и скопляются большие количества крахмала. На продольном срезе древесины клетки сердцевинных лучей видны с поверхности (не перерезанными поперек); поэтому хорошо видны поры, находящиеся на их стенках; по этим-то порам (представляющим собою отверстия в стенках, затянутые очень нежными перепонками) и перемещаются вода и растворы из клетки в клетку. Поры встречаются в стенках всех элементов древесины; на поперечном срезе они заметны в виде крапин в оболочках клеток. Подробности строения пор можно видеть на рис.131, представляющем схему поперечного среза через центр окаймленной поры; подобный же срез простой поры представлен на рис.132. Сосудам и трахеидам свойственны окаймленные поры, клетки же древесной паренхимы снабжены простыми порами. Эти рисунки дают нам ясное представление о том, что поры — это отверстия, поперек которых натянуты нежные перепонки. Если посмотреть на окаймленную пору, то узким вход в нее покажется кружочком, лежащим внутри другого большего, который соответствует диаметру полости в ее самой широкой части. Трахеиды и клетки древесной паренхимы также снабжены порами, легко пропускающими воду, с растворенными в ней веществами, из клетки в клетку. Сильно удлиненная форма трахеид делает их особенно пригодными для проведения веществ вдоль стебля; а скошенные и вклинивающиеся друг в друга окончания их увеличивают поверхность соприкосновения, через которую диффундируют жидкости, и в то же время способствуют более прочному скреплению их друг с другом. Познакомимся таким же образом со строением древесины сосны (рис.135). Здесь мы найдем одни только трахеиды. Единственным образованием, напоминающим сосуд, является смоляной ход (смх), но и тот не проводит воду, а содержит смолу, разбитую на капли различной величины. Трахеиды очень велики и снабжены большими окаймленными порами. Сравним древесину дуба и сосны как можно тщательнее.
      Хороший способ для ознакомления с клетками древесины заключается в изолировании их. Несколько довольно толстых продольных срезов положим в чашку, бросим туда несколько кристалликов бертолетовой соли и прильем азотной кислоты столько, чтобы она покрыла срезы. Чашку выставим за окно до тех пор, пока жидкость не перестанет выделять пары. После этого срезы промоем водою и, если понадобится, расщепим иголками. Клетки древесины оказываются отделенными друг от друга, и в таком виде с ними легче ознакомиться; таким путем можно узнать длину трахеид; длину сосудов обнаруживаем другим методом, а именно: верхний конец отрезка стебля вставляем в отверстие каучуковой пробки, которая плотно вставлена в перехват лампового стекла, служащего воздушным насосом (рис.136), нижний свободный конец отрезка погружаем в воду; если поднимать поршень, то вода станет подыматься по сосудам стебля. К воде нужно прибавить какого-нибудь красящего вещества, которое не могло бы проходить сквозь оболочку клеток; для этого можно воспользоваться тушью или киноварью, мелко истолченной, растертой в воде и отфильтрованной, чтобы удалить все более крупные частицы. Если после получасового накачивания подкрашенная жидкость не пройдет по стеблю, то свободный конец его подрезают до тех пор, пока он будет настолько короток, что пропустит жидкость сквозь себя. Тогда стебель вынимают из пробки и разрезают; после этой операции в нем можно легко видеть длину трахеид, сосудов и др. и сообщение между ними.
      Можно предположить, что по открытым сосудам вода поднимается быстрее, чем по закрытым трахеидам; поэтому, казалось бы в этом отношении на стороне дуба все преимущества перед сосною. Чтобы сравнить их деятельность, срежем с каждого по ветке, около 30 см длиною, по возможности без боковых разветвлений и листьев; удалим с них листья и боковые веточки и соединим основание каждой при помощи толстой каучуковой трубки, 1~ м длиною, со стеклянной трубкой такой же длины (эту трубку можно приготовить из нескольких отрезков, соединенных между собою каучуковыми трубками). Свесив ветку вниз и подняв кверху трубку, наполним ее водою; сжимая каучуковую трубку в нескольких местах, выгоним из нее воздух; затем подымем ветку кверху и скрепим ее зажимом со стеклянной трубкой (рис.137). На поверхность воды в каждую трубку нальем немного масла. К верхнему концу ветки присоединим отрезок стеклянной трубки (около 15 см длиною), в которую нальем немного воды. Чтобы места скрепления трубок были непроницаемы для воды, обмотаем их резиновой тесьмой или проволокой, а раны на стебле, причиненные удалением листьев и ветвей, зальем сургучом. Диаметр и длина сравниваемых веток должны быть по возможности равны. Высота столбов воды в длинных трубках (измеряемая от уровня воды в коротких трубках) должна быть в обоих случаях одна и та же. Тщательно заметим высоту воды во всех трубках в начале и конце опыта (через двадцать четыре часа); по поднятию воды в маленьких трубках можно судить о количестве воды, прошедшей через оба стебля.
      Чтобы получить представление о силе, требующейся для поднятия воды, необходимой для испарения, по каждой из этих двух древесин, можно определить сначала нормальную скорость испарения, а затем и усилие, необходимое для поднятия воды по стеблю с такой же скоростью. Срежем две хорошо облиственные ветки, одну с дуба, а другую с сосны, около метра длиною и вставим их в сосуды с водой; для предупреждения испарения воды с поверхности нальем в каждый сосуд немного масла. Подготовив таким образом сосуды, взвесим каждый из них, поставим на двадцать четыре часа в благоприятное для испарения место и снова взвесим.
      Теперь возьмем отрезок лампового стекла или стеклянной трубки, не менее 2,5 см в диаметре, закупорим его с обеих сторон каучуковыми или парафинированными пробками и в одну из них, как можно плотнее, вставим стеклянную трубку, от 3 до 5 мм диаметром и около 1 м длиною. Нагреем эту трубку на спиртовой или бензиновой горелке и согнем ее, пока она не соприкоснется с широкой трубкой (как видно на рис.138); с помощью проволоки закрепим ее в этом положении. Снимем с сосновой ветки все иглы и удалим боковые побеги; раны заклеим сургучом; основание ветки плотно вставим в пробку; в широкую трубку до краев нальем воды и закупорим ее этой пробкой с веткой, избегая, по возможности, пузырьков воздуха. Чтобы пробки крепко сидели в трубке, перевяжем их проволокой, как изображено на рисунке. На верхушку ветви надвинем стеклянную трубку в 12—15 см длиной, а в длинную трубку будем наливать ртуть до тех пор, пока не получится давление, которое заставит воду вытекать из ветви с тою же скоростью, с какою она поднималась по ней до удаления игл (когда скорость испарения была определена взвешиванием). Это же следует проделать и с веткой дуба.1
      1 Если для опыта взяты небольшие веточки, то в длинную трубку вместо ртути можно наливать воду.
      Этот же опыт можно провести иначе, сравнивая скорость поднятия окрашенного эозином сока в наших деревьях (вместо учета количества проходящего сока). В этом случае нужно взять по две, возможно одинаковых, ветви с каждого дерева, причем по одной ветви из каждой пары поместить непосредственно в раствор эозина а с двух других удалить листья и соединить их с трубкой как и в предыдущем опыте, чтобы продавить сквозь них раствор эозина.
      Эти опыты, конечно, не дают возможности рассчитать то давление, которое требуется для поднятия воды до верхушки сосны в 15 или 30 м высотой, но мы знаем, что оно должно быть значительно больше того, которое заставляет воду просачиваться сквозь небольшую ветку, которой мы пользовались в нашем опыте. Во всяком случае, как мы видим, здесь играют роль весьма и весьма крупные силы.
     
      Поднимается ли вода силой, действующей сверху (т. е. присасывающей), или силой, действующей снизу (т. е. толкающей), или той и другой одновременно? Мы уже знаем, что в ветке, покрытой листьями, налицо весьма крупная сила, поднимающая воду кверху, даже и в отделенном от корня состоянии. В этом случае сила должна быть сосредоточена в стебле или в листьях. Определим количество сока, поднимающегося по ветке, покрытой листьями, и скорость его поднятия по ней, по сравнению с веткой, лишенной листьев (раны, причиненные удалением листьев, замажем сургучом). Не покажут ли нам результаты, что искомая сила сосредоточена, главным образом, в листьях?
      Благодаря этому и ряду других опытов становится очень вероятным, что поднятие воды обусловливается силой, действующей сверху. Если это так, то в случае замедленного притока воды к корням, в сосудах должно образовываться значительное натяжение. Нельзя ли показать это? Дадим хорошо развитому растению (тыкве, подсолнечнику и др.) слегка подвинуть, показывая этим, что корни доставляют чересчур мало воды. Затем погрузим нижний конец стебля в неглубокую чашку и под раствором эозина срежем конец стебля быстрым и коротким движением острого ножа или ножниц. Через две или три минуты вскроем стебель и посмотрим, насколько успела подняться в нем жидкость.
     
      На чем же основана сила, проявляемая листьями? Мы видели, что корневые волоски всасывают воду благодаря присутствию в них притягивающих воду веществ. Мы определяли присасывающую силу корневых волосков, помещая их в слабый раствор соли или сахара и увеличивая затем крепость раствора до тех пор, пока он сам не начинал притягивать воду из волосков, заставляя их увядать; повторим тот же опыт с листьями и убедимся в том, что для того, чтобы сделать их вялыми, потребуется значительно более крепкий раствор. Если листья настолько богаче водоотнимающими веществами,1 по сравнению с корневыми волосками, то казалось бы наиболее вероятным объяснение поднятия воды путем притягивания ее из корневых волосков по сосудам и промежуточным клеткам для пополнения потерянной при испарении воды.2
      1 Самые молодые листочки богаче водоотнимающими веществами, чем более старые; поэтому, если маленькие веточки помещены в эозин, они красятся первыми; следовательно, их притягивающая сила больше, чем у старых листьев.
      2 Два фактора, которые до сих пор недостаточно изучены, должны быть приняты в расчет: внутреннее сцепление столба воды, с одной стороны, и сопротивление, которое испытывает вода при трении о стенки капилляров, с другой.
     
      Явление весеннего плача у растений до распускания листьев (как, например, у сахарного клена и других деревьев) обязано образованию к этому времени в стволах больших количеств сахара и других притягивающих воду веществ, которые поднимают большие количества воды.
      Срезая или надрезая растения в определенное время года, можно наблюдать, что многие из них выделяют при этом сок с пораненной поверхности. Испробуем в этом отношении сильные экземпляры хорошо политых растений вроде тыквы, подсолнечника, георгины, бегонии, кукурузы и др. Срежем какое-нибудь из них у основания стебля, и на оставшийся пенек наденем стеклянную трубку при помощи куска каучуковой (рис.139). Установим трубку вертикально, нальем в Нее немного воды, а сверху небольшой слой масла и отметим высоту уровня воды. В благоприятном случае вода начнет подниматься по трубке; это явление обязано так называемому корневому давлению; некоторые наблюдения над корневым давлением показали, -что при благоприятных условиях оно может поднимать воду на много метров вверх; но в то время года, когда растения особенно сильно испаряют воду, корневого давления обычно не хватает для того, чтобы, обеспечить растение водой.
      Поэтому главной двигательной силой водяного тока нужно признать сосание испаряющих воду листьев; нужная для поднятия воды энергия получается, следовательно, в значительной степени за счет поглощенного листьями солнечного света.
      Количество воды, необходимое для обслуживания потребностей кроны больших деревьев, должно быть громадно; поэтому может возникнуть предположение, что вся древесина ствола целиком занята проведением воды. Тем не менее нередко у старых деревьев выгнивает внутренняя часть древесины, и ствол делается внутри пустым, а дерево продолжает благополучно существовать, действительно, спилив ствол или ветку сантиметров 20 в диаметре и поместив их в раствор эозина, мы убедимся, что подкрашенная жидкость не поднимается по внутренней части древесины, а только по ее внешним слоям. (Если опыт удастся отчетливо, то ветку с листьями можно высушить и пользоваться ею годами в качестве демонстрационного материала.) Клетки внутренней части древесины оказываются более или менее закупоренными различными веществами и часто оказываются темнее окрашенными, чем клетки внешних слоев; внутреннюю часть древесины называют ядром, а наружную — заболонью.
      Особенно резкое различие между ядром и заболонью наблюдается у дуба, ореха, вяза; напротив, у березы, липы, осины ядра в сущности нет. Ядерная древесина обычно крепче и прочнее заболонной и благодаря этому, а также нередко красивой окраске (красное дерево, черное дерево, палисандр, орех) особенно ценится как поделочный материал.
     
      Если не дать воде подниматься по заболони, пойдет ли она тогда по ядровой древесине? Чтобы ответить на этот вопрос, сделаем на стволе дерева или на отдельной ветке кольцеобразную вырезку, настолько глубокую, чтобы она пронизывала заболонь и сделала бы, таким образом, невозможным поднятие воды по ней. Быстрое увядание листьев покажет нам, насколько окажется затрудненным поднятие воды. Стоит раз проделать такой опыт, чтобы понять весь вред легкомысленного подрубания деревьев, нередко ведущего к их полной гибели. В связи со знакомством с деятельностью и строением древесины, нетрудно будет выяснить и ряд чисто практических вопросов. Что значит высушить дерево? Что для этого требуется? Как это лучше всего сделать? Через какую поверхность вода испаряется скорее всего, через боковую или через концы бревна? Что будет, если концы бревен закрасить или сделать непроницаемыми для воды? Когда дерево меньше трескается, когда оно сохнет с листьями или без листьев? Какие древесины при сушке сжимаются больше всего? Какие содержат много воды?
      Чем определяется практическая годность древесного материала? Какие сорта деревьев употребляются на постройку различных частей вагонов? Можно ли объяснить их специфическое применение, основываясь на их клеточном строении? Какие породы деревьев в вашей местности практически ценны и почему? Какое дерево дольше выдерживает сырость, не загнивая? Как лучше всего предохранить дерево от гниения?
      По мере того, как заболонь растет, она стареет и превращается в ядровую древесину, а на ее месте образуется новая. На поперечном срезе ствола дуба (рис.134) или сосны (рис.135) можно проследить новообразование древесины. По внешнему краю ее лежит ткань, называемая камбием, состоящая из очень мелких, быстро растущих клеток. Разрастаясь, они превращаются, с одной стороны, в клетки древесины, а с другой — в клетки луба (это хорошо видно у тыквы, рис.130). В середине камбиального слоя клетки постоянно делятся надвое и дают начало новым, которые в конце концов и превращаются в элементы древесины или луба. Если сделать поперечный срез через самую молодую часть верхушки стебля, где пучки лежат еще отдельно, увидим, что камбиальные слои, отходя из пучков, соединяются друг с другом в кольцо, образующее затем сплошное кольцо древесины и луба в стебле.
      Если отделить кору дерева от его древесины, между ними окажется белый, блестящий, сочный слой; это и есть камбий. Если сделать осторожно надрез в коре дерева (лучше молодого, у которого кора еще тонкая) и вдвинуть тоненькую металлическую пластинку (хотя бы маленькую расплющенную монету) между камбием и древесиной, то, благодаря деятельности камбия, в течение уже одного года она покроется тонким слоем древесины. Опыт этот удается сравнительно легко. В древесине находят железные осколки топоров, гвозди и т. п., покрытые многими годичными кольцами древесины. Годичным кольцом древесины называется результат деятельности камбия в течение одного года. Древесина, образующаяся осенью (или в конце вегетационного периода), плотнее и тверже весенней и состоит из сравнительно мелких клеток (рис.134 и 135); различие между весенней и осенней древесинами видно невооруженным глазом и, сосчитывая резко заметные кольца в древесине, можно определить возраст посева (рис 142). Если вследствие засухи, поедания листьев насекомыми или по другим каким-либо причинам в течение одного года осуществятся два периода роста, то и в древесине будут отложены два более или менее резко разграниченных слоя. Образование более плотной древесины осенью объясняется отчасти неблагоприятными условиями роста, которые господствуют в это время года, а отчасти и стягивающим действием коры, которая все более и более напрягается, по мере того, как разрастающаяся древесина растягивает ее, и мешает развиваться новым клеткам древесины, отчего они остаются сплющенными. Срежем кусок ветки около сантиметра толщиною во время вегетационного периода. Надрежем с одной стороны кору и осторожно снимем ее. Приложим кольцо коры опять к ветке: сойдутся ли края кольца? Не даст ли это нам указание на то, что кора находится в постоянном напряжении? Садоводы часто надрезают весною кору фруктовых деревьев кончиком острого ножа, чтобы древесина могла свободно развиваться; для смягчения коры, а также уничтожения вредителей, полезно также мыть ее мылом или щелоком.
      Для того, чтобы ознакомиться с последствиями шнурования ствола во время роста древесины, обмотаем ветку проволокой как можно туже на время вегетационного периода и осенью исследуем ветку. Попробуем также надрезать кору ножом, чтобы уменьшить давление.
      Благодаря деятельности камбия каждый год к коре, как и к древесине, прибавляется по новому слою; и хотя кора постоянно изнашивается и часто даже шелушится с поверхности, с возрастом дерева она все-таки делается все толще и толще.
      На ростовой деятельности камбия основано срастание подвоя с привоем. Сделаем срез через место срастания, например у яблонной прививки, и рассмотрим его под микроскопом. Попробуем также сделать несколько опытов с прививкой, ознакомившись с этим вопросом практически и теоретически.
      Как мы уже знаем, кроме камбия, в стебле имеется еще другая растущая область — его верхушка, нарастающая в длину. Ее можно подразделить на три основные области (рис.140); самая верхняя (а) представляет собою почку, в которой намечаются зачатки листьев; ее называют собственно конусом нарастания; вторая (6), лежащая за нею, область служит целям удлинения стебля и, наконец, третья (в) — область дифференцировки, в которой заканчивается пространственное разрастание клеток и в которой они принимают определенную, типичную для каждой данной ткани форму и структуру. Нужно заметить, что новые почки закладываются обычно в пазухах листьев (т. е. непосредственно над местом прикрепления листа к стеблю); но случается также, что они развиваются на наплывах, образующихся на стеблях, или на корнях; в последнем случае кверху от корней вырастают отпрыски или побеги, столь обычные у фруктовых деревьев, осины, вяза и других деревьев.
      У некоторых растений, вроде злаков и других, наблюдается оригинальный промежуточный рост междоузлий. Познакомимся с типом растущих злаков: их стеблевые междоузлия очень нежны, сочны, содержат много сахара, который ощущается даже на вкус. Перережем стебель на 1—2 см выше узла вверх. Другой срез проведем на 8 или 10 см ниже узла; поместим вырезанную часть стебля во влажную атмосферу, концом в воду или мокрый песок. Очень скоро мы увидим, что приузловая часть стебля быстро растет, а влагалище листа, окружающее узел, растет сравнительно очень медленно, или даже вовсе не растет, почему стебель понемногу и выдвигается из влагалища.
      Чтобы получить ясное представление об образовательной области верхушки стебля, рассмотрим какую-нибудь большую почку, вроде кочана обыкновенной или брюссельской капусты (рис.141).
      Верхушка стебля имеет коническую форму; на самой верхушке конуса видны небольшие выросты, хорошо заметные под лупой; это самые молодые листочки. Рядом с ними находятся листочки немного постарше, в которых уже можно различить черешок и пластинку. Несколько ниже заметны тонкие, волнистые листовые пластинки, морщинисто сложенные между постепенно утолщающимися жилками. В пазухе каждого листа располагается по крошечной почечке, являющейся по своему строению миниатюрным повторением большой, частью которой я является Обратим внимание на то, что сосудисто-волокнистые пучки тянутся почти до верхушки конуса нарастания и отсыпают ветви в каждый лист и каждую почку. Мы можем яснее проследить их ход, если поставим почку нижним отрезанным концом в раствор эозина.
      Обратим внимание также и на то, что более старые листья охватывают и прикрывают более молодые. И действительно, молодые листья очень нежны и нуждаются в защите от высыхания.
      Попробуем удалить с кочана капусты несколько верхних листьев и проследим, как отзовется это на остальных.
      Удалим почечные чешуи с каких-нибудь зимних почек и проследим за их судьбой. Лак, покрывающий эти чешуи, непроницаем для воды и служит прекрасной защитой от высыхания (ходячий взгляд на почечные чешуи как на защитное приспособление от холода основан на заблуждении).
      Защита верхушки стебля, при помощи охватывающих ее почечных чешуй и молодых листьев, обусловливается тем, что органы эти с нижней стороны растут быстрее, чем с верхней, и поэтому загибаются ковнутри. При распускании почек начинается обратный процесс: рост становится преобладающим уже на верхней стороне органа. У некоторых листьев эти ростовые соотношения долго сохраняются, придавая листьям изогнутую форму или заставляя их при разрастании прижиматься к земле, как, например, у одуванчика (попробуем поместить одуванчик корнем вверх, обмотав последний мокрой ватой). Присмотримся к развертыванию листьев папоротника.
      В связи с этим познакомимся и с общими условиями роста. Всякий знает, насколько сильное влияние оказывает погода на ход роста растений. Попробуем разобраться в главнейших из факторов, влияющих при этом. Остановимся на трех из них — температуре, влажности и свете. Возьмем для этой цели несколько проростков (одного и того же сорта) возможно одинаковых по величине и в других отношениях и рассадим их в горшки.
      1. Температура. Выберем три горшка и на стебле каждого растения проведем чернилами метку на 5 см от верхушки. Чтобы исключить действие света, покроем каждый горшок ящиком или картонным цилиндром. В каждый из них вставим по термометру так, чтобы было удобно наблюдать. Один из них поставим в самое теплое место в нашем помещении, другой в самое холодное, а третий в место со средней температурой. Через три или четыре дня измерим прирост каждого проростка.
      2. Влажность. Поставим два горшка в место с наиболее благоприятной температурой для роста. Один хорошенько польем, а другому предоставим страдать от недостатка воды. Чтобы исключить влияние света, покроем их непрозрачными колпаками и проследим за их ростом так же, как и в первом случае.
      3. Свет. Дадим двум горшкам одинаковое количество воды и тепла, но один покроем непрозрачным колпаком, а другой выставим на яркий свет. Когда растения растут быстрее, днем или ночью?
      Для роста стебля требуется большое количество питательных веществ. Постараемся обнаружить, какие питательные вещества находятся в растущей части стебля, в особенности в конусе нарастания (присутствие жира открываем настоем альканны). Проследим в особенности за судьбою крахмала в почках (хотя бы в почках боярышника, клена, липы, сирени и др.). Осенью в зачаточных листьях обыкновенно нет крахмала, хотя его очень много в тканях, лежащих под ними. Весною он перекочевывает в молодые листья и служит им строительным материалом при их росте. Припомним, что древесные почки служат пищей для многих животных. Каким образом питательные вещества из листьев передвигаются в почки? Постараемся проследить их путь по стеблю. В этом случае за крахмалом, вероятно, будет легче проследить, чем за остальными веществами. Крахмал не может проходить через стенки клеток, из которых построено растение; но он легко превращается в сахар, который, переходя из клетки в клетку, добирается до растущей части стебля; а там он может превращаться в жиры, масла и даже белки (в соединении с азотом, серой и фосфором); возможно, что при этом процессе обратимся щавелевая кислота и, соединяясь с известью, дает многочисленные кристаллы щавелевокислой извести, которые видны соседству с почкой; они заметны даже под малым увеличением микооскопа (см. также рис.134, кр). Сахар может быть временно превращен обратно в крахмал, не только в растущей области, но ив клетках, по которым он передвигается, чтобы попасть в нее; поэтому, пользуясь раствором иода, удается проследить его путь на продольном срезе стебля.
      Не так легко выследить путь белковых веществ, если нет под рукой благоприятных в этом отношении объектов, вроде кабачка или тыквы. На перерезанном поперек стебле тыквы, из определенных его участков вытекают белковые вещества и тут же свертываются. Положим стебель этого растения на некоторое время в спирт (чтобы свернулись белковые вещества и чтобы извлечь хлорофилл), а затем сделаем пробу с азотной кислотой (а также пробу с сахаром и серной кислотой). Можно применить также и иод; белки принимают от него бурую окраску (не синюю и не черную). (Необходимо пользоваться лупой или микроскопом.) Исследование стебля тыквы показывает, что белки содержатся главным образом в лубе. У тыквы луб располагается по обеим сторонам древесины и, как и древесина, состоит из больших и маленьких клеток. Большие, широкие клетки, называемые ситовидными трубками (стр. 156, рис.130), как видно на срезе, и в действительности являются длинными трубками, с отверстиями в поперечных стенках, через которые могут проходить белковые вещества, которые не могут проходить через стенки клеток, а следовательно не могли бы доставляться в растущую часть стебля, если бы не было отверстий в поперечных перегородках ситовидных трубок; отсюда понятно все их значение.
      В лубе имеются меньшие клетки двух родов; одни — тесно примыкают к ситовидным трубкам, причем их длина совпадает с длиною ситовидных трубок; их называют спутниками (рис.130, сп); другие — короче, называются лубяной паренхимой (л. и.). Функция обоих родов клеток—неизвестна, но предполагают, что они участвуют в передвижении белков.
      Можно легко увидеть отверстия в поперечных перегородках ситовидных трубок, если сделать поперечный срез (с. пл., рис.130); в каждой поперечной стенке их так много, что она напоминает сито; поэтому эти перегородки называют ситовидными пластинками Луб тянется вместе с древесиной вверх в листья и вниз в корни. У большинства растений ситовидных трубок значительно меньше и сами они мельче, чем у тыквы. Луб почти у всех растений прилегает к древесине только с одной внешней стороны, а не с двух сторон — снаружи и внутри, как у тыквы, которая в этом отношении представляет довольно редкое исключение.
      Если мы будем рассматривать ветку какого-нибудь дерева (рис.134 и 135), то увидим, что луб лежит кнаружи от камбия, В представленных на рисунках стеблях ситовидные пластинки встречаются не только на стенках по концам трубок, но и на боковых; это свойственно деревьям; благодаря этому возможна более быстрая передача белков от клетки к клетке. Внешняя часть луба от давления окружающих его клеток понемногу сплющивается и отмирает, что хорошо видно на рис.135. По мере того, как ветка делается старше, в ее коре начинают образовываться тонкие слои пробки, отрезывающие небольшие участки коровой ткани; отрезанные клетки отмирают и современем обыкновенно отпадают; образование пробки постепенно захватывает и луб. В результате получается корка, на внутренней поверхности которой имеются еще живые клетки, а-кнаружи состоящая из высохших, умерших клеток; эти мертвые клетки, тем не менее, оказывают растению неоценимую услугу: они защищают его от насекомых, грибов, грызунов, от огня и многих других врагов. Обратим внимание на то, как быстро высыхает камбий и другие ткани, если удалить кору. (Для защиты от животных часто служат волоски, колючки на стебле.)
     
      Что случится, если мы сделаем кольцевую вырезку на стебле, чтобы помешать белкам спускаться по лубу? Чтобы ответить на этот вопрос, возьмем какую-нибудь ветку, предпочтительнее — ивы или тополя, вырежем из нее кусок около 15 см длиною (при этом ее нужно отрезать так, чтобы нижний срез пришелся как раз под почкой); над самой нижней почкой снимаем кольцо коры в сантиметр шириною так, чтобы обнажить древесину. Поставим нашу ветку в банку с водою так, чтобы обнаженная часть древесины была под водою. Рядом поставим такую же, но не окольцованную ветку. При этих условиях ветки выпустят корни и дадут побеги, развитие которых над и под кольцом укажет нам, проходят ли питательные вещества через кольцевую вырезку. Опыт требует нескольких недель.
      Снимая кольцо коры вплоть до древесины, мы удаляем тем самым пути, по которым главным образом и идут белки, а также крахмал и сахар; поставим проверочный опыт, для чего опять сделаем кольцевую вырезку, но не такую глубокую; осторожно удалим кольцо коры, не задевая при этом молодого луба. В конце опыта сделаем пробу на крахмал, чтобы узнать, накопился ли в коре над кольцевой вырезкой или нет?
      Кольцевой вырезкой, или кольцеванием часто пользуются при культуре винограда. На некотором расстоянии книзу от молодой кисти ягод ветку кольцуют; тогда те питательные вещества которые спустились бы по лубу в корни, задерживаются и отлагаются в созревающих ягодах, вырастающих до необыкновенно больших размеров.
      Исследуя распределение питательных веществ в стволах деревьев, мы найдем значительные количества крахмала в древесине; прослеживая пути его транспортирования, мы удостоверимся, что ими служат сердцевинные лучи; они тянутся от центра по направлению к коре, под прямым углом к волокнам древесины. Если расщепить ветку дуба пополам в продольном направлении, эти сердцевинные лучи будут видны очень ясно; реакция покажет, насколько переполнены они крахмалом. Микроскопические срезы через стебель показывают, что сердцевинные лучи состоят из продолговатых, трубчатых клеток, подобных клеткам древесной паренхимы (сосуды отсутствуют), но расходящихся по радиусам от сердцевины под прямым углом к направлению клеток древесины. По этим сердцевинным лучам происходит перенос в горизонтальном направлении воды, питательных веществ и газов.
     
      Почему так много крахмала накопляется в древесине? Та часть древесины, где отлагается главная масса крахмала, растет очень незначительно или даже совсем не растет; однако в продолжение периода роста количество крахмала в ней не только не уменьшается, а даже увеличивается; как раз после листопада древесина очень богата крахмалом, а опавшие листья не содержат его почти совсем (проверим это с помощью иодной реакции). Нужно думать поэтому, что крахмал, передвигаясь из листьев в древесину, откладывается там про запас. К осени запасы крахмала оказываются не только в древесине, но и в коре. Позже, зимою, часть крахмала исчезает, но соответствующая реакция укажет на увеличившееся количество сахара; отсюда мы вправе заключить, что часть крахмала превратилась в сахар; весною, с приближением теплой погоды, опять появляется крахмал и исчезает по мере того, как вырастают новые листья и ветви. Дуб, ива, сирень, лещина и другие деревья, древесина которых зимою богата крахмалом, называются крахмалистыми деревьями. Во многих других деревьях, вроде липы или березы, к середине зимы совсем не остается крахмала; он оказывается превращенным в жирное масло, как ясно покажет нам реакция тинктуры альканны.1
      1 Приготовляют ее так: корень альканны выдерживают в спирту до тех пор, пока все красящее вещество не будет извлечено спиртом. Это вещество — альканнин — обладает свойством окрашивать жиры и масла в красный цвет.
      Такие деревья называются маслянистыми деревьями; с приближением теплого времени года жиры превращаются у них обратно в крахмал. Не участвует ли в регулировке этих превращений температура? Внесем в комнату в середине зимы ветку сирени и посмотрим, есть ли в ней крахмал; затем поставим ее в стакан с водой в теплой комнате и через три-четыре недели сделаем снова пробу на крахмал.
      С моментом весеннего развертывания почек совпадает период оживленного передвижения сока. Это можно наблюдать особенно хорошо на сахарном клене, березе и других деревьях; этот сок сладок на вкус, что указывает на большое содержание в нем сахара. Таким образом, здесь сахар поднимается вверх по древесине; этот сахар, как в этом легко убедиться, получается из крахмала и идет на снабжение молодых листьев и ветвей материалом для быстрого весеннего роста. Исследуем другие деревья с помощью фелинговой жидкости и проследим, как разыгрывается у них тот же весенний процесс.
      Наличность запаса питательных веществ очень полезна растению не только для периода быстрого весеннего роста, но также и для периодов цветения и созревания плодов. В виде складов запасных материалов могут быть использованы различные части растения, в зависимости от специальных в каждом случае задач и потребностей. Можно сказать, что задача накопления запасных материалов разрешается растением самыми разнообразными путями.
      Откладывание запасов в листьях наблюдается в семядолях, в чешуях луковиц и в листьях суккулентов (очитки, живучки, агавы и др.). Откладывание запасных материалов в стебле наблюдается у деревьев, кактусов, в клубнях картофеля (рассматривая клубень, мы можем заметить на нем почки или «глазки», расположенные на некотором расстоянии друг от друга; если клубень разрезать и положить разрезанной стороной в раствор эозина, то можно увидеть небольшие сосудисто-волокнистые пучки, по которым будет подниматься жидкость; почки и сосудисто-волокнистые пучки указывают на стеблевую природу клубня), в клубне шафрана, в корневище ириса и т. д. Накопление питательных веществ в корнях характерно для моркови, репы, брюквы и т. д.
      Все органы растений, служащие складами запасов, сформированы так чтобы при небольшой сравнительно поверхности иметь наибольший объем; нередко они скрыты под землей и запушены таким образом от врагов, избыточного испарения, также и от мороза. При наземном расположении они обычно защищены шипами, иглами, волосками или же своим неприятным или горьким вкусом; защита от испарения достигается нередко тем же путем, как и у листьев; но кроме того луковицы, корневища и т. п. нередко покрыты мертвыми листьями, оставшимися от прошлого года и защищающими их от потери воды.
      Как мы уже видели, зеленые листья удивительно красиво и целесообразно распределяются в пространстве, не мешая друг другу в использовании солнечных лучей и образуя как бы мозаику; в расположении этом крупную роль играет распределение ветвей, которые их несут.
     
      Посмотрим, каким образом стебли способствуют наилучшему распределению листьев? Какое распределение ветвей (и листьев на них) будет наиболее полезным, чтобы, при наименьшей затрате материала, поглощалось наибольшее количество солнечных лучей? Для решения вопроса нужно принять во внимание суточное движение солнца. Отметим разницу между деревом, растущим в глубине леса, и деревом, растущим на открытом месте, где оно получает свет со всех сторон. Если мы присмотримся к деревьям, растущим в лесу, мы заметим, что на нижней части стволов нет ветвей, не потому, чтобы они там не появлялись, а просто потому, что они погибли от недостатка света. Этот процесс называют самоочищением и им обусловливается ценность строевого леса; из такого леса получаются прямые бревна и доски, свободные от сучьев. Самоочищение наблюдается также у деревьев, растущих на свободе, но в гораздо меньшей степени.
      Между отдельными ветвями наблюдается постоянная борьба из-за света и места, кончающаяся тем, что более слабые остаются маленькими, хиреют или же совсем погибают. На результат борьбы оказывают влияние многие факторы: положение ветви, приток соков, солнечного света, переработанных питательных веществ из стебля и листьев, из пазухи которых выходят ветви, и т. д.
      Если снять кору с обрубка дерева (сосны или дуба), нетрудно заметить под ней массу маленьких, выступающих из древесины, веток, которые оказались задержанными в своем развитии (рис.142). Расщепив ствол, можно проследить их по направлению к сердцевине, на протяжении нескольких годичных слоев и определить таким образом их возраст. Рост их идет одновременно с ростом ствола, но они почти не утолщаются.
      Почти в каждом хорошо развитом стволе можно найти такие спящие почки, которые в течение многих лет терпеливо ожидают возможности развиться. Если срубить дерево, исключив, таким образом, соперничество верхних ветвей, то скрытые в оставшейся части ствола почки начнут быстро и энергично развиваться.
      В связи с этим остановимся несколько на размножении деревьев черенками. Нарежем черенков различных деревьев (ивы, тополя, черемухи, ольхи, плодовых деревьев) и поставим с ними несколько опытов. Все ли черенки одинаково легко укореняются, если их воткнуть в землю? Отметим деревья, особенно легко и особенно трудно размножающиеся черенками. Нуждаются ли черенки в легкой, песчаной почве, в которой бы свободно циркулировал воздух? Поранение растительного организма вызывает в нем, как оказывается, местное лихорадочное состояние, совершенно так же, как и у животного; вместе с тем увеличивается и количество поглощаемого кислорода. Разрастание наплывов и новых корней требует также значительных количеств кислорода.
      Если на черенках имеются листья, то их следует удалить целиком или хотя бы отчасти, чтобы уменьшить потерю воды, так как у них нет корней, чтобы поддерживать приток влаги. Весьма полезно затенение черенков и увлажнение окружающего их воздуха. Особенно легко приживаются черенки, срезанные ранней весной, до распускания листьев. Почему? Не находится ли это в связи с запасами питательных веществ в древесине и коре?
      На срезанной поверхности пня или ветви часто можно видеть появление новых веточек. При ближайшем исследовании оказывается, что они вырастают не из скрытых почек, а из вновь образовавшихся, из ткани, развившейся путем разрастания камбия. Эта ткань называется наплывом, или каллусом; если в нарастании своем она не встречает препятствий, то со временем может затянуть весь срез целиком. Образование ее очень полезно для растения, предотвращая доступ к ране воды, грибков и других агентов разрушения. Тем не менее, если поверхность среза велика, лучше покрыть ее замазкой для предохранения гниения так как наплыв растет сравнительно медленно. Обрезка деревьев, регулирующая борьбу между отдельными ветвями, представляет целую науку; для правильного удаления ветвей требуется предварительно тщательное изучение индивидуальности данного растения и окружающих его условий. Чрезвычайно полезно ближе познакомиться с этим необыкновенно интересным вопросом и теми основными положениями, на которые он опирается.1
      1 Boпрос этот имеет первостепенное значение для плодоводов, заикающихся «формовой» культурой плодовых деревьев.
      Форма и расположение ветвей определяют внешний вид растения, его «габитус», благодаря которому мы можем узнавать растение на расстоянии; основной задачей того или другого характера ветвления является распределение листьев при наименьшей затрате строительного материала по возможно большей поверхности, чтобы дать им возможность лучше работать. У каких растений, по вашему мнению, наиболее выгодное расположение ветвей?
     
      Что влияет на внешний вид растения? Как нам уже известно, главный стебель растет вверх под направляющим влиянием силы тяжести. Зависит ли от этой же силы направление боковых ветвей, в особенности горизонтальных? Растут ли молодые верхушки ветвей в том же направлении, как и самые ветви? Если нет, то чем обусловлено изменение направления? Укрепим верхушки горизонтальных ветвей в различных положениях так, чтобы одни направлялись вверх, другие вниз; по возможности лишим их света, поместив в темные ящики. Хотя этот опыт и не вполне убедителен, но он укажет, все-таки, на вероятную силу, которая действует в данном случае. Наиболее тщательно поставленные опыты подтверждают предположение, что главная роль принадлежит здесь силе тяжести.
     
      Влияет ли свет на направление роста? Поместим горшки с растениями (лучше всего с проростками злаков, редиски) в темный ящик, в который свет проходит через отверстие, проделанное в нем только с одной стороны. Чтобы проследить за влиянием лучей различной окраски, прикроем отверстие в ящике в одном случае плоской склянкой, наполненной раствором двухромовокалиевой соли, в другом — аммиачным раствором медного купороса (для этого к водному раствору медного купороса приливают аммиака до появления красивого синего окрашивания). Первый раствор пропускает красные, оранжевые желтые и часть зеленых лучей; второй — остаток зеленых голубые, синие и фиолетовые лучи.
      По мере того, как растение вырастает и формирует все большую и большую крону листьев, стебель подвергается все большему давлению со стороны ветра. Посмотрим, как с наименьшей затратой материала можно было бы оказать наибольшее сопротивление этому воздействию. Если один конец небольшого бруска прочно укрепить, а к другому подвесить груз, как показано на рис.143, то брусок начинает сгибаться и примет положение, изображенное пунктирными линиями; верхняя поверхность его удлинится, нижняя станет короче, а средняя часть бруска, вдоль линии АВ, останется без изменения; в ней не будет импульса ни к удлинению ни к укорачиванию. Поэтому по этой линии и не требуется располагать столько материала и большую часть его можно передвинуть к верхней и нижней поверхности бруска, которые подвергаются наибольшему напряжению. Таким образом мы получим двутавровую балку (рис.144), причем на нее пойдет то же количество строительного материала, что и на брус, но она сможет выдержать уже гораздо больший груз. На этом же основании полый цилиндр выдержит гораздо больший груз, чем сплошной, приготовленный из того же количества материала.
      Нельзя ли подметить принципы постройки двутавровой балки и полого цилиндра в строении стебля? Рассматривая под микроскопом поперечный срез через травянистый стебель, нетрудно видеть толстостенные клетки, лежащие частью в древесине, частью в коре (рис.128, мех), причем они могут или окружать сосудисто-волокнистые пучки, как, например, у кукурузы, или лежать кнаружи от них. Механические волокна могут непосредственно соединяться между собой, образуя полый цилиндр (рис.128), или сочетаться друг с другом посредством промежуточных тканей с полосками древесины, представляя собой подобие верхнего и нижнего поясов двутавровой балки (рис.145).
      Ясно заметно, что толстостенные клетки располагаются ближе к периферии стебля, где испытывается наибольшее напряжение при изгибе, а середина стебля бывает пустою или занятою слабой сердцевиной.
      Возьмем стебель (соломину) ржи или пшеницы, отрежем колос, затем взвесим стебель и подберем проволоку— стальную железную, медную или латунную (или еще лучше — несколько проволок, по одной каждого сорта) — одной длины и приблизительно одного веса с нашим стеблем; прикрепим к ней отрезанный колос небольшим кусочком сургуча и сравним ее сопротивляемость в вертикальном положении с сопротивляемостью соломины.
      В пластинке листа каждая жилка представляет собою балку или систему балок и выступает на нижней поверхности листа (рис.146); такое строение является наилучшим.
      В корне сосуды древесины располагаются не у периферии, а в центре. На первый взгляд такое строение может показаться неудовлетворительным. Но если вспомнить, что корню приходится сопротивляться силе тяги, то такое строение окажется наилучшим из всех возможных. Придаточные наземные корни кукурузы, которые должны сопротивляться не только тяге, но и сгибу, имеют механические ткани как в центре, так и у периферии.
      В быстро растущих частях растения мы не находим толстостенных, одеревеневших клеток, подобных древесным сосудам или механическим волокнам; да присутствие их здесь было бы и нецелесообразно; вместо них должны быть элементы с особенно эластичными стенками, которые могли бы легко растягиваться и давать стеблю возможность расти, но вместе с тем были бы достаточно прочны, чтобы сообщать стеблю необходимую стойкость. Механическая ткань таких стеблевых частей — колленхима (рис.147) отличается именно такими особенностями; она состоит из клеток, у которых утолщены только углы; через неутолщенные части своих стенок они способны поглощать питательные вещества и следовать за ростом стебля и даже способны к самостоятельному питанию благодаря имеющимся в них зернам хлорофилла. Упругость растущих частей стебля обусловливается еще и тем, что сердцевина и внутренние ткани сжимаются внешними, растущими более медленно и находящимися поэтому в постоянном натяжении (подобно пружине, делающейся более упругой при помещении ее в более тесный футляр).
      Вырежем на растущей части стебля бузины (винограда, кукурузы, подсолнечника или вообще какого-нибудь растения, имеющего в стебле сердцевину) кусок около 20—30 см длиною; снимем с него осторожно во всю длину тонкую полоску наружной коры и опустим ее в воду; очистим середину от всего, что лежит кнаружи от нее, вырежем из нее полоску также во всю ее длину и положим ее в воду рядом с полоской коры. И наружный слой и сердцевина вначале имеют длину отрезка стебля. Продержим их под водою и через 24 часа сравним их. Который из них стал больше? Для лучшей иллюстрации неодинакового роста наружных и внутренних тканей расщепим стебель одуванчика на четыре части вдоль и положим их в воду (можно воспользоваться и другими сочными или имеющими сердцевину стеблями).
      Упругость верхушки стебля в большой степени зависит и от что клетки переполнены водою, которая давит на их оболочки и делает их упругими (то же явление наблюдается и в коревых волосках). Срежем верхушку травянистого стебля около 5-10 см длиною и поместим ее на час в крепкий раствор соли или сахара. Постараемся объяснить себе результат этого опыта. Вставим вялый стебель в прибор, изображенный на рис.137 или 138, и введем в него воду под давлением.
      Все эти опыты приводят нас к заключению, что травянистые стебли являются образцом крепости, легкости и эластичности и прекрасно приспособлены к выполнению своего назначения; можно сказать, что задача их постройки решена превосходно. У древесных стволов крепость обеспечивается накоплением древесины; водные растения, поддерживаемые со всех сторон водой, не нуждаются в механических элементах и поэтому почти лишены волокнистых элементов.
     
      Какие растения быстрее всего выносят свои листья на солнечный свет, с наименьшей при этом затратой строительного материала? В этом отношении заслуживают внимания веющиеся и лазящие растения. Лазящих растений так много и так разнообразны приемы их лазания, что трудно даже придумать какие-нибудь новые способы, не наблюдавшиеся еще в природе.
      Простейшим случаем представляются так называемые цепкие растения; своими ветвями, прямыми или слегка искривленными черешками листьев, или же посредством шипов, колючек и тому подобных приспособлений организмы эти цепляются друг за друга и за ветви других растений и крепко за них держатся. Примером таких растений могут служить: вьющиеся розы, ежевика, малина и др. Как идет разрастание такого растения, когда оно только начинает показываться из-под земли? Где начинает оно давать ветви? Как оно отыскивает опору? Как укрепляется оно на ней? Всегда ли избегает оно затенения своих листьев листьями поддерживающего растения? Не кажется ли вам, что их стебель упорно стремится к свету?
      Более специальные и сложные приспособления для лазания характерны для растений, несущих усики. Часто в качестве усиков функционируют черешки листьев, например у настурции, ломоноса, лазящего паслена; иногда листья целиком или отчасти превращаются в усики, например у гороха и других представителей семейства бобовых; в некоторых случаях лаже целые ветви могут превращаться в усики (что можно узнать по их положению, развитию, а иногда и по тому, что на них появляются листочки); таковы, например, тыква, виноградная лоза и страстоцвет (Passiflora). Такие усики особенно пригодны для изучения. Познакомимся, насколько сумеем, с развитием усиков и их дальнейшей судьбой.
      Всегда ли усики бывают вначале прямыми? Насколько усик должен вырасти, чтобы сделаться чувствительным к прикосновению? Не замечается ли у него наклонности к вращательному движению, как бы в поисках за точкой опоры? В какой промежуток времени успевает он описать полный круг? Зависит ли скорость его движения от температуры? Двигается ли при этом сам усик или стебель, несущий его? Быстро ли усик описывает петлю вокруг опоры? Для этих опытов удобно пользоваться деревянными палочками толщиною в карандаш; такую палочку удобно прибить гвоздем к вертикальной опоре (например к шесту) так, чтобы их можно было поворачивать как угодно. Нижний конец шеста следует заострить, чтобы он легко входил в землю.
      Все ли части усика одинаково чувствительны? Может ли усик описывать петли вокруг опоры, не обращая внимания на то, на какой угол она повернута? Как поступит он, когда опора слишком толста для того, чтобы обхватить ее петлей? Могут ли удары капель дождя вызвать движение усика? Для решения этого вопроса внесем кусок побега в закрытое помещение, по ставим его обрезанным концом в воду и направим на усик струю воды из крана. Нельзя ли видеть определенной выгоды в наблюдаемом поведении усиков? Закручивается ли часть усика, находящаяся между стеблем и опорой? Если да, то в каком направлении? Что выгадывает растение от такого закручивания? Развиваются ли усики, нашедшие себе точку опоры, лучше и крепче тех, которые ее не имеют? Какая от этого выгода растению?
     
      Отчего усик производит завитки? Наилучший ответ, который можно дать на этот вопрос, будет следующий: соприкосновение с твердым телом останавливает рост усика в месте соприкосновения, противоположная же часть его продолжает усиленно разрастаться. Почему это так, остается пока неизвестным. Если вызвать завивание, подобное завиванию усиков, вырезав полоску в 10 см длиною из цветоножки одуванчика (рис.148), зажав ее на концах в зажимы и опустив ее в воду, окажется, что на полученных завитках будут такие же повороты спирали, как и на усиках, охвативших опору; ясно, что эти повороты в направлении закручивания обусловливаются чисто механическими причинами, тем более, что тех же результатов можно добиться и с простой крученой веревкой. Познакомимся также с усиками дикого винограда (Ampelopsis). Почему они растут по направлению к стенке? Загнем верхушки ветвей так, чтобы усики были направлены в сторону, противоположную стене, и закрепим их в этом положении. Как поступят в данном случае усики (особенно вновь образующиеся)? Можно ли объявить явления эти влиянием света? Введем несколько молодых верхушек ветвей в ящики, прикрепленные к стене, и будем по своему усмотрению то направлять на них свет, то оставлять растения в темноте. Если стена сложена из кирпичей или камней, то ящики можно прикрепить проволоками к гвоздям, вбитым в цемент, которым спаяны кирпичи или камни. Что делается с верхушками усиков, когда они прикасаются к стене? Если удалить или поранить маленькие подушечки, которыми усики прикрепляются к стене, смогут ли усики заменить их? Много ли времени требуется для прикрепления усика к стене? Какой груз потребуется для отделения плотно приставшего усика от стены? Привесим к нему небольшую коробочку и будем бросать в нее дробинки до тех пор, пока усик не оторвется от опоры.
      Куда направляются у этих растений главный стебель и боковые ветви? Зависит ли это направление от земного притяжения? Закрепим в горизонтальном направлении и по направлению вниз верхушки главных стеблей и боковых ветвей. Зависит ли направление стебля от света? Проследим его влияние на стебель, изменяя направление лучей света или исключая его совершенно. Можно ли теперь объяснить, почему верхушки стеблей прижимаются к стене? Как разрастаются главный стебель и ветви, добравшись до верхушки опоры? Как идет их рост, когда они не могут прикрепиться к какой-либо опоре?
      Обыкновенный плющ также ползет вверх, но прикрепляется к опоре не усиками, а корнями (рис.149). Небезинтересно проследить за ним повнимательнее.
      Наиболее любопытные приспособления для лазания свойственны так называемым вьющимся растениям. Примерами таких растений могут послужить хмель, садовые вьюнки, дикая повилика, турецкие бобы или обыкновенная огородная фасоль. Посмотрим, как растет вначале их стебель? Когда верхушка его ^начинает принимать поникшее положение? Не кажется ли, что она начинает передвигаться, описывая круги, как опору? Если посмотреть на стебель сверху вниз, не окажется ли, что его верхушка движется по направлению часовой стрелки, или в обратном? Велик ли круг, описываемый верхушкой стебля? За какой промежуток времени делает она полный оборот? Влияет ли температура на скорость движения? Как идет разрастание стебля, когда он встретит точку опоры? Какая будет наибольшая и наименьшая толщина опоры, вокруг которой стебель сможет обвиться? Вокруг каких стеблей растениям лучше обвиваться, вокруг толстых или тонких? (Надо помнить, что для своего благополучия вьющееся растение должно расположить свою листву над кроною растения, вокруг которого оно обвивается.) Вокруг какой опоры растениям лучше виться, вокруг вертикальной или наклонной? Имеет ли это какое-нибудь значение дня растения? Приведем опору, вокруг которой вьется растение, в горизонтальное положение как отнесется к этому растение? Не приводят ли все эти факты к заключению, что и в процессе обвивания растений главную роль играет сила тяжести? Перевернем опору, вокруг которой вьется растение, так, чтобы верхушка его стебля была направлена вниз; как начнет разрастаться наше растение? (Для этого опыта лучше всего пользоваться растениями, растущими в горшках, опорой ко-вертикально вставленные в землю колышки; наклоняя или переворачивая горшок, растению можно придавать любое положение.) Влияет ли свет на обвивание растений? Поставим растение в темное помещение и проследим за ним.
      Одинаково ли крутые обороты делает стебель у верхушки и у основания? При обхватывании растением опоры надежно ли укрепляет его на месте такое приспособление? Может ли растение так же хорошо обвиваться вокруг гладкой опоры (например около стеклянной палочки), как и вокруг шероховатой (вокруг ветви или тычины)? Иногда, например у хмеля, мы находим на поверхности стеблей вьющихся растений особые цепкие волоски, способствующие захватыванию опоры и предупреждающие соскальзывание с нее. Как разрастается растение, достигнув верхушки опоры?
     
      Что заставляет растение обвиваться? Лучшее, что мы можем ответить на этот вопрос в настоящее время, это то, что и обвивание обязано влиянию силы тяжести, которая заставляет одну сторону стебля расти быстрее другой. Если представим себе верхушку стебля направленной к северу, то у завивающихся по направлению движения часовой стрелки растет быстрее западная их сторона, а у завивающихся в обратном направлении — их восточная сторона. Почему сила тяжести в одном случае заставляет быстрее развиваться западную сторону стебля, в другом — восточную, мы не знаем, точно так же, как и то, почему часто нижняя часть стебля разрастается быстрее верхней.1
      Многие растения образуют подземные стебли (касатики, папоротники и др.). Такие стебли выгодны во многих отношениях; осенью наземные части растения отмирают, а вес-ною снова вырастают из этих стеблей (в таких случаях в них отлагаются, как, например, у картофеля, питательные вещества, которые обусловливают возможность развития растения весною); они помогают растению разрастаться и медленно, но надежно захватывать значительную площадь (ср., например, хвощи, различные мяты, злаки, пырей, камыш и др.); подземные стебли необходимы обитателям песчаных дюн и подобных мест, так как они скрепляют почву и защищают ее от выдувания.2
      1 В настоящее время широкое признание получила теория особых веществ роста или гормонов роста, вызывающих усиленный рост опреденных участков и обусловливающих образование изгибов. (Прим, перев.).
      2 Такие растения имеют громадное значение для скрепления насыпей, берегов каналов, сыпучих песков и т. п.
     
      Интересно отметить, что эти подземные стебли, по деятельности своей приближающиеся к корням, удивительно похожи на корпи по своему виду и нередко ошибочно принимаются за них, отчего и получили название корневищ. Это лишний раз подчеркивает тот факт, что функция определяет форму и строение органа.
      Тесная связь между функцией стебля и листьев не раз отмечалась в этой главе; еще более подчеркивается она тем фактом, что нередко в своих молодых частях стебель содержит хлорофилл и принимает участие в приготовлении крахмала.
     
      Поглощает ли стебель кислород и выделяет ли он углекислоту, как мы ото видели у прорастающих семян, у корней и листьев? Повторим опыт, описанный на стр. 133, пользуясь кусочками стебля вместо листьев.
     
      Каким образом стебель получает необходимое количество воздуха для этих процессов? Встречаются ли устьица в эпидермисе стебля? Снимем со стебля кусочек эпидермиса и посмотрим, нет ли в нем устьиц. Рассмотрим также тонкий срез стебля в капле воды и отметим пузырьки воздуха между клетками (под микроскопом они кажутся черными). Исследуем точно так же и более старую часть стебля (которая уже не имеет зеленой окраски). Прикрепим к стеблю при помощи толстостенной каучуковой трубки велосипедный насос; другой свободный конец стебля зальем сургучом, погрузим его в воду и станем накачивать в него воздух (рис.150). Отверстия, видные невооруженным глазом и достигающие у березы, вишни и других деревьев 2—3 см в длину, известны под названием чечевичек. Поперечный срез через такую чечевичку (рис.134, ч) показывает, что она состоит из массы рыхло лежащих клеток, которые своим избыточным ростом разрывают эпидермис. Процесс образования чечевички начинается обыкновенно под каким-либо устьицем, и дальнейший разрыв приводит к образованию большого отверстия. На рисунке видно, что под эпидермисом образуется слой пробки; она-то и придает стеблю бурый цвет. Пробка является необходимым защитным для стебля слоем, так как эпидермис, по мере старения стебля, спадает с него. Когда стебель делается еще старше, на нем образуется корка; в ней перемешаны слои пробки, механические клетки и мертвые клетки луба. При дальнейшем росте стебля корка трескается, образуя щели, через которые проходит воздух. Чтобы еще яснее увидать чечевички, можно залить сургучом на отрезке стебля оба его конца и, опустив его в воду, выкачать воздух при помощи воздушного насоса. Иногда достаточно бросить отрезок стебля в горячую воду.
      Чтобы посмотреть, насколько легко воздух может передаваться из листьев в стебель, нужно плотно вставить лист в каучуковую пробку, которую и приладить к трубке с поршнем; вольем в трубку немного воды и выкачаем воздух (рис.151). Для этого опыта рекомендуются листья аспидистры, герани, магнолии, лавро-вишни и т. п.
      Сделаем еще и другой опыт: вставим плотно в пробку черешок листа или стебель облиственной ветки и вдвинем ее в горло склянки, наполненной до краев водою, чтобы вытеснить, по возможности, весь воздух (для этого между пробкой и горлышком склянки необходимо просунуть кончик перочинного ножа или веревочку, чтобы дать возможность вытечь лишней воде). Вывесим скляночку, перевернув ее дном кверху, на солнечные лучи (рис.152). Вследствие сильного испарения воды листьями, в склянке образуется частичное разрежение, благодаря которому через листья устремится воздух и пузырьками будет выделяться из среза стебля. Опыт ясно покажет, что воздух и вода двигаются в стебле по различным путям, не встречаясь друг с другом.
      Чтобы проследить, насколько далеко воздух может проникать в стебель и по каким путям он движется по нему, вставим возможно плотнее отрезок стебля в пробку, а пробку приладим к ламповому стеклу. Нальем в стекло воды и начнем выкачивать воздух. Или будем прогонять воздух через стебель при помощи приспособления, подобного указанному на рис.138; с лупою в руке мы можем видеть места выхода воздуха из стебля. Нередко случается, что при обмазывании деревьев смолою для защиты их от нападения насекомых и грибков ее применяют в чересчур большом количестве, и деревья сильно страдают, лишенные необходимого для них воздуха.
      Чтобы выяснить влияние отсутствия воздуха на стебель, можно взять побег ивы и поместить его во влажную атмосферу (рис.153), подвесив его к пробке, плотно пригнанной к узкому отверстию лампового стекла, поставленного в воду. Так как опыт длится несколько недель, то постоянный уровень воды полезно поддерживать прибором (рис.28). Некоторые из побегов смажем вазелином, чтобы совершенно исключить доступ воздуха. Все побеги следует держать в наилучших условиях роста. В то время как не замазанные вазелином черенки разовьют из глазков большие побеги, замазанные вазелином совсем не дадут новых побегов или развитие их будет очень слабо. Сотрем теперь тряпочкой весь вазелин, вытрем стебли хорошенько сухим песком и снова поместим их в ламповое стекло или прямо в воду и будем следить за их ростом. Черенки и семена, пересылаемые на большие расстояния, часто погибают, так как начинают прорастать еще в пути. Из трех факторов, способствующих росту, именно: влажности, теплоты и достаточного притока воздуха, обычно регулируют первые два, что иногда бывает весьма трудно и даже невозможно, и виду последний фактор, хотя регулировать приток воздуха — легче всего. Часто практикуют, впрочем, герметическую укупорку растений в жестянки или в тюки; но все это далеко не так действительно, как покрывание каждого побега отдельно воском, парафином или чем-либо подобным. Здесь открывается широкое и многообещающее поле для опытов.
     
      Откуда получают воздух части растений, погруженные в воду? Если у этих растений есть листья, поднимающиеся над водой или плавающие на поверхности, то подводные части их получают воздух через листья. Рассмотрим какое-нибудь такое растение (например белую кувшинку, стрелолист и т. п.); тотчас же бросятся в глаза обширные воздухоносные ходы, пронизывающие их органы. Доходят ли эти ходы до пластинок листьев? Познакомимся также с болотными растениями, корни которых погружены в воду или в ил. В том случае когда растение целиком погружено в воду, оно должно получать необходимый ему воздух из воды.
     
      Есть ли в воде воздух? В том, что он есть в воде, мы могли отчасти убедиться из предыдущих опытов. Поместим некоторое количество ключевой или взятой из-под крана воды в наш воздушный насос и станем выкачивать воздух. Будут пи из воды выделяться пузырьки воздуха? Прокипятим воду в течение получаса, охладим ее, поместим в воздушный насос и снова выкачаем воздух. Столько ли пузырьков воздуха из нее выделится, как и в первом случае? Тщательно произведенные опыты показали, что вода может растворить в себе большое количество воздуха. За счет этого, растворенного в воде, воздуха и живут погруженные в воду растения.
      Чтобы водные растения успешно развивались в аквариумах, часто бывает необходимо обеспечить им постоянный приток воздуха. Этого можно достигнуть с помощью прибора, изображенного на рис.154.
      Он состоит из длинной вертикальной трубки, около трех миллиметров в диаметре, слегка расширенной наверху. Когда капля воды из сифона падает прямо в центр отверстия трубки, то, заполняя просвет трубки, она продолжает падать вниз, толкая перед собой воздух (т. е. действует наподобие поршня). Достигнув Т-образной развилки, воздух проходит в аквариум, а вода падает прямо в нижний приемник. Выводное отверстие трубки для воды должно быть опущено немного глубже выводного отверстия для воздуха. Иначе воздух, следуя по пути наименьшего сопротивления, может выйти через то же отверстие, что и вода. Чтобы глубина, до которой опущена выводная трубка для воды, была постоянной, можно пользоваться небольшим стаканом, изображенным на рисунке; чем меньше будет глубина, тем большее количество воздуха успеет пройти в аквариум; в трубке же должно скопляться достаточное количество капель воды для преодоления сопротивления воды у отверстия, через второе она удаляется. Капли должны быть как можно крупнее и должны падать прямо в центр трубки; если отверстие трубки слишком велико, то капля не заполнит всего просвета, а следовательно, не сможет действовать наподобие поршня. Чтобы урегулировать скорость истечения воды из сифона, следует, конец его оттянуть в тонкую трубочку, как изображено на рисунке; кончик можно обломать до желаемой толщины и обвязать ватой, чтобы вода через нее фильтровалась.
      Очень успешный способ выращивания водорослей и других водных растений изображен на рис.155. Стеклянная банка или стакан наполняются водой и опрокидываются над водой: в банку вводят углекислый газ, выходящий из склянки, содержащей кусочки мрамора или мела, на которые осторожно наливается слабая серная кислота через воронку, проходящую через пробку; через эту же пробку проходит трубка, по которой углекислый газ переходит в банку. Необходимо выждать несколько минут, чтобы углекислый газ заполнил склянку и отводную трубку, а тогда уже трубку можно подвести под банку и пропускать в нее газ до тех пор, пока не вытеснится почти вся вода.
      По другому способу водоросли выращиваются в небольших деревянных сосудах, наполненных водой, с фиксированным большим пузырем воздуха или углекислого газа, как видно на рис.156. Этот пузырь удерживается на месте посредством сетки (приготовленной из густой ткани), прикрепленной к обручу из узкой, гибкой свинцовой трубки (св), опущенной на дно сосуда. Пузырь может состоять из чистого воздуха или углекислоты, выделяемой из прибора (рис.155).
      Обычный способ сажать в аквариумы, для притока углекислого газа, водяных насекомых и других водяных животных для наших целей не подходит, так как животные эти питаются водорослями. Мы можем вместо них воспользоваться хорошо развитыми черенками ивы; углекислота, выделяемая их корнями, будет давать прекрасный толчок для развития водорослей.
     
     
      ГЛАВА VI
      РАБОТА ЦВЕТКА
     
      Подготовляясь к цветению, растение накопляет большие запасы питательных веществ. Долго ли идет это приготовление какого рода питательные вещества накопляются и где? Сравним в этом отношении растения, живущие только один год (однолетние), растения, живущие два года (двулетние), и, наконец, живущие целый ряд лет (многолетние). Какой способ подготовки к цветению должен считаться наиболее успешным? Посмотрим, как идут эти процессы у капусты, у свеклы и других корнеплодов, а также у различных растений. Разрежем луковицу гиацинта и обратим внимание на массу питательных веществ, накопленных для будущего весеннего роста, а также и на то, что цветы уже вполне сформированы и готовы распуститься при первом удобном случае.
      Заблаговременное подготовление цветочных почек в течение предшествующего вегетационного периода представляет большие преимущества для растения. Всем ли растениям свойственно это? Вскроем и рассмотрим при помощи лупы большие зимние почки конского каштана, сирени, клена, тополя и т. п. Можно ли там увидеть какие-нибудь намеки на цветы? Некоторые цветочные почки легко узнать по их положению на ветвях; например, у некоторых слив цветочные почки лежат по сторонам листовой почки. Как только распустятся весною новые листья, в пазухе каждого из них можно уже найти по три заложившихся цветочных почки; цветы, которые уже сформировались внутри этих почек, должны ждать целый год, прежде чем они смогут распуститься. На первых стадиях развития цветы еще настолько малы, что их можно рассмотреть только под микроскопом; поэтому по кажущемуся их отсутствию не следует еще выводить окончательного заключения. Плодоводам существенно важно точно знать время начала формирования цветочных органов в почках, чтобы быть в состоянии управлять этим процессом, поливая растения и снабжая их специальными удобрениями как раз в подходящее время. Постараемся поближе познакомиться с этим явлением по литературе.
      Рассмотрим несколько цветочных бутонов, которые только что начали открываться. Много ли заложено питательных веществ в них и в цветоножках, на которых они сидят? Какого рода вещества преобладают в них? Быстро ли поглощаются эти питательные вещества развивающимся цветком? Повторим опыт, описанный на стр. 32, пользуясь цветочными бутонами вместо семян. Особенно пригодны цветы сложноцветных, например подсолнечника, одуванчика, маргаритки и др. Что означают результаты опыта? Нельзя ли обнаружить каким-либо способом выделение тепла при дыхании распускающихся цветов?
      Для чего служит чашечка, т. е. зеленый покров цветочной почки? Попробуем ответить на этот вопрос, удалив чашечку с цветочной почки на возможно ранних стадиях ее развития. Цветы хлопушки, вьюнка и других растений с большой, иногда раздутой чашечкой особенно пригодны для этого опыта; хороши также некоторые крупные цветы, вроде мака, шиповника и т. п. Удалим чашечку, пока цветочная почка еще совсем мала, стараясь при этом не повредить венчика и других частей цветка. Казалось бы естественным предположить, что чашечка защищает цветочный бутон от высыхания, подобно почечным чешуям, защищающим листовые почки. Подтверждает ли это результат нашего опыта? Так как листочки венчика больше страдают от дождя, мороза и тому подобных факторов, чем зеленые листья, даже если чашечка и не удалена, то тем строже должны вестись наблюдения, чтобы увидеть, какие цветы чувствительнее в этом отношении — лишенные чашечки или нормальные.
      Могут ли цветы, лишенные чашечки, нормально развиться? Зависит ли результат опыта от стадии развития, на которой была удалена чашечка?
      Заглянем теперь внутрь цветка. Если мы вскроем цветок вишни, как изображено на рис.157, то увидим помещение для семян — завязь, содержащую крошечные зародыши семян или семяпочки (у вишни только одну). Завязь окружена пыльниками, сидящими на небольших нитях и содержащими желтую пыль — пыльцевые зерна.
      Когда пыльца сформирована вполне, пыльники вскрываются, и пыльца высыпается. Для чего она нужна? Чтобы ответить на этот вопрос, попробуем лишить цветы их пыльцы. Выберем для этой цели цветы покрупнее, чтобы было легче произвести необходимые манипуляции (хороши цветы яблони, гороха, фасоли); воспользуемся для операции еще не распустившимися бутонами; осторожно откроем их сверху и пинцетом удалим пыльники, стараясь не повредить других частей цветка. Теперь цветок лишен пыльцы; но большие количества пыльцы легко могут быть принесены с соседних цветов ветром, пчелами (или другими насекомыми перелетающими с цветка на цветок). Во избежание этого наденем на цветок небольшой бумажный мешочек (особенно Злобны марлевые мешочки, пропитанные раствором целлулоида), который плотно привяжем к цветоножке. Дадут ли цветы после этого плоды? При этих опытах необходимо иметь в качестве контроля и нормальные цветы, дающие плоды, чтобы экспериментальная причина, вызывающая отсутствие плодов, выступала особенно ярко.
      Если пыльца необходима для образования плодов, то возникает вопрос, каким образом она способствует этому? Яснее всего мы можем видеть ее роль, если присмотримся к цветам злаков (особенно хороша для наблюдения Тимофеева трава). Если рассматривать цветок с уже отпавшими пыльниками, мы увидим как бы тонкие кисточки, выглядывающие из цветка. Удалив иглою наружные покровы цветка, мы увидим завязь с сидящими на ней двумя рыльцами, похожими на кисточки; если посмотрим на них в лупу, то окажется, что они покрыты крупинками пыльцы. На рис.158 изображены рыльца овса, покрытые пыльцою.
      Если их положить в каплю воды на предметное стекло, покрыть покровным и рассматривать под микроскопом при большом увеличении, то можно видеть (рис.159), как многие пылинки посылают длинные трубки, тянущиеся вдоль перистого рыльца по направлению к завязи. Развертывающиеся затем явления могут быть прослежены только на очень хороших микроскопических срезах; скажем о них несколько слов. Внутри вязи лежит зачаток семени, или семяпочка (рис.157). Она состоит из массы тканей; в центре ее располагается полость (точнее — большая клетка, зародышевый мешок, рис.160), содержащая в себе женскую половую клетку, или яйцеклетку. В центре яйцевой клетки лежит ядро. Пыльцевая трубка, несущая в себе два червеобразно изогнутых мужских ядра, приближается к яйцу и вскрывается на конце; из нее выскальзывают мужские ядра, одно из которых соединяется с ядром яйца, так что из двух ядер получается одно.
      После этого яйцо начинает разрастаться и формируется обыкновенно в зародыш — маленькое растеньице со стебельком и листьями, которые мы видели уже в зрелых семенах. Другое мужское ядро приближается к находящемуся в центре зародышевого мешка двойному ядру и сливается с ним. После этого слияния следует быстрый ряд делений образовавшегося сложного ядра и весь зародышевый мешок заполняется мелкоклетной тканью, образующей эндосперм семени, представляющий собой, как мы видели, запасную ткань. Очень часто запасы эндосперма расходуются на развитие зародыша еще до созревания семени, и тогда во взрослом семени мы не находим даже следов его; таковы семена фасоли, конских бобов, тыквы. Иногда же он сохраняется и потребляется лишь при прорастании: таковы семена злаков.
      До тех пор, пока не произойдет слияния ядер, — яйцо обыкновенно не развивается; отсюда становится понятным значение пыльцы в развитии семени и плода.
      Если мы просмотрим ряд различных цветов в лупу, мы увидим что пыльца задерживается особыми образованиями, снабженными кисточками, волосками или клейкими веществами и легко поэтому ее удерживающими. Эти образования называются рыльцами (рис.157).
     
      Что случится, если мы удалим рыльце? удалим рыльце, прежде чем откроется бутон, стараясь быть осторожными, чтобы не повредить других частей цветка. Не будем оберегать цветка от посещения насекомыми, а наоборот, постараемся всячески способствовать его опылению, посыпая цветок пыльцою. Могут ли в таких цветах завязаться плоды? Для сравнения следует иметь, по возможности на том же растении, нормальные цветы; необходимо также выбирать растения, обильно образующие семена.
      Способность рыльца задерживать пыльцу можно проверить, если обсыпать цветок мукой или каким-нибудь белым порошком, а потом попробовать сдувать его. У цветка губастика (Mimiilus) рыльце состоит из двух лопастей, плотно прикладывающихся друг к другу и зажимающих пыльцу, осевшую на них. Если коснуться лопастей рыльца в их открытом состоянии кончиком карандаша, они сейчас же закрываются. Шелковистые нити на початках кукурузы представляют собою длинные рыльца, покрытые выступами для удерживания пыльцы, переносимой ветром; такие перистые рыльца типичны для злаков, но только у других они значительно короче и не так бросаются в глаза, как у кукурузы.
      Функция рыльца заключается не только в улавливании и задерживании пыльцы, но и в доставлении условий, благоприятных для прорастания и дальнейшего роста пыльцевой трубки. Липкое вещество на поверхности рыльца заключает в себе сахар (что легко узнается по вкусу или при помощи химической реакции), служащий пищей прорастающей пыльцевой трубке. Если поместить пыльцу в каплю достаточно крепкого сахарного раствора, нетрудно будет проследить за ее прорастанием, наступающим иногда уже через несколько минут (у ивы, гороха и т. п.).
      Лучше всего приготовить растворы тростникового сахара различной крепости: 30%, 15%, 10%, 5% и 3% и испробовать
      в каждом из них прорастание различных сортов пыльцы. В 3-процентном растворе тростникового сахара прорастает пыльца тюльпана, нарцисса и лука; в 5-процентном — пиона, в 15-процентном растворе — пыльца душистого горошка (Lathyrus odora-tus) и настурции (Tropaeolum та jus), в 30-процентном — пыльца ириса, анютиных глазок и мальвы.
      Прорастание пыльцы лучше всего наблюдать следующим образом: к предметному стеклу примазывают вазелином стеклянное, металлическое, или вырезанное из воска кольцо, диаметром 10—12 мм; на кольцо опрокидывают покровное стекло, с середины которого свисает капля сахарного раствора с пыльцою (рис.161); покровное стекло обмазывают с краев вазелином, чтобы не проходил воздух.
      В каждом данном случае следует иметь контрольный опыт, помещая часть пыльцы в каплю дождевой или колодезной воды.
      В какой среде про растание идет лучше? Изменим опыт, срезав верхушку рыльца и поместив его на край капли. Можно ли подметить у пыльцы стремление прорастать в направлении рыльца?1 Если это так, то это поможет нам объяснить, почему пыльцевые трубки растут по направлению к завязи. Вероятно, рыльца выделяют вещества, которые привлекают пыльцевые трубки; таким же путем трубки привлекаются и к яичку.
      В виду того, что, попав в воду, пыльцевые зерна прорастают и лопаются, весьма важно, чтобы пыльца была защищена от дождя и росы, так как в проросшем состоянии она уже неудобна для переноса еще в большей степени, чем проросшие семена.2
      1 Нужно принять в расчет, что пыльцевые трубки растут в направлении от воздуха, следовательно, избегают краев капли сахара. Сделаем несколько опытов: в одних герметически приладим покровное стекло к кольцу с помощью вазелина, в других оставим доступ воздуху.
      2 Различного рода пыльца, подобно семенам, может сохранять жизнеспособность в течение самых разнообразных периодов времени. В сухом прохладном месте она может сохраняться в течение недели. Арабы, собирающие пыльцу финиковой пальмы, умеют сохранять ее в течение двух лет без большой потери ее жизнеспособности.
     
      Отметим, как быстро она подсыхает и погибает, если ее выставить в таком состоянии на сухой воздух.
      Бывают ли приспособления для защиты пыльцы от дождя? Просмотрим целый ряд цветов после ливня или спрыснем их из лейки и отметим результаты действия воды. Здесь мы натолкнемся на такую массу решений одного и того же задания, что ближайшее знакомство с этими приспособлениями становится необыкновенно интересным. Пыльца может быть защищена листьями (липа), чашелистиками (медвежья лапа), сомкнутыми вместе лепестками (семейство бобовых, львиный зев), выпуклым в виде свода венчиком (как у фиалки, аконита), сужением трубки венчика над тычинками (флоксы, первоцветы) или даже самими рыльцами (ирисы).1
      Многие цветы располагаются в горизонтальном направлении или свешиваются вниз, что само собою уже является защитой от дождя. Другие же, расположенные кверху отверстием, нередко поникают вниз при приближении дождя (лесные анемоны, скабиозы, картофель и т. п.); третьи плотно закрываются при этом и могут служить в качестве предсказателей погоды (очный цвет — Anagallis, кувшинки, одуванчик и др.). У таких растений цветы плотно закрываются на всю ночь и предохраняют свою пыльцу от действия росы. У многих других цветов нет, невидимому, никаких защитных приспособлений, но при внимательном осмотре оказывается, что пыльники их закрываются сами собою и тем предохраняют пыльцу (у подорожника, винограда, клещевины и др.) или же пыльца оказывается защищенной слоем волосков или восковым покровом от гибельного для нее смачивания.
      Нужно отметить, что многие из этих приспособлений вместе с пыльцою защищают и нектарники и содержащийся в них мед.
      Цветы закрываются и открываются в определенные часы дня, с известною, иногда весьма большою правильностью. Основываясь на этом, великий шведский ботаник Линней построил «цветочные часы», в которых время отмечается закрыванием и открыванием различных цветов. Отсюда естественно возникает вопрос — не зависит ли открывание и закрывание цветов от света? Выберем несколько цветов, вроде кислицы и одуванчика, 2 которые быстро открываются и закрываются, и покроем некоторые из них в полдень темным ящиком или продержим их дня два в темном ящике, время от времени присматриваясь к ним; постараемся их держать при такой же температуре, при какой находятся и контрольные цветы; что с ними будет, если их вновь выставить на свет?
      1 Подробное описание подобного рода приспособлений можно найти в устном сочинении Кернера «Жизнь растений».
      2 Некоторые цветы никогда не открываются во второй раз: поэтому □ни не годны для опыта.
      Наряду со светом и температура, со своей стороны, оказывает влияние на процесс раскрывания и закрывания цветов. Изменяя температуру, можно заставить цветок тюльпана или крокуса закрыться или открыться в любое время дня. Опыт нужно начинать утром, прежде чем цветок успеет открыться, а температура еще не выше 15° С. Если перенести его в помещение с температурой в 20—25° С он начнет быстро раскрываться, а при возвращении к первоначальным температурным условиям он снова начнет закрываться. Таким путем его можно заставить открыться, вновь закрыться и затем снова открыться в течение одного часа.1
      1 Простое погружение в воду, температура которой градусов на 10 выше температуры воздуха, часто может заставить цветок очень быстро открыться.
      Наблюдения над некоторыми альпийскими растениями показали, что их цветы в течение часа могут несколько раз открыться и закрыться при смене солнечного света и тени от проходящих облаков.
      В этом же процессе играет некоторую роль и влажность воздуха. Цветок очного цвета (Anagallis), внесенный во влажную атмосферу, не открывается даже при нормальном полном освещении. В этом направлении можно сделать несколько опытов. В стакан с водой бросают пробку, на которую помещают цветы; края стакана обмазывают вазелином и герметически закрывают его стеклянной пластинкой. (Стакан должен быть достаточно велик, чтобы цветы не страдали от недостатка кислорода; для этого хорошо внести в стакан несколько зеленых листьев.)
      Открывание цветов зависит от более быстрого роста внутренней стороны лепестков венчика, а закрывание от ускоренного роста противоположной, внешней стороны; как далеко мог бы зайти этот процесс, если бы не препятствовали дальнейшему изгибу другие лепестки, нетрудно проверить, срезав их прочь.
      Итак, можно принять, что венчик играет роль защиты пыльцы от дождя и росы; кроме того, мы только что пришли к заключению, что чашечка предохраняет от засыхания внутренние части цветка во время их развития; возможно, что и венчик служит для той же самой цели. Это предположение можно легко проверить несколькими опытами. Однако то, что более всего бросается в глаза, именно окраска венчика, как защитное приспособление, кажется совершенно бесполезным. Можно поэтому спросить: для чего же цветам нужна их окраска? На этот вопрос всякий, конечно, ответит, что своей окраской цветы привлекают насекомых. Венчики с блестящей и яркой окраской сравнивают г вывесками, дающими знать о присутствии меда и пыльцы, С которых так нуждаются пчелы. Насекомые в посещениях своих переносят пыльцу с цветка на цветок и тем обеспечивают цветам завязывание плода.
      Правда, есть много и других приспособлении, чтобы сделать цветы более заметными, но главными из них являются все-таки их яркая окраска и группировка цветов в соцветия, так что окраска становится видной на большом расстоянии (бузина, калина и др.). Цветочная корзинка одуванчика или подсолнечника состоит из группы многочисленных, мелких цветов; у подсолнечника намечается, кроме того, разделение труда: наружные язычковые цветы (которые при недостаточно внимательном осмотре можно принять просто за лепесткй) служат только вывеской (не приносят семян), а внутренние трубчатые сравнительно незаметны, но зато образуют семена. Следует также отметить, что контраст между темной серединой и желтым краем делает соцветие еще более заметным, чем каждая из окрасок в отдельности. Попробуем закрыть середину соцветия подсолнечника желтыми лепестками и, отойдя на некоторое расстояние, посмотрим, какой получится эффект. Контраст цветов может наблюдаться также между цветами и зеленою кроной листьев, между тычинками и венчиками, между старыми, увядающими цветами и молодыми и т. п.
      Обратим внимание на цветы, растущие около стены или забора, заслоняющего им свет. Поворачиваются ли они к свету? Делаются ли они от этого более заметными? Сделаем несколько опьггов, чтобы проследить за их чувствительностью к свету. Проследим за одуванчиком, подсолнечником или ветреницей в отношении их «следования за солнцем».
      Мало сказать, что яркая окраска венчика привлекает насекомых; следует еще добавить, что у каждой породы насекомых имеется свой излюбленный цвет. Пчелы предпочитают синий и фиолетовый цвета желтому, а красного избегают. Случилось как-то, что цикорий и пастернак росли рядом, и синие цветы одного перемешивались с желтыми цветами другого; и вот пришлось наблюдать бросающуюся в глаза разницу в поведении пчел и мух. В то время как на синих цветах сидела масса пчел, ни одна пчела за несколько часов наблюдений не опустилась на желтые цветы пастернака, хотя им часто приходилось перелетать через них, чтобы попасть на соседний синий цветок. С другой стороны, желтые цветы кишмя кишели различного рода мухами, и ни одной из них не было видно на синих цветах.
      Следует принять во внимание еще одну характерную особенность пчел: в своем облете цветов они посещают обыкновенно лишь один какой-нибудь род цветов. Делались такие опыты: помещали ветку богородской травы с ее синими цветами (пчелы любят ее) на грядку с желтым люпином, на котором пчелы усиленно работали, собирая мед. Все они одинаково избегали богородскую травку, кружась вокруг да около нее, и все время использовали цветы люпина. Но если переносили цветочную кисть люпина на грядку с богородской травкой, пчелы не обращали никакого внимания ^уже на люпин.
      Есть цветы и без заметной вывески, которые тем не менее рьяно посещаются пчелами и другими насекомыми (например виноградная лоза, дикий виноград, резеда, плющ и т. п.). В таких случаях насекомых привлекает несомненно уже запах цветка. Все открывающиеся ночью цветы обладают обыкновенно ароматом, которым, главным образом, и привлекаются ночные бабочки; хотя возможно, что и окраска имеет некоторое значение (такие цветы бывают обыкновенно белой или светлой окраски). Спрашивается, поэтому, — не играет ли окраска лишь подчиненной роли в привлечении насекомых? Вопрос этот становится особенно острым после того, как опытным путем было доказано, что пчелы и осы ясно различают предметы на расстоянии, не превышающем полметра (бабочки и мотыльки видят на расстоянии одного-двух метров); запах же меда они слышат на далеком расстоянии. Поэтому для цветов, вырабатывающих мед, окраска представляется не в такой уже степени важной.
      В свободное время можно сделать очень интересные наблюдения над посещением цветов насекомыми. Выберем растение, оживленно посещаемое насекомыми, и будем отмечать число посещений насекомых за час; удалим затем венчики с некоторых цветов, а остальные закроем зелеными листьями (или одним большим листом, сложенным наподобие колпака). Постараемся вновь сосчитать число посещений насекомыми за час, чтобы узнать, влияет ли сколько-нибудь заметным образом отсутствие венчика или скрывание его на посещаемость цветов.
      Цветы многих растений совсем не посещаются насекомыми (например цветы злаков, дуба, орешника, тополя и др., цветы сосны и других хвойных растений, цветы пальм, хмеля, крапивы и т. п.);1
      1 Утверждение автора не вполне верно: пчелы нередко массами собирают пыльцу и на цветах злаков (кукурузы), дуба, орешника и т. д. Прим. ред.
      в таких случаях пыльца переносится ветром. Хорошим примером такого растения является кукуруза; ее пыльники производят массу пыльцы, которая ветром переносится на длинные рыльца с выростами для улавливания пыльцы; пыльцевая трубка должна вытянуться во всю длину этого рыльца, чтобы дойти по завязи. Опыляемые ветром растения образуют громадные количества пыльцы, что и понятно, так как этот способ опыления является, по существу, крайне расточительным.
      Пыльца сосновых лесов нередко образует желтый налет на поверхности озер и даже моря, переносясь иногда на громадные расстояния.
      Пылинки сосны снабжены двумя полыми внутри вздутиями, благодаря которым они легко плавают в воздухе; вздутия эти хорошо видны под микроскопом.
      Чтобы выяснить, до какой степени опыление растений зависит от насекомых (или ветра), необходимо прикрыть цветы прежде, чем они успеют распуститься, хотя бы бумажными мешками. В таком случае оплодотворение не происходит и семена не образуются, если только не будет перенесена на рыльце пыльца с того же цветка. Тогда происходит так называемое самоопыление, в отличие от перекрестного опыления, когда пыльца приносится с других цветов.
      Дарвин сделал массу опытов, чтобы выяснить, какой способ опыления полезнее для растений: самоопыление или перекрестное опыление. Он нашел, что при перекрестном опылении у садового вьюнка из семян вырастают более высокие экземпляры, чем при самоопылении, в отношении 100:76. Он продолжал эти опыты до 10-го поколения; тогда это отношение сделалось равным 100:54. В среднем разница в росте выражалась отношением 100:77, т. е. семена, полученные самоопылением, давали растения на 30% слабее. При перекрестном опылении увеличивается и плодовитость растения. В предыдущем случае приведены результаты перекрестного опыления между рядом растущими растениями; но если переносить пыльцу с растений, растущих в другом саду, можно получить еще большую разницу; так, разница в высоте между рядом опыленными растениями и опыленными из другого сада получается в отношении 100:78, в числе плодов в отношении 100:57, а в весе плодов в отношении 100:51. Иначе говоря, при переносе пыльцы с дальних растений получаются экземпляры на 30% более мощные, чем получившиеся от перекрестного опыления между соседями, а в сравнении с экземплярами, получившимися от самоопыления, различие в мощности достигает уже 44%. Такие результаты были получены с капустой, гречихой, свеклой, кукурузой и канареечной травой (Phalaris canariensis).
      Ясно поэтому, что перекрестное опыление лучше для растения, чем самоопыление; не удивительно, что у растений имеется масса разнообразных приспособлений для перекрестного опыления, предотвращающих в то же время самоопыление. Самым действительным средством для предотвращения самоопыления является размещение тычинок и пестиков на различных цветах; эти цветы могут располагаться на одном и том же растении, как у тыквы, у орешника, сосны, кукурузы, клещевины и других так называемых однодомных растений, или же тычиночные цветы развиваются на одном растении (тычиночные, или мужские экземпляры), а пестичные на другом (пестичные, или женские экземпляры); таковы, например, хмель, тополя, ивы и другие так называемые двудомные растения. Постараемся найти возможно больше примеров подобного рода среди окружающей нас растительности.
      У тех растений, где тычинки и пестики развиваются на одном и том же цветке, самоопыление устраняется нередко тем, что тычинки и пестики созревают в разное время; так, например, у вяза, подорожника пыльники раскрываются лишь после опыления и даже полного увядания рылец (это особенно характерно для семейств розоцветных, жимолостных, пасленовых и крестоцветных); у других растений, наоборот, сначала созревают тычинки (особенно у семейств мотыльковых, мальвовых, гвоздичных, губоцветных и сложноцветных). Это хорошо видно на рис.162 (А), который представляет маленький трубчатый цветок садовой гайллардии, вынутый из центра соцветия — корзинки. Цветок представлен в разрезе, чтобы показать тычинки (п), сросшиеся пыльниками в трубку, внутрь которой выпадает пыльца обсыпая рыльце (р); тем не менее возможность самоопыления исключена, так как рыльца еще далеко не созрели. По мере своего развития они разрастаются кверху, выталкивая из трубки пыльцу, которая и уносится пчелами. Лишь вслед за этим рыльца вскрываются, как на рис.162 (Б), выставляя кнаружи свою гладкую внутреннюю,поверхность, представляющую собой воспринимающую часть, улавливающую пыльцу, переносимую с других цветов. Хорошие примеры таких же приспособлений можно найти у маргариток, астр, подсолнечников, кореопсисов, цинний и т. д.
      Другого рода приспособление заключается в различном взаимном расположении пыльников и рылец. Хорошим примером этому может служить цветок ириса (касатика) (рис.163). Когда пчела проникает внутрь цветка, стремясь за нектаром, рыльце, касаясь спинки насекомого, снимает покрывающую ее пыльцу; при дальнейшем углублении в цветок пчела прикасается спинкой к глубже лежащему пыльнику и обсыпается новым запасом пыльцы; при обратном движении насекомого к выходу пыльца эта уже не может попасть на рыльце того же цветка, благодаря особому его прикреплению к пестику, а переносится на следующий цветок.
      У первоцвета мы встречаемся с иными приспособлениями. На вскрытых цветка этого растения, расположены высоко в трубке венчика, рыльце же сидит глубоко внизу; в другом цветке наблюдается обратная картина. В одном из цветков у насекомых обсыпается пыльцою нижняя часть хоботка, направляющегося за добычей; на другом цветке эта часть соприкасается с рыльцем, опыляя его; улетая с этого цветка, насекомое унесет его пыльцу уже на верхней части хоботка и опылит ею рыльца, расположенные на соответствующей высоте в других цветах. й
      Если насекомое после посещения цветка А попадает на другой такой же цветок, то пыльца не сможет, тем не менее, попасть на рыльце, а если даже случайно и попадет на него, то это не приведет, как показывает опыт, к оплодотворению: пыльца оказывает свое действие только в том случае, когда она попадает на цветок с соответственно расположенным рыльцем.
      Шалфей любопытен своим чрезвычайно остроумным приспособлением для обсыпания насекомых пыльцою и для предупреждения самоопыления. Рис.165 иллюстрирует это приспособление.
      Залезающая в цветок пчела (А) получает удар по спине пыльником (Б), высыпающим при этом свою пыльцу; происходит это потому, что она задевает при этом головкою нижнюю часть тычиночной нити. Нить тычинки вращается как на шарнире или оси, поэтому при ударе о нижнюю часть ее пыльник опускается вниз и обсыпает своей пыльцой спинку пчелы. В это время рыльце расположено еще наверху, но когда из пыльников высыплется вся пыльца, оно начинает разрастаться книзу и принимает положение, изображенное на рис.165 (В). Когда пчела проникает в такой цветок, пыльца непосредственно переносится с ее спинки на рыльце.
      Есть много других приспособлений для нагрузки насекомых пыльцой, вроде механизма, действующего подобно насосу, V цветов бобовых растений; любопытны раздражимые тычинки барбариса и т. п., которые от прикосновения к их основанию быстро передвигаются и выбрасывают пыльцу на потревожившее их насекомое; крайне интересны приспособления, найденные у орхидных.1
      Особенности в форме цветов представляют собой, в большинстве случаев, приспособления для посещения их насекомыми: так для обеспечения перекрестного опыления формируются приспособления для обсыпания насекомых пыльцой; для облегчения посещения цветов образуются как бы платформочки, на которые насекомые могли бы опускаться, примером чего может служить нижняя губа венчика у шалфея. Интересно наблюдать за посещением цветка пчелой. Сделав наблюдение над нетронутым цветком, осторожно срежем ту часть цветка, которая служила платформой для опускающегося насекомого, и проследим, как пчелы будут приспособляться к новой обстановке.
      У таких растений, как горох и шалфей, положение цветка в пространстве имеет очевидно очень важное значение. Стоит ему случайно перевернуться верхней стороною вниз, чтобы платформа потеряла все свое значение приспособления и было бы исключено опыление; то же можно сказать и о многих других цветах. Часто случается, что только что распускающиеся и уже отцветающие цветы занимают различное положение в пространстве, как, например, у клевера, жимолости, герани, альпийского ракитника, мака, клубники и др.; общий смысл этого тот, чтобы устранить от опыления молодые цветы, еще не готовые для него, а также и старые, которые уже вполне опылены. Чем определяется положение цветка и плода? Если растения, которыми мы воспользуемся для опыта, растут в горшках, то опрокинем их; некоторые из них поместим в темноту, другие выставим на свет и посмотрим, что сделается с цветами. Если цветы собраны в длинные кисти, то подвесим небольшой груз к главной цветоножке и проследим за результатом. Посмотрим также, как отразится переведение растения в горизонтальное положение на положении цветов. Какие части будут изгибаться? Займут ли цветы свое первоначальное положение? Сказывается ли здесь влияние света или силы тяжести, или того и другого фактора одновременно? Если цветы срезать прочь — изменят ли свое положение одни цветоножки?
      У львиного зева, горошка и других растений закрытый нормально цветок открывается, уступая весу пчелы, когда она садится на его нижнюю губу. Маленькое насекомое уже не может попасть в цветок, так как его вес недостаточен для того, чтобы отогнуть вниз нижнюю губу. В этом необходимо видеть большое преимущество: выдерживая тяжесть маленьких и в особенности ползающих насекомых, цветы устраняют посетителей, которые не могли бы быть выгодными разносчиками пыльцы. Другой защитой от заползания маленьких насекомых служат шерстистые или железистые волоски, располагающиеся под цветком: они выполняют ту же роль, что и липкие кольца, накладываемые на стволы деревьев. Еще более надежной защитой служат шерстистые волоски, расположенные в трубке венчика.
      У многих растений (особенно у груш, слив, винограда) пыльца с цветов даже другого экземпляра того же сорта все-таки не оказывает никакого действия совершенно так же, как и пыльца того же цветка: плод завязывается у них только в том случае, если на цветок попадает пыльца с другой разновидности. Обыкновенно этого достигают тем, что фруктовый сад засаживают различными сортами, относящимися к одному и тому же виду, так что пчелы переносят пыльцу с одной разновидности на другую. Этот факт бесплодия при самоопылении хорошо известен садоводам и нередко проявляется при опытах гибридизации и культуре разновидностей. В процессе этом может играть роль также и климат; замечено, что некоторые разновидности, бесплодные при самоопылении на севере, плодовиты на юге.
      Несмотря на в высшей степени тонкие и остроумные приспособления для перекрестного опыления, оно все же не всегда оказывается безусловно обеспеченным. В самый нужный момент неблагоприятная погода (ветер, дождь) может задержать необходимых насекомых или воспрепятствовать переносу пыльцы по воздуху. Нет ничего удивительного поэтому, что многие растения, наряду с перекрестным опылением, не отказываются и от самоопыления, а у некоторых, даже, невидимому, снабженных приспособлениями для перекрестного опыления, опыление всегда совершается собственной пыльцой.
      В этом отношении подробнее всего изучены сельскохозяйственные растения и установлено, что, например, из хлебных злаков пшеница, овес и ячмень принадлежат к самоопылителям, а рожь — к перекрестно-опылителям. Проверьте эти наблюдения надевая на колосья перед цветением бумажные мешки и затем учитывая число и качество полученных в каждом колосе зерен. Из огородных растений в качестве самоопылителей можно отметить горох и фасоль, в чем также нетрудно убедиться, защищая их цветы от посещения насекомых. Нужно думать, что в прежние времена они опылялись насекомыми и в качестве бесполезного уже теперь воспоминания об этом сохранили ярко окрашенный и сложно устроенный околоцветник.
      Многие растения одновременно пользуются и перекрестным и самоопылением. У душистой фиалки, например, мы находим цветы двоякого рода. Одни — всем известные «фиалки», привлекающие насекомых своим ярким цветом и приятным запахом. Другие — мелкие, невзрачные, вовсе не раскрывающиеся цветы, пыльники которых высыпают пыльцу прямо на рыльце и тем обеспечивают плодоношение. Такие не раскрывающиеся цветы получили название клейстогамных. Присмотримся внимательнее к окружающим нас растениям и мы убедимся, что такой двоякий способ размножения вовсе не редок. У красиво цветущей желтой недотроги (Impatiens noli tangere) есть и мелкие бледные бутоны, прямо без распускания дающие плоды; мы найдем их и у кислицы, у льнянки (Linaria), у глухой крапивы (Lamium amplexicaule) и ряда других растений. Где мы больше найдем способных к клейстогамии растений, на лугах или в тенистых лесах? Существует весьма вероятная теория, объясняющая появление клейстогамии недостаточным питанием и отсутствием в тени леса нужных насекомых. Однако земляной орех развивает свои клейстогамные цветы, зарывающиеся затем в землю и дающие там съедобные плоды (китайские орешки), даже при самых неблагоприятных условиях культуры.
      Влияние опыления и оплодотворения не ограничивается одним семенем, а распространяется на завязь и даже нередко и на окружающие ее части. Так, например, мякоть плода клубники состоит из расширенной верхушки цветоножки, которая сильно разрастается после оплодотворения семяпочек. Мясистая часть яблока является разросшейся стенкою завязи, сросшейся с чашечкой цветка; плод этот пятигнезден, и если семяпочки оплодотворятся только в одном или двух гнездах, то и мясистая часть плода разрастается вокруг них сильнее, благодаря чему и получается однобокий плод. Каким образом развитие семени влияет на окружающие органы, пока неизвестно; есть предположение, что это влияние связано с химическими изменениями, происходящими в развивающемся зародыше.
      Долгое время считалось, что пыльца вызывает не только развитие завязи и окружающих ее частей, но влияет также на форму, окраску и другие свойства плодов (это явление известно под именем ксений). Белая кукуруза, опыленная пыльцой стемней кукурузы, дает в початке и белые и темные семена. Ближайшее исследование показало однако, что окраска зерновок кукурузы принадлежит самим семенам, а не завязям; эндосперм семян, который развивается из ядра, сливающегося подобно ядру яйца с ядром пыльцевой трубки (рис.160), может получить свойства опыляющего родителя. Много различных случаев с очевидностью указывают на то, что ядро является носителем наследственных свойств, и где происходит слияние двух ядер, там получается ядро, носящее в себе свойства обоих слившихся ядер. Но стенки завязи, развивающиеся затем в наружные части плода, разрастаются исключительно из клеток материнского растения, и их свойства не зависят от свойств того растения, от которого была взята послужившая для оплодотворения пыльца.
     
     
      ГЛАВА VII
      РАБОТА ПЛОДА
     
      Главнейшая задача плода1 заключается в передаче питательных веществ молодым семенам и в защите их в течение их дальнейшего развития. Насколько важна доставка питательных материалов в достаточном количестве, свидетельствует тот факт, что питательных веществ никогда не хватает для развития всех семян; между ними начинается борьба, которая решает, кому из них предстоит развиться за счет других. Стоит только разрезать любой молодой плод, чтобы воочию убедиться в наличности этой борьбы. Почти с первых же шагов некоторые семена завоевывают первенствующее положение и растут быстрее других; они поглощают все питательные вещества, отнимая их у остальных семян, которые недоразвиваются и в конце концов совершенно исчезают. Между отдельными плодами на растении идет такая же тяжелая борьба; для того, чтобы немногие из них могли созреть, большинство должно погибнуть. Часто бывает необходимо несколько раз в течение лета стряхивать в фруктовых садах плоды с деревьев, и эти лишние, недозревающие плоды спадают в таком количестве, что земля под деревьями бывает сплошь усеяна ими.2
      1 Под словом плод надо понимать всякую зрелую или зреющую завязь с ее содержимым и со всеми относящимися к ней частями.
      2 Плодоводы исходят из убеждения, что при разреживании плодов общий вес урожая не меняется, так как остающиеся плоды становятся крупнее. Разреживание плодов нужно однако делать умело.
     
      Ясно, что для полного созревания семян должен быть хороший приток пищи, а для этого нужны и соответственные приспособления, чтобы пища направлялась непосредственно и как можно быстрее к развивающимся семенам. Мы уже отмечали, что при подготовке к цветению растением откладываются большие запасы пищи. Вспомним хотя бы о моркови, репе, свекле и др. Пользуясь реакциями, определим, какого рода вещества отложены в их корнях. Проанализируем также состав луковиц (хотя бы лука, гиацинта, лилии и др.), в которых запасы отлагаются в мясистых листьях.
      Исследуем и некоторые подземные стебли, в которых откладываются запасы (например корневища ириса, соломоновой печати — Polygonatum, клубни картофеля и т. п.), и определим род пищи, которую они содержат.
     
      Каким же образом накопленные здесь вещества попадают в семена? Попробуем проследить путь крахмала от корня, клубня или другого какого-нибудь органа, в котором отложены запасы, до семян. Можно проследить за движением и других питательных веществ, но только не с такою легкостью, как это удается сделать с крахмалом. По каким тканям стебля и плода они передвигаются? Исследуем деревья, у которых имеются крахмалистые семена, например дуб, каштан; где у них откладывается крахмал? По каким путям передвигается он до семян?
      На примере злаков ясно видно, насколько полно может быть использован запасный материал. В течение периода роста растение занято накоплением крахмала и других питательных веществ, в результате чего стебли бывают богаты этими веществами и охотно поедаются животными. Ко времени созревания семян растение прекращает свой рост, все накопленные запасы передвигаются в семена, а стебли, лишенные питательных веществ, уже не представляют собой сколько-нибудь ценной пищи для рогатого скота. Передвижение питательных веществ из стебля кверху продолжается и после того, как стебель будет срезан; поэтому лучшее время для жатвы будет незадолго до полного созревания зерна; тогда срезанный хлеб лучше переносит перевозку: семена осыпаются значительно меньше и в то же время они, продолжая поглощать питательные вещества из стеблей, вызревают так же хорошо, как и на корню (но если снимать только колосья, как это делается некоторыми машинами, то необходимо, конечно, выждать их полного вызревания). Для сбора кормовых трав на сено нужно пользоваться временем, когда семена уже сформировались, но не успели еще созреть; поэтому покос производят не осенью, а в середине лета.
      Значительное число растений (все однолетники и двухлетники, а также немногие многолетники, вроде агавы и некоторых пальм), раз только зацветут и принесут семена, отмирают, подобно злакам, передвинув в семена все свои запасы.
     
      Претерпевают ли питательные вещества какие-нибудь превращения, когда они доходят до плода? В незрелых семенах репы, во время их развития, содержится много крахмала, путь которого можно проследить от самых листьев до семян; но когда семена начинают созревать, крахмал заменяется жирами, и кроме того появляется много белков. Исследуем несколько растений с маслянистыми семенами и плодами, чтобы узнать, не относится ли вышесказанное и к ним. Есть ли какие-нибудь указания на то, что в плодах и семенах, богатых сахаром, предварительно накопляется крахмал, который затем уже превращается в сахар?
      Во многих плодах (смородине, малине и др.) вместе с сахаром образуется значительное количество кислот. Такие плоды употребляются для приготовления варений, желе и т. п. Образование железа висит от присутствия обращающихся в ступень веществ (пектиновых и близких к ним); их много в зрелых плодах, а при кипячении количество их еще увеличивается; при этом кислоты, действуя на некоторые соединения, превращают их в легко застуденевающие вещества; в молодых плодах как студенистых веществ, так и кислот настолько мало, что они совершенно не годны для приготовления желе. С другой стороны, и в перезрелых плодах эти вещества отсутствуют, поэтому и они не годятся для этого.
      Кроме ряда процессов, совершающихся в зреющих плодах, идет и изменение в содержании сахара. Молодые плоды бывают или безвкусны или едки и кислы; по мере созревания они делаются слаще; в конце концов в них может накопиться так много сахара, что вкус кислот будет совершенно замаскирован, хотя на самом деле их столько же, сколько было раньше. Сладость, а также характерный аромат плодов значительно возрастают при сухой и жаркой погоде; в горных местностях поэтому плоды бывают слаще; при чересчур обильной поливке плоды выходят безвкусными. Применение определенных удобрений увеличивает сладость плодов; так, например, чтобы получить особенно сладкие апельсины, их опрыскивают некоторыми химическими веществами.
      Окраска плодов при их созревании также значительно изменяется; при этом существенную роль играет свет. Попробуем сделать такой опыт: зеленое яблоко, висящее на полном свету, плотно прикроем оловянным листом; в этой непрозрачной покрышке вырежем кружок или букву и проследим за результатом опыта. Во Франции воспроизводят этим путем на плодах даже целые фотографические снимки. Изменения, совершающиеся в зреющих плодах и сводящиеся к исчезновению одних веществ и появлению других (или превращению одних в другие), продолжаются в плодах и после снятия их с растения; этим нередко пользуются на практике. Для искусственного дозревания и для сохранения фруктов выработан ряд особых методов. Известно, например, что груши, вызревающие на деревьях, бывают менее сочными, чем те, которые снимают с деревьев раньше полного созревания; поэтому неспелые груши, сложенные в неглубокие ящики (не больше как в три-четыре ряда) оставляют дозревать в холодном и сухом помещении, при незначительном доступе воздуха. Плоды надо сохранять в прохладном месте и во всяком случае не на солнечном свету; иначе пойдет слишком быстрое созревание плодов и следующее за ним гниение. Идеальным методом является хранение фруктов в холодильниках.
      Для своего созревания плоды нуждаются в воде не менее, чем в пище. Многие спелые плоды содержат от 90 до 96% воды. Как доставляется она к ним? Хорошим объектом для исследования может служить тыква: в продолжение двадцати четырех часов она может всосать около 600 г воды. Срежем молодой плод тыквы со стебля и поместим его срезом на несколько дней в раствор эозина. Проследим путь эозина по сосудисто-волокнистым пучкам вплоть до семян. Есть ли сосудистые пучки, доходящие до самых семян? Не делаются ли пучки мощнее по мере развития семян? Испаряют ли плоды воду? Проверим это таким же образом, как это описано для листьев. Имеются ли устьица в эпидермисе плодов? (Исследуем кожицу под микроскопом, а кроме того воспользуемся и воздушным насосом.) Любопытны в этом отношении ягоды винограда, а также яблоки, груши и другие плоды. Интересные приспособления для защиты от испарения имеются в толстых, деревянистых стенках орехов, костянок (у персика, миндаля и др.).
      Нуждаются ли плоды в притоке воздуха? Повторим опыт, изображенный на рис.30, пользуясь неспелыми плодами вместо семян. Попробуем обмазать молодые плоды вазелином: будут ли они задержаны в своем развитии? Много ли воздуха в их тканях? Поместим участок таких тканей (кусок арбуза) в воду и проверим одним из знакомых уже нам способов. Может ли воздух проходить по плодоножке вплоть до плода? Ответим на это при помощи одного из описанных методов.
      Для увеличения урожая плодов применяются различные меры. Лучшим средством является, несомненно, поднятие жизненности самого дерева разрыхлением почвы вокруг ствола, а затем и разумным применением удобрений. Употребляя различные удобрения, надо помнить, что азот вызывает обильное развитие вегетативных частей растения за счет плодов, а фосфорная кислота оказывает скорее обратное действие. Калий также является одним из самых необходимых удобрений для плодовых садов.
      Если рост дерева настолько буйный, что развитие ветвей совершается в ущерб образованию плодов, его можно остановить, засевая почву вокруг плодовых деревьев, уменьшая рыхление почвы и применяя другие удобрения вместо азотистых.
      Можно применить и местную задержку в развитии; так, если какая-нибудь ветвь не приносит плодов, ее кольцуют или накладывают на нее перетяжку. При этом перочинным ножом у основания ветви снимается полоска коры от 2 до 10 см шириною или просто делается кольцевой надрез.
      Частичное уменьшение притока воды и оттока питательных веществ при сгибании, закручивании, надломе или кольцевом надрезе ветви часто заставляет ее плодоносить. При сгибании ветви ее поворачивают книзу и укрепляют в этом положении. Этим способом часто пользуются при культуре винограда и плодовых деревьев, растущих на шпалерах. Закручивание действует наподобие сгибания, только более энергично; при этом ветвь поворачивают на пол-оборота. Образовавшиеся трещины заполняются паренхимой, и на месте закручивания образуется утолщение. Современем ветвь изгибается в виде петли. При отсаживании побегов айвы ветви перекручивают для того, чтобы вызвать более быстрое образование корней. Чтобы получить более сладкие плоды винограда, в некоторых местностях стебель его перекручивают и тем уменьшают приток воды к плодам. Надлом ветви ведет к тем же последствиям, что и закручивание. Подрезка некоторых корней или обнажение их также приводит к превосходным результатам. В связи с этим интересно отметить, что засуха (или мороз) часто обусловливают одновременное плодоношение в целых районах. Наблюдалось также нередко, что нападение жуков-сверлильщиков, ослабляющее рост, вызывало плодоношение; по этой же причине забивание гвоздей в сливовое или персиковое дерево иногда заставляет их приносить плоды.
      Как хорошо известно, плодородие фруктовых деревьев находится в большой зависимости от местоположения. Виноградники разбивают обыкновенно на южных склонах холмов или около стен, обращенных к югу; так же поступают и с другими фруктовыми деревьями. Необходима также защита от ветра, так как он высушивает молодые плоды, которые опадают поэтому раньше времени; кроме того, он понижает температуру; для защиты от него в садах необходимо заботиться о ветроломных линиях посадок. Суммируя все сказанное, мы приходим к выводу: для обильного урожая плодов нужно добиваться раннего и пышного развития листьев; когда приближается время формирования плодов, желательно уменьшение притока воды и нарастание света и тепла; сочные плоды нуждаются в большем количестве воды, чем сухие.
      Для защиты семян от насекомых и других животных существуют различные приспособления. Познакомимся хотя бы со следующими:
      1. Колючки и т. п. (у каштана, дурмана).
      2. Твердые покровы (у сосны, миндаля, ореха, персика).
      3. Горький и кислый вкус у молодых плодов, исчезающий при созревании (у плодовых деревьев и у ягод).
      4. Подвешивание плодов на гибких стебельках, предохраняющее от мышей (у гороха).
      5. Зарывание их в землю (земляной орех, некоторые фиалки).
      Внешние покровы плодов служат также защитой от паразитных грибков и от слишком быстрого высыхания. Такова толстая и жесткая шкурка яблока, сливы и других сочных плодов.
      И после созревания плодам предстоит еще работа: им нужно рассеять свои семена на возможно далекое расстояние. Для рассеивания этого мы во многих случаях находим у плодов особые приспособления. Снимем еще не вполне зрелые плоды фасоли или люпина и разложим их на полу в каком-нибудь помещении, где бы они спокойно могли просохнуть. Как только плоды совершенно высохнут, послышится специфический треск, и семена окажутся разбросанными на значительное расстояние. Попробуем обнаружить механизм, благодаря которому происходит рассеивание семян; обратим внимание на закручивание створок плода, которым сопровождается разбрасывание семян; как совершается это закручивание? Очень многие растения из семейства бобовых обладают этой особенностью. Интересно познакомиться также с плодами недотроги, фиалки, кислицы и других растений. Бешеный огурец (рис.166) может выбрасывать, при помощи любопытного приспособления, свои семена метров на пять и более. Конец его плодоножки расширен в виде пробки. Сам плод наполнен слизистым веществом, в которое погружены семена Когда слизистая масса всосет достаточное количество с внутри плода возникает настолько сильное давление, что достаточно малейшего прикосновения, чтобы пробка — плодоножка была выброшена вон, а вслед за нею с силой выплеснуты и семена.
      Все эти приспособления вполне достаточны, чтобы рассеивать семена на небольшом, окружающем материнское растение пространстве; но вместе с тем они кажутся несовершенными в сравнении с теми, которые основаны на пользовании ветром в качестве переносителя. Плоды одуванчика, татарника и многих других сложноцветных переносятся на очень большие расстояния; плоды клена, вяза, сосны, березы и т. п., подхваченные ветром, могут быть занесены чрезвычайно далеко. В ветреные дни, когда снег покрывается гладкой коркой, эти плоды скользят по его поверхности с большой быстротой, задерживаясь по пути в различных впадинах и выбоинах.
      В степях встречаются растения, вроде различных «перекати-поле», которые отрываются ветром от почвы и перекатываются по равнине, всюду оставляя свои семена (в данном случае все растение принимает участие в рассеивании семян). Для перенесения ветром у плодов имеются самые разнообразные приспособления: у некоторых чашечка превращается в парашют, например у одуванчика, у осота; у некоторых летательным аппаратом служит рыльце, как, например, у ломоноса (рис.167); иногда прицветник может служить в качестве крыла — как у липы (рис.168) и хмеля (рис.169); у некоторых плодов стенки завязи вырастают в сплющенные, крылоподобные придатки, как, например, у клена (рис.170); в других случаях таким же образом разрастается кожура семени — как, например, у сосны. Чтобы убедиться в пригодности этих летательных приспособлений, будем бросать семена с большой высоты, например, в лестничный пролет или в тихую погоду из окна, и отмечать время, которое им потребуется для того, чтобы достигнуть земли.
     
      Как влияют на парашюты и другие летательные приспособления дождь и роса? Бросим их в воду; легко ли они намокают? Головки одуванчика с плодами бывают открыты только в сухую, солнечную погоду, когда плоды могут хорошо летать; с приближением дождя головки плотно закрываются, и нежные парашюты сохраняются вполне сухими. Присмотримся к кипрею и сосне в этом отношении. В тех случаях, когда плодики не имеют защиты от дождя и намокают — они не отделяются от материнского растения до тех пор, пока не высохнут.
      Клейкие и цепляющиеся плоды, которые прикрепляются к платью и шерсти, очень легко распространяются с помощью животных. Органы прикрепления развиваются обыкновенно не на семенах, а на стенках завязи, на прицветниках или на цветоножках (позднее плодоножках). Рассматривая такие плоды в лупу (рис.171, 172, 173, 174), нетрудно заметить, что они покрыты шипами, колючками, крючками и остями самого разнообразного вида, как будто растения перепробовали всевозможные приспособления для лучшего растения данной задачи. Многие клей кие плоды (ягоды омелы) могут приставать даже к гласим поверхностям; некоторые клейкие плоды бывают вооружены к тому же еще и крючками, вооружены так что они могут прикрепляться одинаково легко как к гладким, так и к шероховатым предметам.
      Чтобы решить, какое из этих приспособлений является наиболее действительным, будем бросать плоды в вертикально повешенное шерстяное одеяло и отмечать, какие из них легче всего пристают к его поверхности. Посмотрим также, какие плоды или семена лучше всего пристают к меху и шкуркам животных.
      Многие семена разносятся птицами (и другими животными), к которым они пристают вместе с грязью. Это относится особенно к птицам, посещающим болотистые и илистые места. Главное же распространение семян при помощи птиц происходит другим путем: птицы поедают ягоды и другие сочные и мясистые плоды, семена которых неповрежденными выходят обратно вместе с другими остатками пищи. Такие плоды во время своего развития обладают обыкновенно кислым, горьким или еще каким-нибудь неприятным вкусом; созревая, они делаются сладкими и ароматичными и приобретают яркую окраску, служащую указанием на то, что плоды уже поспели и готовы для поедания их птицами. Яркая окраска и сладкий вкус плодов служат для тех же целей, что и мед и пестрая окраска цветов. Поедается однако только мякоть плодов, самые же семена остаются при этом неповрежденными; благодаря толстым и твердым оболочкам, они не расклевываются птицами, а проглатываются целиком. Эти же твердые оболочки предохраняют семена и от переваривания желудочным соком. Делались опыты для испытания жизнеспособности семян, которые прошли через пищеварительный канал птиц, и оказалось, что они легко прорастают после такого путешествия, часто даже легче и скорее, чем без него. Вишни, яблоки, можжевельник и др. часто вырастают под придорожными заборами, на которых имеют привычку сидеть птицы.
      Могут ли семена растений, заселяющих берега ручьев, рек и озер, плавать? Положим семена на воду и посмотрим, скоро ли они начнут тонуть. Исследуем доступные нам ручьи и канавы, чтобы убедиться в распространении семян при помощи воды.
      Кокосовый орех кажется специально предназначенным для плавания, так как его внешний волокнистый покров является лучшим защитником жизненности семени; известно, что он может проплыть сотни миль по поверхности океана. Достигнув берега, он легко прорастает; поэтому коралловые и вулканические острова в теплых морях часто бывают заселены кокосовыми пальмами.
     
     
      ГЛАВА VIII
      КАК ОТРАЖАЮТСЯ НА РАСТЕНИЯХ
      ОКРУЖАЮЩИЕ УСЛОВИЯ
     
      Мы уже знаем, что потребности растений близко подходят к нашим собственным физическим потребностям; они нуждаются в пище, воде, свете, в воздухе и тепле. Лишение любого из этих условий приводит к отмиранию растений; с другой стороны, избыток одного из них обычно не менее пагубен, чем недостаток. В местностях, где все эти потребности удовлетворяются в надлежащей степени, развитие растений достигает наибольшей пышности, но такие местообитания занимают ограниченные пространства, и растения, подверженные жестокой конкуренции, часто бывают вынуждены расти в неблагоприятных условиях. При этом обычно весьма значительно изменяется весь внешний вид растений. Так, мы знаем, что растения болот резко отличаются по своему внешнему виду от растений сухих мест, что погруженные в воду растения часто очень мало похожи на растения наземные и т. д. Особенно своеобразными являются растения пустынь, вроде кактусов, агав, молочаев, несущих в своих стеблях или листьях огромные запасы воды. Как растения используют окружающую среду и приспособляются к ней? Этот вопрос представляется одним из интереснейших, к разрешению которых можно подойти экспериментальным методом.
      Вода. Начнем с влияния воды на растение. Отличным объектом может послужить картофель. Картофелина содержит количество воды, обеспечивающее прорастание даже в сухом месте: если клубень картофеля, только что начавший прорастать, поместить так, чтобы он не подвергался прямому действию солнечных лучей, он будет продолжать расти, даже находясь на сухом столе, и в конце концов примет вид,1 изображенный на рис.175.
      1 Подобное же, но менее резко выраженное действие оказывает сильным свет даже в присутствии обильного количества влаги; вообще свет и сухость действуют почти одинаково. Рис.176 указывает на резкий контраст между ростками картофеля, получающими мало воды и много света, и другими, получающими воду в изобилии, но лишенными света. У последних узлы более удалены и стебель более вытянут и гораздо слабее, чем у нормального растения, тогда как листья малы и все растение имеет бледную окраску.
     
      Сравнивая такой экземпляр с растением картофеля, выросшим при нормальных условиях, мы видим, что рост первого чрезвычайно замедлен (нормальный экземпляр того же возраста в сто или более раз крупнее), ветви его толсты и неуклюжи на вид, с тесно скученными узлами,1 листья отсутствуют, и их функцию несет зеленая кора стебля и ветвей.
      1 Узлы — это места обычного появления листьев и почек на стебле.
      По сравнению с нормальным растением потеря воды в процентах собственного веса очень мала. Точную величину можно установить, взвешивая растение через определенные промежутки времени. Для сравнения мы можем срезать ветку нормального картофеля, обрезать нижний конец так, чтобы ветка весила приблизительно столько же, как первое растение, затем опустить ее срезанным концом в воду, поверх которой налито немного вазелинового или подсолнечного масла. Обычным путем определяем потерю в весе и сравниваем данные (опыт должен производиться в одинаковых условиях для обоих растений).
      Если сделать срезы стебля, то под микроскопом увидим, что по сравнению с нормальным растением кутикула выращенного без воды толще, клетки гораздо мельче и густо набиты крахмалом, т. е. стебель является местом накопления питательных веществ.
      Все эти черты характерны для растений пустыни; и действительно, такое растение всем своим видом и отправлениями напоминает кактус.
      Очень вероятно, что предки кактуса имели обыкновенные листья и что их утолщенные безлистные стебли образовались благодаря сухости, при которой они росли, — не непосредственно, как у картофеля, но в результате длительного процесса изменений. Можно предположить, что, когда предки кактуса впервые попали в более сухие условия, чем те, к каким они привыкли, некоторые из них оказались немного лучше приспособленными к перенесению засухи, выживали и распространялись в новых условиях, тогда как собратья их погибали. То же явление продолжалось с потомством этих растений: наилучше приспособленные к новым условиям удерживались, остальные погибали. В каждом последующем поколении наиболее приспособленные выживали и вытесняли менее приспособленные в борьбе за существование; в результате растение с течением времени делалось все более и более приспособленным к окружающим условиям. Таким путем могли, по нашему мнению, развиться существующие теперь разнообразные формы кактусов (рис.178); этот процесс развития называется эволюцией.1
      1 Изложение автором принципов эволюции и отбора редакция считает неправильным.
      Безлистность кактусов — это результат приспособления к внешней среде, связанного с упрощением организма (потеря листвы).
      Эволюцию надо понимать как развитие, как усложнение организации, как происхождение высших организмов от низших.
      О гармонии между растением и окружающими его условиями говорить не приходится. Можно сказать лишь, что естественный отбор обусловливает все большую и большую выносливость данного растения по отношению к вредным влияниям окружающей его среды.
      Для ознакомления с эволюцией, естественным отбором и законами приспособления к среде рекомендуем книгу: К. Тимирязев, Чарльз Дарвин и его учение, Сельхозгиз, 1937. Ред.
     
      На нашем примере видно, что эволюция действует путем истребления неприспособленных (давая таким образом приспособленным большую возможность развиваться) и приводит к все возрастающей гармонии между растением и окружающими его условиями.
      Процесс истребления слабых и сохранения сильных называется естественным отбором, который вполне аналогичен искусственному отбору, практикуемому человеком для применения растений к своим нуждам. Все наши сельскохозяйственные и садовые растения обязаны своим теперешним состоянием в значительной степени именно искусственному отбору.
      Мы считаем, что все разнообразные виды растений и животных достигли своего теперешнего состояния путем эволюции, и что эволюция идет и в настоящее время, хотя относительно медленным темпом.
      1. Уменьшение поверхности, получающееся благодаря полному или частичному уничтожению листьев. У кактусов наряду с этим утолщается стебель (рис.178), который может принимать форму шара, с минимальной относительной поверхностью; растения вроде дрока, ракитника (рис.179) и т. п. принимают форму зеленых прутьев.
      Сбрасывание листьев на зиму лиственными деревьями и кустарниками является приспособлением к сухости, которой подвергается растение зимой вследствие неспособности корней поглощать воду из замерзшей почвы в количестве, достаточном для снабжения ею листьев. Мы можем проверить это следующим опытом: возьмем два здоровых растения, растущих в горшках; горшок одного из них будем охлаждать льдом (с помощью приспособления, указанного на рис.11); другое поместим рядом с ним при нормальной температуре; будем доставлять обоим воду в обычном количестве. Которое из растений завянет раньше? Продолжая опыт в течение нескольких дней, мы увидим, что растение на льду сбросит листья (для этого опыта можно рекомендовать бегонию).
      Опадению листьев предшествует оттягивание от них питательных веществ и образование рыхлого слоя клеток при основании черешка; в этом слое и происходит разрыв, оставляющий светлый, гладкий рубец (см. стр. 145). Разрушение хлорофилла создает яркие краски осенней листвы; оно ускоряется от действия холода, или, быть может, даже вызывается им.
      Деревья, сохраняющие листву на зиму, имеют различные приспособления для ограничения испарения; среди этих приспособлений на первое место можно поставить толстую кутикулу, придающую этим листьям плотную, кожистую консистенцию, а затем закупорку на зиму устьиц наглухо восковыми или смолистыми пробочками. Рассмотрим с этой точки зрения сосну, ель, остролист (рис.181) и др. Ветви защищены от испарения пробкой и корой; почки — смолами, лаками, воском, волосками и т. п.
      2. Уменьшение поверхности, получающееся благодаря уменьшению площади листьев (степные растения, например полынь, ковыль, верески и т. п.).
      3. Уменьшение содержания воздуха, достигаемое сокращением размеров внутренних воздушных полостей.
      4. Ослабление испарения, достигаемое утолщением эпидермиса, как, например, у кактусов, у агавы, гвоздики, олеандра (рисунок 188) и вообще у большинства растений сухих местообитаний.
      5. Ослабление испарения, достигаемое с помощью воскового покрова (сахарный тростник — рис.182, эвкалипт, ирис, сизая ель), погружения устьиц в ямки и углубления (олеандр, рис.188), а также с помощью покрывающего эпидермис густого и толстого слоя волосков (полынь — рис.183, коровяк — рис.184, бессмертник, покровы многих зимних почек) или лаков и смол (покровы большинства зимних почек и многих листьев в молодом состоянии: ладанника, сосны и др.).
      6. Ослабление испарения, достигаемое сворачиванием листьев (кукуруза, 1 многие злаки) или вертикальным их расположением (эвкалипт, ирис).
      7. Накопление воды (и пищевых веществ) в утолщенных листьях (молодило, очиток, агава, заячья капуста) или в утолщенных стеблях (кактусы — рис.178 и др.). Запасы воды и пищи являются соблазном для многих животных, от которых кактусы и защищены острыми колючками. Агавы защищены остриями на конце листьев; они накопляют пищу в течение нескольких лет, после чего цветут, потребляя все запасные вещества, накопленные листьями, и затем отмирают. Отсюда название «столетники», возникшее вследствие народного поверия, что они цветут лишь раз в столетие. Очиток или дикий перец защищен своим жгучим вкусом.
      8. Более обильное развитие проводящей воду ткани (древесины), а также придающих жесткость растению механических волокон (рис.185 и 186). Листья растений сухих мест (кроме мясистых) имеют более густую сеть жилок и меньше мякоти; поэтому сено с суходольных лугов значительно грубее и менее питательно, чем с заливных лугов.
      9. Удлинение палисадных клеток в листьях (рис.190).
      10. Уменьшение числа устьиц (рис.187) и погружение устьиц в ямки и углубления (олеандр — рис.188).
     
      Все растения, живущие в сухих местах, обладают теми или иными из этих характерных черт; многие из них могут быть вызваны у любого растения при выращивании его в более сухом местообитании.2
      1 См. стр. 145.
      2 Растения, подверженные высушивающему действию сильных ветров, особенно отчетливо обнаруживают указанные свойства.
     
      Проверим это на возможно большем числе растений. Если представится возможность, постараемся поставить соответствующие опыты, выращивая растения в горшках (или на грядках) и регулируя количество доставляемой им воды.
      Может показаться странным тот факт, что многие растения, живущие в сырых местах, проявляют описанные выше свойства: таковы растения, растущие на солончаковых почвах или вдоль берега моря или на торфяниках. Это объясняется тем, что вода в таких местах содержит вещества, препятствующие поглощению ее корнями.
      Совсем иной вид имеют растения, обитающие в реках и озерах, как, например, водяная лилия, стрелолист и др.; они являются типичными водными растениями с широкими, тонкими листьями, лишенными волосяного покрова и снабженными огромными воздухоносными полостями, особенно развитыми в листовом черешке. Эти большие воздушные ходы необходимы для проведения воздуха вниз к корням и другим погруженным в воду частям растения. Погруженные листья (и другие погруженные части) водных растений получают воздух из воды; эти листья обыкновенно разрезаны на тонкие доли, благодаря чему достигается большая поверхность. Рис.189 изображает наружный вид стрелолиста, который под водой образует тесьмовидные, а над водой — характерные стреловидные листья. На рис.190 б — срез погруженной части тесьмовидного листа, а — срез части такого же листа, выставленной на воздух. Рис.191 изображает листья водяного лютика: а — водяной лист, б — позленный Водяной лютик представляет переход от наземного астения к водному. Когда уровень воды понижается настолько, что погруженные листья выставляются на воздух, они засыхают и погибают, тогда как воздушные листья остаются живыми, и растение продолжает цвести.
      Есть основания предполагать, что живущие в воде цветковые растения (но не водоросли, которые представляют собою исконных водных обитателей) первоначально были сухопутными и что соперничество с другими вынудило их переселиться в реки и озера. Некоторые из них и сейчас сохранили способность жить на суше (частуха, водяная гречиха), когда вода убывает, другие же могут существовать только в воде и быстро погибают вне ее (роголистник, водяная лилия, рдест и др.). Водные растения, в общем, обладают свойствами прямо противоположными тем, какие мы назвали характерными для растений пустыни. Они имеют широко развитую поверхность, лишенную воскового, лакового, смолистого или волосяного покрова, тонкую кутикулу, минимальное количество древесинных волокон, очень крупные воздушные полости и слабо развитую палисадную ткань. Устьица встречаются лишь на поверхности, непосредственно выставленной на воздух (рис.192).
      Водные растения имеют обычно очень слабо развитую корневую систему, многие из них совсем лишены корней и плавают на воде, опускаясь на дно при приближении холодного периода года и снова поднимаясь на поверхность весною. Такие растения большей частью обладают способностью разрываться на части, каждая из которых уплывает и превращается в самостоятельное растение.
      Очень интересный опыт можно сделать с частухой (Alismd), выращивая ее не в воде, а в почве, и наблюдая изменения, которым она подвергается. Для этого опыта можно воспользоваться и водяной гречихой.
      Наличность влаги заметно отражается на размерах каждой части растения; это можно констатировать, сравнивая растения, выросшие на сухой песчаной почве, с теми же видами, выросшими в присутствии большого количества воды (например сорные травы, растущие в саду, в сравнении с теми, какие растут на сухом пустыре).
      Другим примером может послужить контраст между крупными клетками древесины, отлагаемыми весной (весенней древесиной), и мелкоклетной осенней древесиной. Привой, привитый к дичку, снабжающему его в избытке водою, образует вместо обыкновенной древесины массу крупноклетной древесной паренхимы.
      Часто можно наблюдать, что во время засухи образуются маленькие и жалкие листья, тогда как листья, развивающиеся на той же ветке позднее, в период дождей, бывают в четыре и пять раз крупнее.
      Корни многих растений ветвятся особо сжатым образом, когда они растут в воде (например корни деревьев, попадающие в какой-либо водоем или дренажную трубу): отсюда народное название «водяные корни».
      Очень интересные результаты получаются при выращивании обыкновенных наземных растений в насыщенной папами атмосфере по способу, указанному на рис.153. Возьмем начавшую прорастать луковицу или клубень или отрезок корневища сантиметров пять длиной с ростком на одном конце, поместим его в чашку и покроем ламповым стеклом. Нальем туда немного воды и закроем стекло пробкой, которую залепим сургучом или вазелином. Воздух внутри стекла вскоре насытится водяными парами, и можно будет наблюдать влияние его на рост растения. Ткань нижней части, соприкасающейся с водой, может загнить; но это не отразится на состоянии ростка. На рис.193 и 194 изображены результаты выращивания таким способом листьев одуванчика и дрока.
      Вода имеет, невидимому, прямое влияние на образование цветов и плодов. Наземные растения в необычно влажных условиях идут в вегетативный рост (усиленно развивают стебель и листья) и слабо развивают цветы и плоды; напротив, в очень сухих местах те же растения образуют цветы и плоды в большем изобилии, чем обыкновенно. Водные растения, происшедшие от наземных, большей частью неспособны цвести или плодоносить под водой (частуха, стрелолист, водяная сосенка и др.). Садовники вызывают усиленное цветение, выкапывая канавку вокруг основания ствола и перерезая таким образом большое число активных корней: другой метод заключается просто в обнажении корней. Кактусы лучше цветут, если им дать слегка высохнуть и даже сморщиться.
      Излишнее орошение приводит большей частью к образованию водянистых, не очень сладких и мало ароматных плодов.
      Зная точно, когда и сколько надо поливать, мы можем достигнуть широкого контроля над качеством и количеством урожая. Обычно урожаи не могут быть хороши, если почва содержит больше 50—60% всего количества воды, какое она способна впитать. Изучение условий орошения делается все более необходимым, так как теперь уже очевидно, что применять его стоит даже в тех областях, где обыкновенно дожди считаются вполне достаточными для хорошего урожая.1
      1 В засушливых районах СССР в последние годы широко изучается влияние орошения на физиологические процессы растений в связи с выяснением наилучших норм и сроков поливов. Такого рода работы ведутся с пшеницей в Поволжье, с хлопчатником и др. Прим. перев.
     
      Свет. Действие света на растения обыкновенно во многом сходно с действием сухости. В действительности некоторые результаты интенсивного освещения объясняются вызываемым им усиленным испарением. У растений пустынь и т. и. трудно разграничить действие обоих факторов. Часто, однако, действие света совершенно независимо и проявляется не менее хорошо в тех случаях, когда растение находится в насыщенной парами атмосфере.
      Некоторые растения (солнечные растения) предпочитают прямое действие солнечных лучей, тогда как другие растут исключительно в тени (теневые растения).1
      1 Получая свет меньшей напряженности, теневые растения вместе с тем получают свет другого качества. Обычно солнечный луч нам представляется белым, но не замечали ли вы радужного зайчика, когда солнечный луч проходит через граненый стеклянный предмет (призму, чернильницу и др.)?
      Проходя через грани, луч солнца преломляется и разбивается на составляющие его семь цветных лучей, которые по выходе из стекла даю г радугу, состоящую из фиолетовых, синих, голубых, зеленых, желтых, оранжевых и красных лучей. В природе солнечные лучи, проходя через атмосферу, встречают на своем пути капельки воды, пылинки, благодаря которым претерпевают частичное поглощение (особенно красные лучи), преломление и отражение и меняются в своем составе. Свет, отраженный от неба, так называемый рассеянный свет, богаче сине-фиолетовыми лучами, чем прямой солнечный свет.
      Теневые растения, живущие под пологом других растений, почти не пользуются прямым солнечным светом, а приспособились к рассеянному свету, проникающему к ним в просветы листьев о г голубого неба. Прим. перев.
     
      Листья теневых растений (например многих папоротников и пр.) имеют более бледную окраску, относительно широки и тонки и плохо приспособлены к перенесению прямого солнечного освещения: если выставить их на прямой солнечный свет они быстро погибают. Подобную же разницу можно наблюдать на листьях одного и того же растения, если, как это часто бывает, одни из них подвергаются прямому действию солнечных лучей, тогда как другие непрерывно затенены. Рис.125 и 126 изображают две ветки одного и того же растения: та, котирую мы видим на рис.125, ярко освещалась, другая (на рис.126) была затенена: видна резкая разница в величине листьев. Рис.195 изображает срезы солнечного и теневого листа осота; рис.196 — бука. Особенно характерны для «солнечного листа» более длинные палисадные клетки, меньшие воздушные полости, большая толщина листа и более толстая кутикула или наружная стенка эпидермальных клеток; кроме того, уменьшено число устьиц. Эти изменения частью зависят от самого света, частью — от сухости или чрезмерного испарения, вызванного светом, нагреванием и ветром.
      Листья ориентируются к направлению света, и многие из них следуют за солнцем в течение дня. Некоторые растения, обитатели жарких стран, располагают свои листья вертикально, избегая таким образом полного действия света (см. стр. 148). Листья компасных растений занимают вертикальное положение и направлены на север и юг. При очень сильном солнечном свете многие листья временно принимают вертикальное положение (см. стр. 148), и характерно то, что Молодые листья, более чувствительные к свету, чем взрослые, обыкновенно располагаются таким образом.
      Древесные стволы могут страдать от солнечных ожогов, т. е. ранений коры, причиняемых интенсивным солнечным светом и жаром или попеременным оттаиванием и замерзанием коры юго-западной стороны дерева. Это зло можно предотвратить, затеняя ствол проволочной сеткой, досками, обвязывая его соломой и т. д. Обрезывание ветвей часто вредит стволу в том отношении, что к нему начинает проникать слишком много света (это особенно характерно для плакучей ивы).
      Очень интересные результаты получаются при выращивании растений в темноте. Если производить том воздухе, надо покрыть растение отрезком гончарной трубы, деревянным ящиком или бочонком. Горшечное растение можно поставить в темный чулан или ящик. Такие растения, называемые этиолированными, имеют очень длинные, тонкие стебли (узлы сильно удалены друг от друга); они бледно окрашены и слабы, так как в древесине их мало волокон.1 Листья (у большинства растений) остаются маленькими и бледно окрашенными.2 Волоски и даже колючки в темноте большей частью редуцируются.
      Хорошо известно, что интенсивный свет вызывает более интенсивное окрашивание плодов, цветов и других окрашенных частей растения: это особенно характерно в горных странах. Сравним окраску цветов в тенистых лесах и на солнечном свету на открытых лужайках.
      Свет влияет также на обилие цветов и плодов. Многие растения мало или совсем не цветут при скудном освещении и, наоборот, обильно цветут на сильном свету. Это различие ясно заметно на комнатных растениях, культивируемых у окна, выходящего на север или северо-восток, с одной стороны, и на юг — с другой. Такое влияние зависит частью от того, что при лучшем освещении в листьях образуется больше веществ для питания цветов и плодов, частью от прямого действия света (и тепла) на данные органы. Произведем, по мере возможности, соответственные опыты. Некоторые растения годами могут вести здоровое вегетативное существование при освещении, недостаточно интенсивном для цветения. Обратим внимание на растения отчасти затененные (например домом или забором) и отметим в особенности, на какой стороне образуется больше цветов — на затененной или на освещенной.
      Эти наблюдения, вероятно, покажут, что многие цветы растут по направлению к свету и располагаются таким образом, чтобы свет падал на них возможно прямее. Это полезно в том отношении, что цветы тогда гораздо больше бросаются в глаза насекомым.3
      1 Этим пользуются для беления спаржи, сельдерея и ревеня для продажи. Сельдерей окучивают землей или покрывают кулями из тонкой рогожи или затеняют с помощью досок: листовые черешки при этом обесцвечиваются и делаются нежными и сочными. «Полегание» пшеницы зависит от затенения стебля при слишком густом посеве, которое приводит к недостаточному образованию древесных волокон.
      2 У многих однодольных листья продолжают расти в темноте. Чешуеобразные листья подземных стеблей, будучи выставлены на свет, часто развиваются в настоящие зеленые листья.
      3 Кроме интенсивности света и спектрального состава его, большое влияние на растения оказывает еще суточная продолжительность освещения, или длина дня.
     
      Попробуем выращивать сою и ячмень при разной длине дня на открытом воздухе или в теплице. Одну часть горшков с растениями оставим при естественной продолжительности дня и ночи; другую часть будем выращивать на укороченном 8-часовом дне, т. е. с момента появления всходов будем оставлять растения на свету только с 8 часов утра до 4 часов дня, а на остальные часы суток будем убирать горшки в темный чулан или накрывать их ящиками, выкрашенными изнутри черной краской, а снаружи белой (во избежание перегрева на солнце).
      Какая разница наблюдается в развитии обеих серий растений? Какие экземпляры ячменя и сои зацветут и дадут плоды раньше: те, которые росли на полном дне, или те, которые получали 8-часовой день?
      Если есть возможность, расширим опыт, прибавив к двум сериям растений еще третью, которую будем выращивать на искусственно удлиненном дне, т. е. давать ей в добавление к полному естественному дню еще несколько часов электрического освещения.
      У некоторых растений цветение наступает раньше при более длинном дне, например у наших хлебных злаков, у льна, у горчицы (рис.197), у некоторых огородных растений (салат, шпинат); эти растения длинного дня большей частью северного происхождения и у себя на родине приспособились к большой продолжительности дневного освещения в летнее время. Другие растения, как, например, просо, соя, дыня (рис.198), садовая астра, — зацветают раньше, если их выращивать на укороченном дне; растения короткого дня происходят обычно из южных стран, например из тропиков, где день имеет небольшую продолжительность.
      Что касается вегетативной массы (листьев, стеблей), то она у растений короткого дня развивается на длинном дне сильнее, чем на коротком (рис..198) и, наоборот, у растений длинного дня вегетативные органы большей частью развиваются сильнее при укорачивании дня (рис.197). Таким образом в том и другом случае ускорение цветения сопровождается задержкой вегетативного роста и наоборот.
      Описанное здесь действие длины дня на растения носит название ф о-топериодизма.
      Часто для получения эффекта — ускорения зацветания и плодоношения — достаточно бывает изменять длину дня не в течение всего вегетационного периода, а лишь на первых порах развития растений, например первые 15—20 дней после появления всходов.
      Какое практическое применение может иметь явление фотопериодизма в сельском хозяйстве? Нельзя ли подвергать укорачиванию или удлинению дня рассаду соответствующих культур в парниках? В частности, нельзя ли использовать для удлинения дня дешевую электроэнергию в районах гидроэлектростанций? Прим. перев.
     
      Ветер. Всякий более или менее знаком с действием ветра на растения. Вблизи морского берега, в горах, вообще всюду, где деревья ежедневно подвергаются действию сильного ветра, их изогнутый вид и причудливые формы указывают на силу этого агента. Отмирание веток с наветренной стороны (рис.199) зависит от высушивающего действия ветра, который может увеличивать испарение до двадцати раз. Даже влажные ветры могут производить высушивание. Интересно наблюдать, как одностороннее развитие листьев и веток отражается на строении стебля Это хорошо видно на рис.200. Такое же явление можно наблюдать на винограде и других растениях, лазящих по стенам.
      Хорошо известно засыхание от ветра цветов плодовых деревьев и т. п. Поэтому и потому, что ветры понижают температуру и причиняют значительный вред плодовым деревьям, нагруженным зимою снегом и льдом, часто необходимо бывает пользоваться ветроломными посадками.
     
      Пища. Мы уже видели, что род минеральной пищи, получаемой растением, отражается на его росте и общем виде. Так, изобилие азота1 вызывает усиленный, роскошный вегетативный рост придаёт листьям тёмно-зелёный оттенок, тогда как фосфор усиливает образование цветов и плодов.
      1 Интересен тот факт, что обильное азотистое удобрение в связи с обильной поливкой часто приводит к образованию «зеленых цветов», т. е. цветов, у которых лепестки, тычинки и даже пестики превращены в зеленые листоподобные образования. Это часто случается с садовыми астрами и другими сложноцветными. В некоторых случаях позеленение цветов вызывается нападением растительных тлей.
      Избыток одного какого-нибудь вещества в почве может сделать ее негодной для одних растений, тогда как другие вполне преуспевают на ней. Так, спаржа настолько хорошо переносит соль что не страдает от поливания соляным раствором, который убивает некоторые сорные травы на спаржевой грядке.
      Почва, содержащая чересчур много солей для обыкновенных посевов, еще пригодна для культуры сахарной свекловицы и люцерны, тогда как на почвах, чересчур солонцеватых и для этих растений, произрастает солерос, дающий хороший корм для скота.
      Уже небольшие количества извести губят торфяной мох или сфагнум, тогда как другие мхи свободно развиваются на известковых скалах или в воде, богатой растворенной известью. Присутствие или отсутствие извести обыкновенно резко отражается на растительности. Одни растения являются известколюбами, другие — избегают извести.
      Некоторые растения встречаются только на кислом перегное (либо на влажном, как торфяные мхи, росянка и др., либо на сухом, как верески), другие — только на сладком перегное (пролеска, Иван-да-Марья и т. п.); есть еще растения, встречающиеся только на особого рода перегное, составляющем подстилку в еловом лесу (подъельник). Сделаем возможно больше наблюдений над тем, какие растения встречаются на различных почвах. Мы увидим, что до известной степени каждая почва характеризуется определенной растительностью. Есть и такие растения (галмейная фиалка), которые встречаются только в присутствии значительных количеств известных металлов (например цинка).
      Близко ознакомившись с тем, какие почвы предпочитаются различными растениями, мы не только сможем лучше согласовывать наши посевы с почвенными условиями, но и получим большую возможность судить о пригодности необработанных до сих пор участков для различных посевов.
      В данном отношении важны не только химические, но, в особенности, и физические свойства почвы и подпочвы (плотность или пористость ее). Постараемся выяснить, какого рода почвы считаются наиболее подходящими для различных, хорошо нам известных посевных растений. Попробуем также развить в себе способность судить о характере почвы по дикорастущим на ней растениям. Такие растения указывают не только на химические и физические свойства почвы, но и на температуру ее и другие важные климатические условия.
      Изучение распределения дикой растительности в каком-либо мало исследованном районе может дать поэтому весьма точные указания относительно почвенных условий и послужить ценным материалом для выяснения вопроса о том, пригодны ли данные почвы для сельскохозяйственной культуры и для какой именно. Поэтому при обследованиях, предпринимаемых в мало населенных районах с колонизационными целями, флористическое изучение ведется обычно наряду с почвенным и даже предшествует ему.
     
      Теплота. В начале главы было отмечено, что избыток одного из необходимых факторов настолько же вреден растению, как и недостаток его. Это особенно хорошо видно на примере тепла. Мы все знаем, что избыток тепла быстро убивает как животных, так и растения. С другой стороны, недостаток тепла вызывает прекращение роста, а иногда и смерть.
      В общем растение тем лучше сопротивляется холоду, чем меньше оно содержит воды. Это ясно видно на тепличных растениях; чрезмерная поливка делает их крайне чувствительными к теплу и холоду (а также и к свету; такие растения легко подвергаются ожогам). Говорят, что только что пересаженные растения менее чувствительны к холоду, если они содержат немного воды. Мороз не вредит почкам зимой, когда они сравнительно сухи, но убивает их весной, когда они наливаются соками.
      Сухие семена, содержащие очень мало воды (около 10—15%), выносят крайние температуры, которые их убили бы, если бы они были насыщены водой. Совершенно сухие семена выдерживались некоторое время при температуре жидкого водорода (-238°С), и тем не менее после отогревания они прорастали вполне нормально.
      Замороженные листья и другие растительные ткани приобретают специфический прозрачный вид, сохраняемый ими и после опаивания; то же самое происходит при кипячении их в воде или при инъекции их водой в воздушном насосе; во всех эти£ случаях это объясняется заполнением воздухоносных пространств льдом или водой. Если после сильного ночного заморозка растения сразу подвергнутся действию горячих лучей утреннего солнца, эта вода испаряется, и растение терпит повреждения, которых можно было бы избегнуть при медленном оттаивании, позволяющем клеткам вновь поглотил» воду, выходящую из них в воздушные полости во время замерзания.
      В громадном большинстве случаев, однако, скорость оттаивания не имеет особого значения, так как растения отмирают уже в замерзшем состоянии. Проследим несколько ближе, что происходит в растении при его замерзании. Для этого удобны корни красной столовой свеклы. Небольшой корнеплод свеклы выставим на 2—3 дня на мороз; в теплое время года можно положить ее на смесь снега или толченого льда с солью в ящике, изображенном на рис.11. Прибавляя 0,5 кг соли на 5 кг льда, можно легко получить до 20° мороза. Когда свекла совсем промерзнет и станет твердой как камень (это легко определить, постучав ею по доске), разрежем ее заранее охлажденным на морозе ножом и будем рассматривать в лупу поверхность разреза. Мы увидим довольно крупные, совершенно прозрачные скопления льда и между ними темнокрасные сдавленные прослойки ткани корня. Рассматривать нужно быстро, иначе лед растает. Действие мороза сводится, следовательно, к отнятию воды от клеток. Когда вода замерзает в межклетных пространствах, скопляясь в виде заметных в лупу образований, то клетки обезвоживаются, и протоплазма их, состоящая из белковых веществ, при этом свертывается. Свертывание же протоплазмы и есть ее смерть.
      Рассмотрев ледяные скопления в промороженной свекле, разрежем ее на куски и дадим им оттаять. Мы увидим, что они станут дряблыми и мягкими, и сок из них будет легко вытекать, как из губки. Одно время думали, что это происходит оттого, что замерзающая в клетках вода, расширяясь, разорвала их тонкие стенки, подобно тому как она разрывает неосторожно забытые в морозном помещении банки с водой. Однако более внимательное исследование показывает, что клетки целы, но потеряли свойственную живым клеткам способность удерживать в себе сок. Такой же точно выход сока мы можем наблюдать и при всяком убивании той же свеклы. Разрежем свежий живой корень свеклы на мелкие куски, промоем их водой, чтобы смыть выступивший из перерезанных клеток сок, и часть оставим в холодной воде, а часть будем нагревать в небольшой кастрюльке. Мы увидим, что как только температура поднимется до 70—80°, красный сок сейчас же начнет выходить из клеток и окрашивать воду. В холодной же воде куски свеклы могут лежать несколько дней, не выпуская сока. Легкий выход сока из убитых клеток имеет огромное значение при приготовлении пищи. Прочная оболочка препятствует перевариванию заключенных в клетках веществ; поэтому вареные овощи усваиваются гораздо легче сырых.
      Многие растения способны легко противостоять губительному действию мороза. Иглы наших хвойных деревьев и почки лиственных пород выносят без вреда долгие и холодные зимы. Эта выносливость их достигается, как мы видели, малым содержанием в них зимой воды. Но есть ряд растений, зимующих под снегом и сохраняющих свои нежные листья живыми всю зиму. Таковы озимые хлебные злаки, многие сорные растения (мокрица, глухая крапива, полевая фиалка и др.). Осенью, пока еще снег не закрыл их, или весной, когда он уже сошел, они часто промерзают насквозь, так что ломаются под ногой, но тем не менее не погибают. Что сообщает им такую выносливость? Соберем зимой листья таких растений (если нужно, выкопав их из-под снега) и при помощи раствора иода попробуем найти в них крахмал, как это было описано. Если мы не найдем в них крахмала, то другую пробу таких же листьев прокипятим в небольшом количестве воды и с отваром сделаем пробу на сахар. Реакция обнаружит высокую сахаристость зимующих листьев. Превращение крахмала на холодное время в сахар служит для растения средством защиты от вредного действия мороза, так как накопление сахара предохраняет протоплазму от свертывания.
      В этом легко убедиться простым опытом. Приготовим несколько тонких ломтиков из листа красной капусты и сполоснем их водой, чтобы смыть выступивший из перерезанных клеток окрашенный сок. Положим срезы на два часовых стекла или маленьких блюдечка, на одно нальем немного воды, на другое — слабого раствора сахара (2—3%) и выставим на мороз в 5—8° или поставим на смесь соли и толченого льда. Когда жидкость на обоих блюдечках хорошо промерзнет, внесем их обратно в теплую комнату. Какие срезы сохранят в себе окрашенный клеточный сок, а какие выпустят его в окружающую воду?
      Весной, с наступлением тепла, скопленный за зиму сахар отчасти потребляется, отчасти снова переходит в крахмал. Вместе с тем растения теряют свою зимнюю морозоустойчивость и могут погибнуть или сильно пострадать от небольшого заморозка, тогда как зимой без вреда выдерживали сильные морозы.
      Влияние мороза на многие деревья может выразиться в длинных трещинах по стволу (морозобоинах) или в отмирании концов веток, которые быстро чернеют. В таких случаях лучше всего удалить поврежденные участки путем обрезки (приостановить на один сезон плодоношение) и направить силы дерева на образование новой древесины для возмещения убитой.
      Для защиты от мороза растения покрывают сухим навозом, соломой и т. п.; кустарники и саженцы с приближением зимы пригибают к земле (иногда для этого приходится подрезать корни) и покрывают их соломой или хворостом.
      Хорошим средством защиты от заморозков является обрызгивание водой при наступлении ночи: влага в воздухе предохраняет от потери тепла через лучеиспускание и, следовательно, от охлаждения деревьев и почвы; она играет, так сказать, роль ловушки для тепла. С той же целью насыщают воздух густым дымом от костров с дегтем, смолой, сухим навозом и тому подобными веществами.
      Бледная окраска молодых листьев, наблюдаемая при холодной погоде и особенно заметная у озимой пшеницы и др. (рис.201), объясняется тем, что для образования хлорофилла требуется более высокая температура, чем для роста. Поэтому хотя листья и развиваются, но зеленеют слабо.
      Интересно, что некоторые виды растений гораздо лучше переносят холод, чем все другие (точно так же, как некоторые виды лучше выдерживают избыток воды, света или солей, чем другие). В данном отношении возможны значительные индивидуальные колебания: после мороза, убившего большинство представителей одного какого-нибудь вида, часто можно найти одну или две особи, которые остались в живых не в силу более защищенного положения, а благодаря большей выносливости. Сохраняя семена этих растений и отбирая год за годом семена наиболее выносливых индивидов, можно получить стойкую разновидность.
      В получении разновидностей для холодных областей не меньшую роль, чем выносливость, играет способность к быстрому созреванию (скороспелость). И этого можно достичь путем отбора, который и был применен, например, к пшенице; в результате посевы пшеницы неизменно подвигаются к северу, особенно за последнее время. Есть сведения об одном случае, когда озимая пшеница в три года была превращена в яровую; обратно, яровая в три года была превращена в озимую. То же явление еще резче видно на примере кукурузы, которая на равнинах Южной Америки требует шести месяцев для созревания, тогда как в одном из районов Верхнего Озера она поспевает в два с половиной месяца. Такое значительное изменение достигнуто всецело трудами человека.1
      1 Данные, приводимые автором, интересны в том отношении, что указывают на давность попыток превращения озимых растений в яровые.
      Однако недостаток теоретического обоснования и отсутствие целеустремленности привели к тому, что попытки эти заглохли, не получив широкого развития; лишь советскому ученому — академику Т. Д. Лысенко удалось, на базе социалистического хозяйства, построить свою теорию яровизации, благодаря которой перед агрономической наукой и практикой открылись совершенно новые перспективы.
      В природе свет, теплота, влажность и другие условия влияют на растения не каждое само по себе, а влияет совокупность внешних условий. При этом временное воздействие, оказанное на растение в определенный момент его развития, нередко налагает свой отпечаток и на значительно более поздние фазы развития.
      С этой точки зрения приобретает огромное теоретическое н практическое значение явление яровизации, открытое акад. Лысенко. При процессе яровизации воздействие определенной совокупности внешних условий на чуть тронувшееся в рост семя сказывается в дальнейшем на всем развитии растения, на времени цветения и плодоношения.
      Если набухшие семена различных озимых сортов пшеницы, еще не прорвавшие кожуры, выдержать 35—45 дней при определенной влажности и температуре 0—2° то при весеннем посеве они дадут урожай в то же лето, т. е. превратятся в яровые. Отсюда название такой предпосевной обработки семян — яровизация. Яровизировать можно и яровые сорта пшеницы, сделав их более скороспелыми, но при более высокой температуре (до +12°) и за более короткое время (всего 5—7 дней). Какое практическое значение может иметь ускорение цветения? Нельзя ли путем яровизации довести культурные растения до цветения и плодоношения в некоторых районах СССР раньше, чем наступит период засухи? Вообще яровизации поддаются разнообразные растения — не только злаки, как просо, кукуруза, но и другие культурные растения, например соя, хлопчатник.
      На рис.202 ясно видна разница между яровизированным и неяровизированным экземплярами проса. У яровизированного экземпляра уже выброшены метелки, а неяровизированный еще не приступал к цветению. Яровизация производится при определенной влажности, температуре и длительности, ь зависимости от рода растения. В последние годы яровизацию широко применяют в совхозах и колхозах.
      Для проведения опытов по яровизации следует пользоваться инструкциями, составленными акад. Лысенко и его сотрудниками, как, например: Инструкция но яровизации различных сортов пшеницы, Одесса, 1933; Яровизация кукурузы, проса, суданки и сои, Одесса, 1932; Т. Д. Лысенко, Теоретические основы яровизации, 2-е изд., 1936; Т. Д. Лысенко и Степаненко, Яровизация сельскохозяйственных растений, Москва, 1935, и др. изд. Всеукраинской академии сельскохозяйственных наук и Украинского института селекции, а также «Бюллетень яровизации» и жури. «Яровизация».
      Применение методов яровизации к двулетним корнеплодам, как свекла брюква, репа, дало возможность получать семена в один год. Это имеет большое значение в овощном хозяйстве северных районов с коротким летом и сравнительно низкой температурой, для создания собственной семенной базы овощных культур.
      Для опытов по яровизации двулетних корнеплодов можно воспользоваться листовкой, изданной в 1934 г. Петергофским биологическим институтом Ленинградского университета. Прим. перев.
     
      Повторные опыты показали, что отводки (одного и того же вида) взятые из северной области и помещенные рядом с другими взятыми из южной области, развиваются на 15—20 дней раньше чем те, которые привыкли к более теплому климату. Ранние разновидности цветов и т. п. постоянно ввозятся из северных пунктов. Температура — главный из факторов, обусловливающих растительность данной области. Тропики, умеренные и полярные пояса имеют каждый свою характерную флору. Изучение разных поясов в какой-нибудь стране очень важно для определения того, какие посевы наиболее пригодны для отдельных областей.
      Высокие горы дают особенно богатый материал для изучения растительных поясов, так как, поднимаясь над уровнем моря, мы проходим последовательно ряд поясов. При этом особенно бросается в глаза важность характера склонов: на южном склоне горы, нагреваемом гораздо больше северного, пояса поднимаются выше и т. п. Это можно наблюдать и на маленьком холме или возвышении. Часто одна сторона долины дает хорошие урожаи, тогда как противоположная сторона совершенно непригодна для культуры.
      Интересно отметить, что в течение дня склоны (особенно южные и юго-западные) нагреваются сильнее долины (исключая те дни, когда дует холодный ветер); то же самое наблюдается и ночью, так как холодный воздух, будучи тяжелее, опускается в долину, которая таким образом по ночам часто терпит от мороза, не затрагивающего выше лежащих склонов.
      Растения больших высот имеют низкорослые стебли с густо расположенными ветвями, иногда прижимающимися к земле в форме розетки. Эти черты удается вызывать опытным путем и у обыкновенных растений, если их помещать на день в благоприятные условия, а на ночь переносить в ледник. Таким путем мы подражаем естественным условиям, так как днем при солнечном свете растения получают сравнительно много тепла, после захода солнца они быстро охлаждаются и останется холоду в течение всей ночи. Нормально рост происходит главным образом ночью; поэтому ночное охлаждение объясняет отчасти низкорослость альпийских растений.
      Цветы альпийских растений обыкновенно особенно крупны, «око окрашены и богаты медом; поэтому горы благоприятны для пчеловодства. Листья горных растений обладают многими из тех приспособлений для уменьшения испарения, какие мы находили у растений пустыни: яркий свет, разреженный воздух и постоянные ветры усиливают испарение, тогда как холодность почвы затрудняет поглощение вода корнями.
      Благодаря тому, что горные растения имеют в своем распоряжении мало времени для цветения и плодоношения, эти процессы протекают у них с большой быстротой, часто в промежуток времени вдвое короче, чем у близких видов в низких местах.
      Растения северных широт во многих отношениях напоминают альпийские растения, главным образом такой же способностью к раннему цветению и плодоношению. Садоводы пользуются этим, и для получения ранних разновидностей ввозят семена из северных областей.
      Разобранные нами факты ясно показывают, что жизнь каждого растения состоит в непрерывном и чутком приспособлении к окружающим условиям. Одни растения в большей степени, чем другие, обладают этой способностью; но ни одно растение не может выжить, не прибегая постоянно к приспособлению; и это является основной, характерной чертой всех живых организмов.
      Дальнейшей иллюстрацией может послужить какое-нибудь дерево. Деревья являются точными показателями окружающих их условий, и опытный лесовод по виду их сразу может сказать, при каких условиях они выросли. Влияние света, воды, преобладающих ветров кладет свой отпечаток. Рассматривая дерево, можно узнать его положение в отношении стран света. Поэтому, пересаживая дерево, надо тщательно следить за тем, чтобы оно той же стороной обращено было к северу, как и прежде.
      Зги факты указывают на то, что наружный вид растения в широкой степени определяется окружающими условиями. Он может также подвергаться значительным изменениям вследствие болезней, в особенности нападений грибков, от которых зависит появление замечательных выростов, называемых «ведьмиными метлами» и т. п., а также благодаря насекомым, которые не только вызывают образование всевозможных оригинальных галлов, но в некоторых случаях даже являются причиной позеленения цветов, причем лепестки, тычинки и т. д. превращаются в зеленые листоподобные органы.
     
      Взаимное влияние частей растения. Не только внешние условия оказывают большое влияние на всю жизнь растительного организма, но, кроме того, на развитии одной части растения отражается развитие всякой другой; это доказывается каждодневными опытами с черенкованием и с обрезкой. Если удалить верхушку сосны, то концы ветвей, находящиеся непосредственно под ней, начинают выпрямляться с тем, чтобы занять место верхушки, и в конце концов одна из них достигает этого; ветвь, ставшая вертикально, изменяет свое строение и принимает вид верхушки главного ствола, место которой она заняла (причем параллельно изменяется и внутреннее ее строение). Другим примером может служить картофель: если культивировать картофель так, чтобы он не давал подземных побегов, клубнеобразующий материал накопляется в наземных частях и производит на ветках зеленые клубни, несущие листья. Для этого нужно срезать черенок с воздушного побега растения (хороши развивающиеся в темноте из клубня длинные этиолированные побеги), дать ему укорениться, воткнув во влажный песок, но так, чтобы под уровнем песка не пришлось ни одного несущего лист и почку узла, а затем высадить в горшок, опять-таки наблюдая за тем, чтобы ни одна почка не была засыпана. Присыпание землей побегов картофеля вызывает, наоборот, усиленное развитие подземных побегов с клубнями. На этом основывается полезное действие окучивания.
      Влияние одной части организма на другую называется корреляцией. Ее можно было бы иллюстрировать еще многочисленными примерами, но ограничимся упоминанием о действии, какое оказывает оплодотворение яйцеклетки на окружающие части семяпочки и на всю завязь. Это легко проверить на опыте, удаляя тычинки в бутоне и препятствуя опылению с помощью бумажных мешков. Иногда, однако, удается вызвать развитие завязи в плод и без оплодотворения. Тогда получаются бессемянные плоды, чрезвычайно ценимые именно за это их свойство. Известны яблоки и груши «бессемянки», бескосточковые вишни и сливы и т. п.
      Знакомство с фактами, приведенными в Этой главе, подкрепим возможно большим числом специально поставленных простых по выполнению опытов.
     
     
      ГЛАВА IX
      РУТЕНИЯ, ВЫЗЫВАЮЩИЕ ГНИЕНИЕ,
      БРОЖЕНИЕ И БОЛЕЗНИ
     
      Что служит причиной гниения? Раньше предполагали, что гниение происходит от того, что после смерти организма вещества его тела сами собою начинают распадаться; в настоящее время мы знаем, что оно вызывается особыми мельчайшими организмами, называемыми бактериями. Хотя они настолько мелки, что их нельзя видеть иначе, как в сильный микроскоп, все же мы можем ознакомиться с ними посредством очень простых приемов.
      Для начала, чтобы получить культуру, изобилующую бактериями, опустим в воду немного сена, прокипятим и оставим стоять несколько дней, пока на поверхности не образуется студенистая пленка, состоящая из бактерий. Положим кусочек этой пленки в каплю воды на предметном стекле и рассмотрим под микроскопом при сильном увеличении; мы увидим бактерий — очень мелкие блестящие тельца, приближающиеся по форме к некоторым из изображенных на рис.203; очень вероятно, что многие из них будут находиться в движении. Это движение иногда бывает чисто механическим, колебательным движением, проявляемым в жидкости всевозможными мелкими частичками,— это так называемое броуновское движение, которое можно хорошо наблюдать на частицах туши или киновари; но часто оно зависит от жизнедеятельности бактерий, движущихся с помощью жгутообразных протоплазматических выростов (ресничек); при внимательном наблюдении оба эти рода движения нетрудно отличить друг от друга.
     
      Как можно предотвратить гниение? Отольем немного жидкости, в которой находятся наши бактерии, профильтруем ее через полотно и наполним ею пять склянок или бутылок почти до половины. Заткнем горло каждой склянки плотной ватной пробкой, полученной от сворачивания ваты в плотный валик, соответствующий по размерам горлышку данной склянки. Пере
      несем одну из склянок (а) в теплое место на свету, другую (б) в теплое место в темноте, третью (в) в прохладное место (лучше всего на лед) в темноте. В четвертую склянку (г) внесем каплю формалина и поместим ее рядом с b. Пятую склянку (д) подвергнем действию пара. Для этого надо поместить ее в чашку и опрокинуть над ней в виде крышки другую чашку или же воспользоваться прибором, изображенным на рис.204. Он состоит из ведра (от 15 до 20 см в диаметре) и двух чашек; желательно, чтобы все эти сосуды были эмалированные, но можно воспользоваться и жестяными. Одна чашка служит крышкой, а другая — продырявленная — подставкой. В ведро наливают немного воды и ставят его на плиту или на керосинку и т. п. Затем помещают на подставку склянки или другие сосуды, закрывают крышкой дают воде закипеть. После получасового кипения склянки вынимают. Этот процесс называется стерилизацией (a прибор паровым стерилизатором). Поставим стерилизованные склянки в теплое помещение в темноту и повторим стерилизацию на второй и на третий день.
      Будем ежедневно исследовать все склянки. В которой из них происходит наиболее быстрое развитие бактерий, характеризуемое помутнением жидкости и образованием поверхностной пленки?
      Бактерии в общем развиваются лучше всего при температуре от 25° до 35° С. Ниже 5° С и выше 45° С они практически не развиваются. Температуру льда они выносят без вреда; даже температура жидкого воздуха (—190°С) убивает далеко не всех бактерий. Яркий свет убивает многие виды, тогда как другие не особенно сильно страдают от него.
      Хорошим примером дезинфицирующего средства, убивающего бактерий, является формалин (дезинфицирующие средства, убивающие бактерий или задерживающие их развитие, называются антисептиками). Одна часть формалина на 5000 или 10 000 частей чистой воды оказывает достаточно сильное действие на многих бактерий; зараженные предметы дезинфицируют, помещая их на несколько часов в закрытый ящик, подвергаемый действию паров формалина; хорошие результаты дает также сжигание серы в замкнутом пространстве. Другими химическими средствами для дезинфекции являются иодная тинктура, хлорная известь, сулема, карболовая кислота, марганцевокислый калий, крепкие минеральные кислоты и т. п.1
      1 Приблизительные крепости общеупотребительных растворов: карболовой кислоты 3% или полную столовую ложку обыкновенного раствора на поллитра воды; лизола от 1 до 2%; медного купороса 1—2%; хлорной извести 3%; марганцевокислого калия 1—2% (употребляется также для уничтожения запаха); сулемы 0,1%; перекиси водорода 3%. Раны следует хорошенько промыть дезинфицирующим раствором, затем перевязать стерилизованной марлей или чистой тряпочкой, чтобы предупредить попадание бактерий из воздуха.
     
      Действие стерилизации заключается в том, что обычные вегетативные формы бактерий убиваются высокой температурой. Некоторые из бактерий, встречающихся в сенных настоях, образуют стойкие тельца, не отмирающие при температуре пара, известные под названием спор (ср. рис.203, ж). Через несколько часов споры прорастают и переходят в вегетативное состояние, в котором они уже могут быть убиты действием пара. Поэтому важно производить стерипизацию три дня подряд. Большей частью, однако, одна получасовая стерилизация достигает цели.
      В прежние времена жизнь, развивающуюся в настоях и т. п.. объясняли произвольным самозарождением, т. е. образованием живых организмов из безжизненной материи. Эта точка зрения подтверждалась тем, что жизнь развивалась и в прокипяченном настое. Гипотеза произвольного зарождения была отброшена лишь после открытия стойких спор и того факта, что жизнь не зарождается после повторных стерилизаций.
     
      Как можно производить посев невидимых простым глазом бактерий? Возьмем три стакана, поместим в каждый по ломтику вареного картофеля, покроем их ватой, укрепив ее с помощью резинки, как показано на рис.205 (или лучше воспользуемся пробирками или маленькими стаканчиками и заткнем их ватными пробками, как на рис.208), и простерилизуем все стаканы в течение получаса. После охлаждения их снимем с одного (а) вату, оставим его открытым на одну-две минуты и покроем снова ватой; в другой (б) перенесем с помощью иглы 1 незначительное количество бактерий из жидкости.
      1 Иглу приготовляют таким образом: нагревают в пламени конец стеклянной палочки до плавления и тогда вдавливают в него кусок тонкой стальной (или, если возможно, платиновой) проволоки, длиной сантиметров пять. Можно и просто оттянуть конец стеклянной палочки в тонкую иглу.
      С этой целью проведем иглу несколько раз взад и вперед через пламя и после охлаждения опустим кончик ее в жидкость. Затем приподнимем с краю вату, проведем иглой один раз по поверхности картофеля и тотчас же опустим вату на место. Третий стакан (в) оставим для контроля.
      Перенесем все стаканы в теплое и темное помещение и будем ежедневно наблюдать за ними. Бактерии в стакане а появились из воздуха; в воздухе носится много бактерий, в том числе болезнетворных (например туберкулезные); поэтому чахоточные больные должны принимать особые меры предосторожности, во избежание заражения воздуха высохшей мокротой. Появляются ли в б пятна гниения вне черты, проведенной иглой? появляются ли они в в? Изменяется ли под пятнами цвет картофеля, его консистенция и т. п.? Поскоблим немного одно из пятен и рассмотрим содержимое в капле воды под микроскопом. Крупные блестящие тела— Это крахмальные зерна; бактерии же имеют вид маленьких телец, плавающих в жидкости (рис.206). Прибавим каплю иодного раствора и посмотрим, что получится.
      Мы можем составить себе ясное представление об относительной величине бактерий, сравнивая их с крахмальными зернами, которые настолько малы, что лишь смутно различимы простым глазом, но хорошо видны в ручную лупу.
     
      Не отличаются ли одни пятна на картофеле от других цветом, консистенцией, формой и общим видом? Если отличаются, то они, по всей вероятности, образованы разными видами бактерий. Для того, чтобы отделить различные виды бактерий друг от друга, поступим таким образом: нальем склянку до половины дестиллированной водой и простерилизуем в течение получаса. Вслед за тем коснемся иглой, проведенной два-три раза через пламя и охлажденной, того пятна, от которого желательно развести культуру, и разболтаем в склянке. Вынем иглу, прокалим ее в пламени, опустим снова в склянку, нанесем на предварительно простерилизованный ломтик картофеля (помещенный, как описано выше, в стаканчике) ряд слегка уда ленных друг от друга точек и немедленно закроем ватой.1
      1 Во время этой операции надо держать стаканчик почти горизонтально, для того чтобы на картофель не могли попасть бактерии из воздуха.
      Если было взято достаточное количество воды, бактерии окажутся в ней настолько рассеянными, что в каждой маленькой капле жидкости их будет содержаться не больше одной, и при каждом прикосновении к картофелю мы перенесем на него не больше одной бактерии; таким образом каждое пятно явится результатом развития одной единственной бактерии: это будет чистая колония, и если мы сделаем из нее прививку на стерилизованный картофель (или другую среду), мы получим чистую культуру — культуру одного только вида бактерий.
      Бактерии различаются не столько по форме и общему микроскопическому виду своего тела, сколько по отношению своему к различным субстратам, как, например, картофелю, желатине, мясному бульону и др. Кроме того, их классифицируют в зависимости от величины, формы, консистенции, цвета и т. д. образуемых ими пятен или колоний.
      Одна очень интересная и легко распознаваемая форма появляется иногда на картофельных и хлебных разводках: она окрашена в яркокрасный цвет и представляет особый интерес, так как вызывает появление «кровавых хлебов», считавшихся чудом в средние века. За это она и получила название чудесной бактерии (Bacterium prodigiosum).
     
      Бактерии распространены повсюду — в воздухе, в воде, в почве, в питательных продуктах. Можно ли сосчитать их число и как это сделать? Обратимся сперва к воде. Бактериологическое исследование воды столь важно и в то же время столь просто, что -с ним стоит более подробно познакомиться. Приготовим с этой целью немного питательной желатины: возьмем 100 г рубленого мяса, прибавим 7г л воды и поставим на полчаса при температуре около 65° С. Пропустим полученный бульон через полотно, прибавим к нему 50 г желатины (лучше всего белой желатины, употребляемой для кушаний) и оставим ее размачиваться на ночь. Утром нагреем в стерилизаторе до растворения, затем прибавим 2,5 г поваренной соли (лучше всего растворить в 100 см3 воды 25 г соли и взять 10 см3 такого раствора), 5 г пептона (в крайнем случае можно обойтись без него), столовую ложку патоки и, наконец, разведенной щелочи или известковой воды до слабо щелочной на лакмус реакции. Отобьем горлышко у воронки, так чтобы она держалась на стакане (рис.207), и будем фильтровать желатину через фильтровальную бумагу или вату; во избежание застывания надо фильтровать во все время подогреваемом стерилизаторе. Если желатина окажется непрозрачной, профильтруем еще раз, взболтав в ней предварительно немного яичного белка и нагрев до свертывания его. Затем перельем ее в колбу, заткнем горлышко ватной пробкой и простерилизуем; если необходимо, повторим стерилизацию на следующий день и еще через день, после чего желатина может сохраняться неопределенно долгое время. (После каждого открывания колбы надо возобновлять стерилизацию.) Теперь возьмем несколько склянок одинакового размера с плоскими стенками1 и нальем в каждую столько желатины, чтобы она покрывала стенку, когда склянка лежит на столе (рис.208).
      1 Если удастся достать, вместо плоских склянок лучше взять плоские двойные чашки, из которых одна служит дном, а другая — крышкой Такие чашки называются чашками Петри н повсеместно при е в бактериологических лабораториях.
      Во всех склянках должно быть одно и то же количество желатины; этого легко достигнуть с помощью стерилизованной пипетки или капельницы для лекарства. Вытрем горлышки склянок и заткнем их ватными пробками; затем простерилизуем и оставим на день или два. Если в них не появятся бактерии или плесени, они годны для дальнейшего употребления. Нагреем склянку до разжижения желатины, вынем ватную пробку и введем (с помощью стерильной пипетки или капельницы) одинаковое количество воды (несколько капель) во все склянки (для каждой надо брать отдельную стерильную пипетку). Вставим пробку, размешаем содержимое, переворачивая склянку с боку на бок (но не давая желатине коснуться пробки), и положим ее в темное место. Такие разводки или культуры, называемые пластинчатыми, очень удобны для определения количества бактерий в воде, так как они дают возможность сосчитать колонии, полученные из данного количества воды (в этом случае допускается, что каждой колонии дала начало одна бактерия).
      Хорошо воспользоваться этим опытом для сравнения питьевой воды, воды из стоячего пруда или лужи и из сточной канавы. В последнем случае в желатине, вероятно, будут выделяться пузырьки газа. Это указывает на присутствие кишечной палочки, характерной для животных экскрементов; нахождение ее в воде указывает на загрязнение сточными водами, и такую воду не следует пить в сыром виде; если мы обнаружим кишечную палочку в питьевой воде, то пробу ее следует представить для исследования санитарному врачу.
      Факт, который должен поразить нас при исследовании наших культур, — это быстрота, с какой развиваются бактерии. Одна единственная бактерия производит в сорок восемь часов колонию, содержащую много тысяч их. Наблюдая бактерий под микроскопом в висячей капле (рис.161), мы можем проследить способ их размножения: он состоит в простом делении надвое (рис.203). Было сделано наблюдение, что такое разделение может повторяться каждые полчаса; если бы такая быстрота поддерживалась в течение двадцати четырех часов и за это время не произошло бы отмирания ни одной бактерии, то к концу данного промежутка мы имели бы больше двухсот восьмидесяти триллионов потомков одного зародыша. Легко понять, что даже при значительно меньшей быстроте размножения несколько тифозных зародышей могут в короткое время заразить целый водоем.
      Бактериологический анализ воды заключается обыкновенно в счете бактерий по только что описанному методу и в исследовании на кишечную палочку и на патогенные бактерии, как, например, тифозную, холерную и др.; их распознают по наружному виду культур и по микроскопическим признакам.
      Одним из важных способов борьбы с заразными болезнями, распространяющимися через воду, является ее фильтрация. Хорошие фильтры нередко предупреждали развитие эпидемий тифа и холеры. Так, например, по словам профессора Коха, во время гамбургской эпидемии 1892 г. «холера дошла до границы пригорода Альтоны и там остановилась. По одной улице, которая на большом протяжении тянется по этой границе, на гамбургской стороне была холера, тогда как на альтонской стороне ее не было». Это оправдывалось и тогда, когда граница проходила по диагонали через квартал. Объясняется это тем, что хотя оба города получали воду из одной и той же реки (в которую спускались сточные воды нескольких городов), вода в Альтоне тщательно фильтровалась, а в Гамбурге — нет.
      Фильтрование воды представляет очень несложный процесс. F пропускают, через слой песка в 2—3 м (иногда смешанного с древесным углем), на поверхности которого вскоре образуется пленка, задерживающая бактерий. В случае необходимости можно создать такую пленку искусственным путем, прибавляя к воде известные химические вещества (например квасцы), не портящие ее достоинств как питьевой воды. Если городской водопровод снабжается речной водой, последняя обязательно должна быть пропущена через фильтры; это требует незначительных затрат и приносит очень большую пользу. Маленькие же фильтры, покупаемые для домашнего употребления, большей частью приносят больше вреда, чем пользы, и служат только для разведения бактерий, так как они не могут быть как следует вычищаемы.
     
      Попробуем теперь произвести исследование молока. Нальем три пробирки или небольших цилиндрика до половины питательной желатиной, заткнем ватой, простерилизуем и оставим на два-три дня; если не разовьются бактерии, приступим к бактериологическому анализу молока. Возьмем для этого небольшие количества свеженадоенного молока, молока, простоявшего от 12 до 24 часов, и скисшего молока. Сделаем так называемую прививку уколом: коснемся кончиком стерилизованной иглы молока и затем опустим ее вертикально через центр желатины до дна; после каждого укола надо стерилизовать иглу в пламени. Быстро вставим пробки и отставим склянки. В которой из них появятся раньше первые признаки заражения? В которой оно наиболее интенсивно? Что можно заключить об относительном количестве бактерий во взятых трех сортах молока?
      Культуры, развивающиеся в уколах, особенно интересны тем, что одни бактерии оказываются погруженными глубоко в желатину, где они лишены воздуха, а другие остаются на поверхности. Некоторые виды бактерий умирают без доступа воздуха; другие, наоборот, совершенно не выносят воздуха; наконец, третьи могут жить как в тех, так и в других условиях. Культура уколом дает нам возможность судить о том, к которой из этих групп принадлежат наши бактерии. Так, различные формы роста, изображенные на рис.209 (а, б и в), указывают последовательно на принадлежность к первой, второй и третьей (или, в последнем случае, смеси двух первых) группе.
      Чтобы ответить на вопрос, поглощают ли бактерии кислород и выделяют ли углекислоту, мы возьмем настой, наполненный бактериями, выльем его в широкогорлую склянку, вставим в нее другую, содержащую прозрачную известковую воду, и закупорим большую склянку, как показано на рис.31. Для контроля поставим такой же прибор с чистой водой вместо настоя.
      Разольем в склянки или колбочки немного молока, закроем горлышки ватой и будем стерилизовать три дня подряд по десяти минут. Вскроем одну из склянок через три дня после последней стерилизации, вторую — неделей и третью — двумя неделями позже. Замечаются ли какие-нибудь признаки скисания? Оказывается, что скисание молока вызывается бактериями.
      Наши уколы в желатине показывают, что в совершенно свежем молоке сравнительно мало бактерий, но по мере стояния число их быстро увеличивается, и через несколько часов молоко уже кишит ими. Некоторые из этих бактерий обусловливают скисание молока; другие придают ему неприятный вкус или запах (если молоко стояло достаточно долго); третьи, по-видимому, не оказывают на молоко никакого действия; наконец, от четвертых зависит приятный вкус («букет») масла и сыра. Маслоделы и сыровары могут доставать эти последние виды в чистых культурах и прибавлять их к молоку при приготовлении масла и сыра для придания им желаемого вкуса.
      В молоке могут встречаться бактерии, вызывающие тиф, дифтерит, скарлатину, холеру, туберкулез и кишечные расстройства (детскую холеру). Заразное начало может исходить от коровы, от, людей, которые работают над молоком, или от воды. В Стамфорде (в штате Коннектикут) в 1895 г. было 386 тифозных заболеваний, и 97% их вызвано было тем, что один молочный торговец полоскал свои кувшины холодной водой из загрязненного колодца. Необходимо время от времени тщательно стерилизовать молочные кувшины и прочую утварь и содержать в безусловной чистоте как животных, так и людей, занятых в молочном деле.
      Для того, чтобы предохранить молоко от скисания, можно подвергнуть его кипячению, которое убивает большую часть бактерий; но в виду того, что многим неприятен вкус и запах кипяченого молока, кипячение можно заменить пастеризацией: бутылку с молоком ставят в воду, нагреваемую в течение двадцати минут до 70° С, и затем охлаждают. На практике обыкновенно удобнее бывает нагреть воду до 70° С и затем дать медленно охладиться. Обработаем таким образом несколько бутылок молока (они должны быть заткнуты ватой или плотно закупорены). Как долго молоко не скисает? (откупоренную бутылку уже нельзя сохранять дальше), придает ли нагревание какой-либо неприятный вкус или запах?
      Пастеризация является законной операцией, зато употребление в молочном деле формалина и других предохранительных средств крайне предосудительно; сдобренное ими молоко особенно вредно для детей. Часто прибегают к следующей грубой пробе на формалин: в стакан с испытуемым молоком медленно льют обыкновенную продажную (нечистую) серную кислоту, давая ей стекать по стенкам стакана. Появление пурпуровой окраски в месте соединения молока с кислотой указывает на присутствие формалина; такое молоко должно быть отправлено санитарному врачу для исследования. Прибавим к чистому молоку немного формалина и сделаем пробу; какое разбавление еще может быть отмечено этой реакцией?
      Обратим внимание на то, что серная кислота вызывает свертывание молока: это зависит от того, что в молоке содержится белковое вещество, называемое казеином, которое (подобно яичному белку) свертывается от действия кислот (сыр и творог и состоят главным образом из казеина молока). Свертывание молока происходит благодаря действию кислоты (молочной кислоты), образуемой бактериями, которые превращают сахар молока в молочную кислоту (попробуем кислое молоко на лакмус). Через некоторое время этот процесс прекращается задолго до того, как потреблен весь молочный сахар, так как кислота останавливает деятельность бактерий. Если мы прибавим известковой воды в количестве, достаточном для нейтрализации кислоты, бактерии снова начнут развиваться и вырабатывать кислоту, что можно констатировать несколько часов спустя по действию на лакмусовую бумажку. Сделаем эту пробу.
     
      Бактерии, живущие в теле животных и растений,1 оказываются безвредными или болезнетворными в зависимости от того, ядовиты ли их выделения для организма, в котором они поселились. Человеческое тело, в особенности кишечник, заключает в себе много бактерий, совершенно безвредных благодаря тому, что выделения их не ядовиты для него. С другой стороны, ядовитые выделения (называемые токсинами) других видов могут в несколько часов вызвать смерть (как, например, при столбняке и т. д.).
      1 Очень немногие бактерии, впрыснутые живому растению, могут продолжать в нем свое существование; в большинстве случаев они отмирают уже через несколько часов. Это в значительной степени находит свое объяснение в кислой реакции соков растения.
      Сами бактерии могут при этом не находиться внутри тела: то же действие достигается, если ввести в тело их токсины. Всякие заболевания, причиняемые бактериями, неизменно кончались бы смертью, если бы организм не вырабатывал при появлении токсинов антитоксины — вещества, соединяющиеся с токсинами и нейтрализующие их действие, подобно тому, как известковая вода соединяется с молочной кислотой, вырабатываемой бактериями в молоке. Антитоксины могут оставаться в крови долгое время после выздоровления, затрудняя таким образом или делая невозможным возврат болезни. Это явление называется иммунитетом и знакомо нам по тем случаям, когда один приступ болезни на долгий период, иногда на всю жизнь, защищает от другого (оспа, тиф, скарлатина и др.).
      Принцип прививок (вакцинации), в случае оспы, например, состоит в том, что зародыши, взятые от коровы с «коровьей оспой» (схожая болезнь) и введенные в человеческий организм, вызывают заболевание в чрезвычайно легкой форме; в результате организм образует столько антитоксинов, что на долгое время создается иммунитет от болезни.
      В некоторых случаях оказалось возможным извлекать антитоксины из крови иммунного животного и, впрыскивая их другому животному (или человеку), создавать у него иммунитет.
      Кроме антитоксинов, существуют антибактериальные вещества (образующиеся приблизительно так же, как антитоксины) которые, вместо того, чтобы нейтрализовать действие токсинов, разрушают бактерий или задерживают их развитие.
      С помощью прививок, антитоксинов и т. п. мы можем надеяться окончательно победить такие болезни, как тиф, столбняк, туберкулез, дифтерит, воспаление легких, холеру, желтую лихорадку и т. п.
      Бактерии, которые живут в живых растениях или животных, называются паразитными; те, которые живут в разлагающихся веществах, — сапрофитными. Некоторые виды могут вести и тот и другой образ жизни; они способны размножаться вне живого организма, как, например, тифозные бациллы, и могут вызывать заразные, или инфекционные заболевания, передающиеся через воздух, реки и т, п. и широко распространяющиеся. Железнодорожные поезда служат также путями передачи. Особенно опасны мухи, которые переносят болезнь из грязи, в которой они разводятся, непосредственно в жилые дома. Пустим муху на стерилизованную желатину и увидим, что в отпечатках ее лапок возникнут бактериальные колонии. Бактерии, которые не могут жить вне организма, могут причинять только заразные болезни, передающиеся при непосредственном соприкосновении с больным. В некоторых случаях такие бактерии (или другие патогенные организмы) могут переноситься комарами, москитами (малярия, желтая лихорадка) или блохами (бубонная чума).
      Мы познакомились в общих чертах с несколькими группами бактерий: а) с теми, что производят разложение и гниение; они, например, интенсивно развиваются в настоях, селятся на картофеле и желатине и разрушают их; б) с теми, что вызывают брожение, — сюда относятся бактерии, превращающие молочный сахар в молочную кислоту и вызывающие этим скисание молока, и в) с теми, которые вызывают заболевания. Не следует думать, что эти три группы могут быть резко разграничены, — в известном смысле все бактерии вызывают брожение и разложение. Все же для удобства можно пользоваться этой классификацией; рассмотрим немного детальнее первые две группы.
     
      Без процессов разложения не может итти жизнь, и незаменимая работа многих бактерий состоит в том, что они разлагают мертвые организмы животных и растений на такие вещества, которые снова могут потребляться растениями в пищу, и через их посредство делаются доступными и животным.
      Тотчас после смерти животного бактерии начинают свою разрушительную работу. Белковые вещества, жиры, сахара и т. п. быстро расщепляются на более простые составные части, и в результате почти все они превращаются в аммиак, углекислый газ, воду и сероводород (газ, являющийся причиной характерного запаха гнилых яиц). То же самое происходит при разложении растений, с той разницей, что специальные виды бактерий разлагают клетчатку и волокна древесины на углекислоту и воду с образованием водорода и болотного газа.
      Деятельность таких бактерий проявляется еще в разложении навоза и содержимого сточных труб. Широко применяется два способа биологического очищения сточных вод с помощью бактерий. По первому способу содержимое от 6 до 20 часов оставляется в неглубоком открытом бассейне (окислительный бассейн), дно которого выложено обожженным кирпичом или коксом (эти вещества помогают очищению жидкости); затем оно переводится в другой такой же бассейн, где снова остается от б до 12 часов; в результате жидкость бывает настолько очищенной, что может быть отведена в ближайшую реку. По второму способу пользуются замкнутой подземной камерой (гнилостный бассейн) с газоотводной трубой; содержимое сточных труб протекает по ней непрерывным медленным током и выходит значительно очищенным.
      Очищение зависит, главным образом, от того, что бактерии очень быстро потребляют пищевой запас (заключенный в сточных трубах) и затем погибают, а также от того, что они медленно опускаются на дно, пожираются другими организмами и убиваются действием солнечного света и аэрации.
      Для того чтобы ознакомиться с действием аэрации, возьмем настой с толстой бактериальной пленкой на поверхности и пропустим в него ток воздуха с помощью прибора, изображенного на рис.154. Отметим быстроту, с какой жидкость просветляется.
      Эти примеры могут дать нам некоторое представление о полезной работе, совершаемой бактериями, которые и получили соответственное название мировых очистителей.
      При разложении бактериями навоза наиболее важным с практической точки зрения продуктом является аммиак, который в свою очередь перерабатывается особой группой бактерий — нитрифицирующими бактериями. К этой группе относятся два вида — нитрозные бактерии, превращающие аммиак в азотистую кислоту (и соли ее — нитриты), и нитратные бактерии, настолько чувствительные к аммиаку, что они не могут начать своей работы до полного его исчезновения, но обладающие способностью перерабатывать азотистую кислоту (И нитриты) в азотную кислоту (и ее соли — нитраты), т е. в форму, доступную для зеленых растений. Для выполнения своей задачи нитрифицирующие бактерии нуждаются в широком доступе воздуха. Поэтому представлялось бы полезным устраивать в навозных кучах циркуляцию воздуха; существуют однако денитрифицирующие бактерии, выделяющие из азотной кислоты свободный азот, который улетучивается в атмосферу; поэтому не следует пропускать воздух через кучи, пока денитрифицирующие бактерии не прекратят своего развития; тогда только можно открыть доступ воздуху, стимулирующему работу нитрифицирующих бактерий (см. стр. 106); надо отметить, что эти последние встречаются не только в навозных кучах, но почти во всякой почве, содержащей органические вещества.
      На ряду с нитрифицирующими бактериями в почве и воде встречаются бактерии, обладающие способностью связывать свободный азот воздуха и переводить его в соединения, доступные для растений. Эта группа бактерий-азотособирателей составляется из бактерий двух типов. Одни из них живут свободно в почве, не будучи связанными с какими-либо другими организмами. Особенно энергично развиваются они в хорошо проветриваемой, содержащей много органического вещества почве, например в почве полей, оставленных под черным паром.
      Если мы будем время от времени брать пробы почвы, заселенной такими бактериями, — а они встречаются повсюду и надо только стараться рыхлением и удобрением почвы создавать для них благоприятные условия развития, — и подвергать эти пробы химическому анализу, то мы увидим, что количество азотистых соединений в нашей почве медленно, но непрерывно увеличивается. Нетрудно убедиться, что эта способность связывать свободный атмосферный азот присуща не самой почве, а именно населяющим ее живым существам, что это процесс не чисто химический, а биологический: прибавим к почве формалина или хлороформа, и связывание атмосферного азота немедленно прекратится.1
      1 В новейшее время в нашем Союзе вводится в массовое употребление внесение в почву удобрительного препарата азотогена, в состав которого входит культура азотобактера — наиболее распространенного вида свободно живущих бактерий, усваивающих атмосферный азот. Азотоген, испытанный уже в разных районах СССР, на различных почвах и для разнообразных полевых и огородных культур (пшеницы, ячменя, кукурузы, капусты, картофеля, свеклы, помидоров, огурцов и др.), дает повышение урожая в среднем на 20—30%, а в отдельных случаях и значительно большее — до 200%. Прим. переводчика.
      Другой тип азотособирателей — это бактерии, развивающиеся в тесной связи с определенными цветковыми растениями. К таким бактериям, наделенным способностью связывать свободный азот и переводить его в формы, доступные растениям, принадлежат те, которые образуют клубеньки на корнях некоторых растений (в особенности принадлежащих к семейству бобовых), имеющих, таким образом, возможность получать запасы азота непосредственно из воздуха. Поэтому такие растения незаменимы в качестве зеленого удобрения.
      Если мы станем культивировать эти растения в стерильной почве, на них не появится клубеньков; кроме того, они через некоторое время начинают страдать от недостатка азота; если же вслед за тем начать их поливать почвенным настоем, содержащим клубеньковые бактерии, они вскоре образуют клубеньки и оправляются, тогда как контрольные экземпляры, не получившие бактерий, остаются хилыми. Было сделано еще такое наблюдение: если произвести на корнях таких контрольных растений уколы иглой, покрытой бактериями, то в месте уколов разовьются клубеньки.
      Было замечено, что в некоторых местностях известные виды бобовых, например японская соя, не образуют на корнях клубеньков, а следовательно не усваивают азот из воздуха, до тех. пор пока почва не будет заражена соответствующими бактериями; этого можно достигнуть перенесением почвы из другого места, где данные растения успешно и давно культивируются. Можно и непосредственно заражать почву чистой культурой соответствующих бактерий; такая практически чистая культура клубеньковых бактерий имеется в продаже под названием нитрагина, причем оказывается, что каждому виду или группе видов бобовых растений соответствует своя особая раса клубеньковых бактерий. Так, бактерии с гороха не заражают люпина; клеверные бактерии не заражают фасоли и т. д. Применяя нитрагин как бактериальное удобрение, нужно поэтому подбирать для каждого растения соответствующую расу бактерий. Внесение в почву нитрагина далеко не всегда приводит к хорошим результатам; это объясняется главным образом тем, что в обычных почвах и без того имеется достаточно клубеньковых бактерий; наиболее яркие результаты он дает на недавно осушенных болотах.
      Для сохранения пищевых запасов необходимо препятствовать развитию в них бактерий гниения. Для этого могут служить следующие средства:
      1. Высушивание. Бактерии не могут развиваться на сухих субстратах. Большей частью развитие их прекращается, когда содержание воды делается меньше 25%. Семена в сухом состоянии не подвергаются гниению; точно так же сено и сушеные плоды. Сушеное мясо получается путем высушивания или копчения: дым оказывает одновременно высушивающее и дезинфицирующее действие, благодаря содержанию в нем паров карболовой кислоты и тому подобных веществ.
      2. Предохранительные средства. Главным из них является обыкновенная соль, которая широко применяется для сохранения масла, рыбы, мяса, свинины и т. п. Поскольку соль не убивает бактерий (а лишь задерживает их развитие), постольку в соленом мясе могут содержаться патогенные бактерии, делающие его негодным для употребления в пищу.
      Важным предохранительным средством является сахар, применяемый при варке варенья, желе и т. п. В некоторых сушеных плодах, например в изюме, имеется достаточно воды для развития бактерий, и только сахар задерживает их рост; то же можно сказать и о сладком сгущенном молоке. Действие как соли, так и сахара состоит в том, что крепкие растворы их притягивают воду и тем не дают развиваться бактериям. Поэтому при разбавлении водой или недостаточном уваривании варенье легко покрывается плесенью и бродит, а недостаточно просоленная рыба или мясо загнивают.
      Так как большинство бактерий, особенно гнилостные, не выносит кислотной реакции (припомним, что при приготовлении питательного бульона и желатины мы их усредняли щелочью), то в качестве предохранительного средства часто применяют уксус. Это называется маринованием. При посолке капусты или огурцов соли кладут так мало, что она сама по себе не может остановить развитие гнилостных бактерий. Но это создает благоприятные условия для развития бактерий молочнокислого брожения, которое и обнаруживается вскоре выделением газов (главным образом углекислоты) и вспениванием жидкости. По окончании брожения сквашенные овощи оказываются пропитанными достаточным количеством кислоты и могут сохраняться поэтому в течение долгого времени.
      Кроме безвредных предохранительных средств, вроде соли, сахара и уксуса, применяется ряд вредных или ядовитых веществ, как, например, формалин, салициловая и борная кислота. Употребление таких ядовитых предохранительных средств запрещается законом.
      3. Нагревание. Важным практическим применением его является приготовление консервов, при котором бактерии убиваются нагреванием до 120° и сосуды герметически запаиваются. Томаты и кукуруза с трудом поддаются консервированию, так как на них имеются стойкие споры, выдерживающие нагревание и вызывающие брожение в содержимом банок, вследствие чего в них развиваются газы, выгибающие крышку; такие банки не годятся для употребления.
      4. Охлаждение. Домашнее употребление ледников и устройство больших холодильников в городах иллюстрируют важность этого предохранительного средства. Не следует забывать, однако, что холод не убивает бактерий и что лед сам может быть источником заражения, если приготовлен из недостаточно чистой воды. Поэтому рекомендуется охлаждать воду, помещая лед не внутрь сосуда с питьевой водой, а снаружи его.
      В яйца бактерии часто проникают еще до того, как они снесены, если же этого не произошло, можно предохранить их от проникновения бактерий; для этого заполняют отверстия скорлупы, погружая яйцо в жидкое стекло (употребляют также вазелин и другие вещества; кладут яйца в рассол и т. д.).
      Наряду с молочнокислыми бактериями среди бактерий, вызывающих брожение, особенно интересны бактерии, приготовляющие уксус. Для изучения их достаточно взять немного уксусной матки (представляющей студенистую массу, содержащую бактерии), поместить ее в небольшое количество крепкого сидра или слабый спирт (содержащий не больше 6—7% спирта), усреднить известковой водой, прибавить раствора лакмуса до яркосиней окраски и оставить стоять в теплом месте (без доступа света). Если вылить жидкость на кучу стружек, уксус образуется с большой быстротой, на что указывает цвет лакмуса.1
      1 Вместо раствора лакмуса можно употребить обыкновенную лакмусовую бумагу.
      Это зависит от того, что к бактериям открыт широкий доступ воздуха, необходимого для их жизнедеятельности. Этот опыт можно поставить в закрытом деревянном ведре или бочонке, наполненном деревянными стружками; так именно и приготовляют уксус заводским способом.
      В последнее время стали широко применять силосование кормов; для производства силоса наполняют яму или какое-нибудь помещение со стенками, не пропускающими воздуха, кукурузой (или каким-либо другим растением), изрезанной на мелкие куски; их складывают в плотную массу, которую для большего уплотнения подвергают давлению. Сверху все покрывают (чтобы прекратить приток воздуха). Происходит быстрое повышение Температуры (доходящее иногда до 65°С); через несколько дней масса остывает, но некоторое нагревание, хотя в меньшей степени, продолжается еще несколько недель. По истечении этого времени масса оказывается слегка кислой и приобретает тонкий аромат, благодаря которому она жадно поедается скотом. Силосовать можно как в маленьких ведрах и бочонках, так и в больших количествах, и описанные здесь явления можно наблюдать даже и в классной комнате (только поднятие температуры будет очень небольшое).
      Весь этот процесс напоминает брожение и до недавнего времени приписывался бактериям; но последние работы показывают, что бактерии почти или совсем не принимают участия в процессе, особенно в его ранних стадиях, когда поднятие температуры, повидимому, зависит от жизнедеятельности пораненных растительных клеток. В этом отношении наблюдается тесная аналогия между животными и растительными клетками: как те, так и другие реагируют на поранение поднятием температуры («лихорадкой»).
      Другую, сильно отличающуюся от бактерий группу растений, вызывающих брожение, составляют дрожжи. Разотрем с водой 100 г прессованных дрожжей; полученную тестообразную массу прибавим к полулитру воды, содержащей в растворе столовую ложку меда или сахара. Наполним этой жидкостью (хорошо перемешанной) три большие склянки приблизительно до половины и вставим пробки свободно в горлышко, не задвигая их плотно внутрь.
      Поставим одну склянку в темное и теплое место, другую — в темное и холодное (лучше всего на лед), третью — в теплое место на яркий свет. Через определенные промежутки времени будем отмечать помутнение жидкости, развитие дрожжей, образование пузырьков газа, изменение вкуса и т. д.
      Повторим опыты, изображенные на рис.31 и 32, заменив семена дрожжами. Можно также сделать опыт с опусканием зажженной спички в склянку, в которой идет брожение; потухание спички укажет на присутствие углекислоты.
      Рассмотрим под микроскопом кусочек прессованных дрожжей, растертый с водой; отметим общий вид дрожжевых клеток; прибавим немного иодного раствора и проследим действие его. Каким образом изготовляются прессованные дрожжи? Не найдем ли мы в них зерен крахмала? Сравним величину крахмального зерна и дрожжевой клетки.
      Возьмем немного осадка со дна дрожжевой культуры и рассмотрим его под микроскопом. Отметим вид дрожжевых клеток с клеточной оболочкой1 и протоплазмой, наполненной светлыми капельками или зернышками, сравним их с дрожжевыми клетками из прессованных дрожжей. Чем объяснить различие формы тех и других? Легко также проследить способ размножения; он происходит путем почкования, т. е. клеточный вырост отделяется и образует новую клетку.
      1 Если клеточная оболочка с трудом различима, надо съежить содержимое клеток с помощью небольшого количества глицерина или крепкого раствора соли.
      Возникшие таким образом клетки часто остаются связанными в виде цепочек.
      Пузырьки газа, поднимающиеся в жидкости, можно считать за чистый углекислый газ.
      Одновременно с выделением газа образуется спирт и исчезает сахар (что можно проверить, пробуя жидкость на вкус). Химический анализ показывает, что сахар под влиянием дрожжей распадается на спирт и углекислоту. Чтобы доказать присутствие спирта, нагреем осторожно чашку с жидкостью и, когда образуется достаточно пара, зажжем его спичкой; можно также отогнать спирт с помощью прибора, изображенного на рис.93.
      Процесс спиртового брожения очень распространен в природе. Дрожжи имеются на поверхности почти всех плодов и, с началом гниения их, производят брожение, разлагая имеющийся в плодах сахар на спирт и углекислоту. Раздавим несколько спелых виноградин, нальем на них воды и оставим стоять некоторое время; когда начнется брожение, посмотрим, имеются ли дрожжи. Если нет винограда, для опыта можно взять изюм. Для чего, при приготовлении шипучего кваса, в каждую бутылку кладут изюминку? Что получится, если мы изюминку предварительно подвергнем стерилизации?
      При производстве пива и тому подобных напитков необходимый для брожения сахар получают таким образом: дают зернам ячменя прорастать, пока большая часть их крахмала не превратится в сахар, затем убивают их нагреванием, извлекают сахар водой и прибавляют дрожжи. Кроме полезных дрожжей, есть и такие, которые придают продуктам неприятный вкус или запах; их надо тщательно избегать.
      Теперь уже распространилось применение чистых культур дрожжей, получаемых теми же способами, как и чистые культуры бактерий.
      Другую группу растений, вызывающих,
      как и бактерии, левые грибы. Очень обычная плесень, встречающаяся повсюду на разлагающихся фруктах, овощах, хлебе и т. п.,— это черная плесень хлеба (известная под названием Mucor).
      Возьмем немного этой плесени и распределим ее по поверхности влажного ломтя хлеба, лежащего в эмалированной чашке, прикрытой стеклянной пластинкой. Через некоторое время появится густой войлок белых переплетающихся нитей — это вегетативная часть растения (называемая мицелием); мы видим ее на рис.211. Затем она начинает темнеть, начиная с краев хлеба. Если мы присмотримся ближе, то найдем причину: с поверхности хлеба подымаются на тонких стебельках многочисленные мелкие черные тельца. Возьмем кусок мицелия с несколькими такими тельцами, опустим его в каплю спирта на предметном стекле, накроем покровным стеклышком, прибавим с краю каплю воды и рассмотрим его строение в сильную лупу или Под микроскопом (рис.212).
      Мы увидим, что тонкие нити, растущие по поверхности хлеба на небольших расстояниях выпускают из себя корнеобразные веточки и в этих местах поднимаются стебельки, несущие на конце круглые, сперва белые, позже темнеющие образования (величиной с очень маленькую булавочную головку). Рассматривая под большим увеличением, мы видим, что каждое такое образование (рис.212) представляет собою тонкостенный шар, заполненный маленькими круглыми спорами, темнеющими по мере созревания (надавливание перочинным ножиком на покровное стеклышко способствует высвобождению спор).
      Постараемся рассмотреть эти образования — спорангии на возможно более молодых стадиях развития (рис.211). Почему они появляются прежде всего по краям хлеба (не зависит ли это от количества влаги)? Где плесень растет лучше — на свету или в темноте? Как влияет на ее развитие температура? Выделяет ли она углекислоту? (Попробуем разводить ее в закрытом сосуде с известковой водой).
      Перенесем несколько спор в висячую каплю и будем следить за их прорастанием. Споры хорошо прорастают в подслащенном соке из абрикосового или черносливного компота, в воде, в которой кипятилось сено, или в подсахаренной воде. Распределим по поверхности предметного стекла тонкий слой питательной желатины (можно взять обыкновенную желатину, к которой прибавить сахара или немного прозрачного яблочного или другого фруктового сока), перенесем в него споры и поместим предметные стекла во влажную атмосферу (с этой целью можно их положить сверху хлебной культуры или в отдельную прикрытую стеклом чашку на подставку, чтобы предохранить от соприкосновения с водой на дне чашки).
      От времени до времени будем вынимать стекла и наблюдать развитие плесени; так как действие сухого воздуха вредно для нее, лучше заготовить несколько стекол и брать каждый день по одному для исследования.
      Споры плесени представляют собой (как и споры бактерии) стойкие клетки, хорошо переносящие действие сухого воздуха, они разносятся ветром и таким образом распространяют повсюду плесень. Когда споры созревают, спорангий лопается и освобождает их.
      Кроме этих спор (так называемых бесполых), часто встречаются более крупные споры (называемые половыми, или зигоспорами, потому что они получаются от соединения двух веток), которые образуются, как видно из рис.213, из двух веток, подходящих друг к другу и сливающихся, образуя затем большую толстостенную спору густочерной окраски. Эти споры, по сравнению с обыкновенными бесполыми, крупнее, более стойки, содержат больше питательных веществ и дают начало при прорастании более интенсивному развитию грибка.
      Другой распространенной плесенью является зеленая плесень сыра, хлеба, варенья и т. п. У нее споры образуют длинные цепочки на конце веточек (рис.214) и не заключены в спорангий, как у черной плесени.
      Каким образом плесени влияют на вещества, на которых они растут? Можно ли предохранить от них пищу теми же способами, как от бактерий?
      Огромный вред причиняют урожаям паразитные плесневые грибки, именно головня, ржавчина и мучнистая роса. По этой причине мы ближе займемся этими растениями и постараемся получить ясное представление об их образе жизни и о способах борьбы с ними.
      Обыкновенная головня кукурузы начинает показываться на листьях, когда растение достигает около метра в вышину, и образует поднимающиеся с листовой поверхности маленькие белые, слегка морщинистые пятнышки (вокруг них цвет листа часто делается красноватым). Позднее они чернеют или совсем исчезают. Затем она появляется на стебле внутри основания листового влагалища, вблизи сочленения или узла. Иногда она появляется в форме пустул (мешков), разбросанных в мужском соцветии или метелке; иногда она часто или целиком покрывает початки, образуя белые массы с особенным мягким серебристым блеском; позднее они лопаются и выбрасывают целую тучу черных спор. Если мы рассмотрим эти массы раньше, чем они достигнут величины горошины, увидим густой мицелий, похожий в общем на мицелий хлебной плесени; позднее он распадается на составляющие его клетки, отделяющиеся друг от друга, причем каждая клетка представляет собой спору. Споры разносятся ветром и прорастают в почве или вообще всюду, где они могут найти влагу и подходящую пищу. Прорастание может начаться тотчас же или на следующий год. Чтобы проследить прорастание спор, можно культивировать их в висячей капле стерильной навозной жижи, стерильного сока из слив (чтобы получить его, надо сварить сливы в воде и точно нейтрализовать кислоту нашатырным спиртом), пастеровского раствора1 с сахаром или измененного кноповского раствора.2
      1 Его можно приготовить по такому рецепту: одноосновного фосфорнокислого калия 20 частей; трехосновного фосфорнокислого кальция 2 части; сернокислого магния 2 части; виннокислого аммония 100 частей; тростникового сахара 1500 частей, воды 8500 частей.
      2 Можно приготовить по такому рецепту: дестиллированной воды 42 г; тростникового сахара 7 г; виннокислого аммония 0,250 г; фосфорнокислого калия 0,125 г; сернокислого магния 0,125 г; фосфорнокислого кальция 0,125 г.
     
      Спора выпускает прежде всего ростковую трубочку (рис.215); когда в этой трубочке образуется несколько клеток, появляются вытянутые споры (рис.216, к), называемые конидиями. Они развиваются, гораздо интенсивнее в присутствии воздуха (например на поверхности жидкости). Эти-то конидии и заражают кукурузу. Принесенные ветром, они попадают на растение и проникают внутрь его в любом месте с достаточно нежной тканью, например в верхушечных почках или у основания листьев совнутри влагалища. Все, что способствует развитию более нежных и сочных тканей у кукурузы (например плодородие почвы и обилие воды), благоприятствует заражению, влажность атмосферы также способствует сохранению жизнеспособности конидий, тогда как высыхание вредит или даже убивает их. Конидии прорастают, выпуская ростковые трубочки, которые проникают в ткани кукурузы и дают мицелий, быстро распространяющийся, по всем частям растения.
      Чтобы заразить кукурузу головней, надо поступить следующим образом: будем культивировать а споры ее в одном из упомянутых растворов (преимущественно в соке из слив или в пастеровском растворе с сахаром); когда исследование покажет обильное образование конидий, перенесем капельницей несколько капель жидкости на проростки кукурузы (с листьями около 1—2 см длиной), выращенные в складках влажного полотна или пропускной бумаги; оставим их в пропускной бумаге на промежуток времени не меньше 24 часов, затем перенесем часть в горшки со стерильной почвой (оставив остальные в пропускной бумаге). Для контроля нужно иметь некоторое число незараженных экземпляров. Если имеется под рукой выросшая кукуруза, перенесем несколько капель в молодой початок; для этого нужно осторожно раскрыть его кончик и воткнуть пипетку в центральную часть. Результаты опыта должны проявиться недели через две. Если результатов не окажется, повторим опыт.
      Лучшей мерой борьбы с головней является следующая: надо один-два раза внимательно обойти поля в период роста и еще раз в период созревания кукурузы, собирая при этом все пораженные растения и сжигая их. Прежде обрабатывали семена медным купоросом, но эта мера не имеет никакого значения, так как заражение происходит после прорастания.
      Головня хлебных злаков (например черная головня — Ustilago — пшеницы, овса, ячменя и ржи и вонючая головня — Tilletia — пшеницы) не распространяется от растения к растению, как головня кукурузы; заражение происходит лишь тогда, когда споры попадут на семя; поэтому обрабатывание семян каким-либо антисептиком предупреждает развитие этой головни.
      Обыкновенно берут 400 г или больше медного купороса (серно-кислой меди) на 5 л воды; семена надо держать в этом растворе до тех пор, пока они не будут основательно смочены (пшеницу в течение нескольких минут, овес и ячмень, из-за их пленок, от 18 до 40 часов); затем, перед высеванием, семена высушивают (для ускорения высушивания посыпают их гипсом или негашеной известью). Очень хорошие результаты дает также погружение зерен овса на десять минут в формалин (1/2 л формалина на 165 л воды). Помимо употребления спороубивающих веществ, принимают еще следующие меры предосторожности: охраняют от скота и не удобряют навозом те участки, с которых могут быть перенесены споры, дезинфицируют гумна, закромы, молотилки и т. п.
      Если где-либо по соседству посевы заражены головней, можно с легкостью наблюдать прорастание спор в висячей капле и произвести опыты, определяющие относительную силу спороубивающих веществ и влияние их на способность семени к прорастанию. Если имеются чистые семена, можно произвести их заражение.
      Хлебная ржавчина («черная ржавчина», Paccinia graminis) своим видом и формами развития сильно отличается от хлебной головни. Тогда как последняя ограничивается соцветием, первая распространяется по всему растению, появляясь, главным образом, на стеблях и листьях, где она образует вытянутые черные или красные бугорки. Красные бугорки содержат одноклетные споры (так называемые летние споры, или уредо-споры), изображенные на рис.217; черные бугорки содержат двуклетные споры (так называемые осенние споры, или телейтоспоры), изображенные на рис.218. Эти два вида спор развиваются на одном и том же мицелии, одни (уредоспоры) в более раннее, другие (телейтоспоры) в более позднее время года. Уредоспоры прорастают в течение лета; они выпускают ростковые трубочки, проникающие в листовые устьица (рис.219). Телейтоспоры покоятся в продолжение зимы; весной они прорастают, образуя конидии (рис.220, к), попадающие с помощью ветра на листья барбариса; тут они прорастают, пуская в лист ростковые трубочки и образуя мицелий, быстро распространяющийся по листу и образующий, в конце концов, споры, известные под названием эцидиоспор. Эти споры располагаются рядами в эцидиях — в чашеобразных полостях на нижней стороне листа (рис.221), образующихся под влиянием их роста. Тщательно рассматривая тонкий срез листа, мы замечаем, что эцидиоспоры сидят длинными цепочками на коротких ножках (рис.222). Попадая на листья злаков, эцидиоспоры прорастают и дают мицелий, пронизывающий ткани листа и образующий впоследствии уредоспоры и телейтоспоры. На верхней поверхности листа барбариса попадаются меньшие по размерам полости, выполненные тонкими ниточками, несущими споры; их роль не выяснена.
      Мы видим, что в разные времена года ржавчина пшеницы принимает три различные формы — уредоспор летом, телейтоспор осенью и эцидиоспор на барбарисе весной. В прежнее время не знали, что все это — формы годного и того же гриба, и каждую из них описывали в качестве самостоятельного рода. Открытие известной связи между барбарисом и ржавчиной пшеницы впервые было сделано благодаря практическим наблюдениям; заметили, что пшеница сильнее страдает от ржавчины, когда она растет с подветренной стороны от барбариса. Впоследствии этим вопросом занялись ботаники, тщательно проследившие эти соотношения и пришедшие к выводу, что эцидиоспоры являются необходимой стадией в истории развития гриба. Прежде затруднялись объяснить тот факт, что ржавчина развивается и в отсутствии барбариса, но теперь мы знаем, что в некоторых случаях, по крайней мере, уредоспоры могут перезимовывать и весной наново заражать пшеницу; кроме того, споры ржавчинных грибов могут переноситься ветром на многие сотни километров. Несомненно, однако, что телейтоспоры могут заражать только барбарис, но не пшеницу.
      Уредоспоры ржавчины пшеницы с легкостью заражают ячмень и обратно; но овса они, невидимому, не могут заразить (не возможно и обратное заражение). Ржавчина овса является, вероятно, самостоятельным видом, хотя она во всех отношениях близко напоминает ржавчину пшеницы и проходит стадию эцидиоспор на барбарисе. То же самое относится, вероятно, к ржавчине ржи; она, повидимому, не может развиваться на других злаках.
      Бурая ржавчина (Puccinia dispersa), появляющаяся на листьях пшеницы, своим видом очень похожа на черную ржавчину; стадия эцидиоспор этого грибка протекает на воловике (Anchusa) и синяке (Echium), а также других представителях семейства бурачниковых; уредоспоры ее легко перезимовывают. От этой ржавчины, повидимому, отличается бурая ржавчина на листьях ржи: ее уредоспоры успешно перезимовывают лишь на юге.
      Бурая ржавчина овса (Puccinia lolii) встречается исключительно на листьях овса. Она напоминает бурую ржавчину пшеницы. Стадия эцидиоспор протекает на крушине (Rhamnus).
      Метод для наблюдения прорастания эцидиоспор или уредоспор очень прост: надо поместить совершенно свежие споры в висячую каплю воды. Так же поступают и с телейтоспорами, но их необходимо сохранять в течение зимы, так как они прорастают только весной. Эти опыты с прорастанием не всегда удаются, но ими стоит заняться.
      Для того чтобы с помощью уредоспор вызвать заражение, надо вырастить летом пшеницу в горшках; когда листья достигнут 8—10 см в длину, возьмем свежий лист пшеницы, обильно покрытый уредоспорами, зажмем его между двумя растущими листьями и свяжем их вместе так, чтобы они по всей поверхности соприкасались с зараженным листом: таким способом обеспечивается проникновение уредоспор на растущие листья, и они предохраняются от высыхания. Чем больше влажность воздуха, тем лучше; поэтому полезно прикрывать растения бумажными мешками (или, еще лучше, стеклянными колоколами, если их можно достать).
      Обыкновенная ржавчина мальвы (Puccinia malvacearum, встречающаяся повсеместно на мальвах и штокрозах) может служить примером ржавчины, весь цикл развития которой, в противоположность ржавчинам злаков, протекает на одном и том же растении: она образует одни только телейтоспоры, которые легко прорастают в воде и могут быть использованы для опытов с заражением (можно поместить между двумя связанными вместе листьями каплю воды, содержащую споры, или лее зараженный лист, как указано выше).
      Ежегодный убыток, причиняемый в США ржавчинами злаков, исчисляется суммой, значительно превышающей 18 миллионов долларов.
      Примером мучноросяного грибка нам может послужить обыкновенная мучнистая роса сирени(Microsphaera alni, встречается также на ольхе, крушине, калине, оерезе и других деревьях). Мицелий появляется на поверхности листа в виде беловатого налета (соскоблим кусочек его, перенесем в каплю слабого спирта и рассмотрим под микроскопом). Через некоторое время на мицелии тут и там появляются черные точки, видимые простым глазом. Возьмем несколько и рассмотрим под микроскопом: общий вид одной из них изображен на рис.223. Очень характерны длинные ветвистые придатки на черных округлых образованиях, так называемых перитециях, которые держатся на них, как на якорях. Надавим на покровное стеклышко резинкой для карандаша, пока не лопнут некоторые из черных образований; тогда мы увидим споровые сумки, содержащие по четыре и больше спор.
      Мучноросяные грибки широко распространены как на диких, так и на культурных растениях и причиняют много вреда. Отметим мучнистую росу винограда, так называемую «мильдью», с которой виноградарям приходится вести упорную борьбу, опрыскивая листья его бордоской жидкостью, и мучнистую росу крыжовника (Sphaerotheca mors uvae), занесенную в Европу из Америки и почти уничтожившую из отверстия, образовавшегося от надавливания, выходят сумки со спорами (аски). лет ВСЮ культуру этого кустарника. Хотя эти грибки и не проникают особенно глубоко в листья, но поглощают их питательные вещества с помощью коротких высасывающих органов, врастающих в клетки эпидермиса сквозь кутикулу. Теплая сырая погода особенно благоприятствует их развитию; в сухие годы их наблюдается гораздо меньше.
      Значительную часть убытков, причиняемых растительными болезнями, можно предупредить такими простыми мерами:
      1. Опрыскивание и обсыпание химическими препаратами (бордоской смесью, серой и др.), не причиняющими вреда растению.
      2. Уничтожение пораженных растений или их частей с помощью сжигания, чем достигается уничтожение и спор. Болезни часто ютятся на сорных травах, диких злаках и т. п., вдоль дорог, по межам, под заборами и т. д., поэтому всю эту растительность надо истреблять самым энергичным образом,
      3. Применение соответственного севооборота в случае болезней которые могут гнездиться в почве; этим достигается отмирание их зародышей в промежутках между посевами. Растения, зараженные такими болезнями, следует сжигать.
      4. Дезинфекция семян, зернохранилищ, молотилок и т. п.
      5. Внимательное отношение к ранам, к поранениям, образующимся при обрезке и т. п. Их надо повторно замазывать, чтобы предупредить проникновение болезнетворных агентов.1
      1 В СССР имеется крупный Всесоюзный институт защиты растений (ВИЗР) с сетью отделений по всему Союзу, изучающий болезни и вредителей сельскохозяйственных растений и меры борьбы с ними. В социалистическом земледелии борьба с вредителями проводится в таких масштабах и с такой исчерпывающей полнотой, какие совершенно недоступны в индивидуальных хозяйствах. Прим. перев.
      Подробнее о болезнях растений см.: А. А. Ячевский, Краткий очерк микологии в применении к фитопатологии, Одесса, 1912: А. С. Бондарцев, Болезни культурных растений и меры борьбы с ними, изд. 3, л., 1931; Н. А. Наумов, Болезни садовых и овощных растении с основами общей фитопатологии, изд. 2, М.—Л., 1934.
     
     
      ГЛАВА X
      ОБРАЗОВАНИЕ НОВЫХ РАСТИТЕЛЬНЫХ ВИДОВ
     
      Еще не так давно самые лучшие томаты были настолько мелки, безвкусны и полны семян, что совершенно не годились в пищу; в то время их называли «амурными яблоками» и разводили исключительно как диковинку. Замечательные по своей технической годности разновидности, существующие в настоящее время, все были созданы человеком за одно поколение.
      Впрочем, и все остальные разводимые человеком культурные сорта растений достигли настоящего своего вида лишь благодаря громадной работе, произведенной над ними человеком.
      Как это было сделано, можно хорошо видеть по работе Бербэнка над сливами. Он начал с того, что тщательно изучил различные сорта слив, имевшиеся на его родине и в других странах, с целью установить их индивидуальные особенности и возможность улучшения. Затем он скрестил американские, японские и европейские сорта и отобрал для дальнейших опытов наилучшие из полученных помесей, уничтожив остальные. Результаты получились прямо необычайные; вкратце они сводятся к следующему.
      1. Были достигнуты всевозможные переходы в окраске кожицы и мякоти, от чистого золотисто-желтого цвета до густейшего кроваво-красного. В изобилии появились пятнистые и пестрые формы.
      2. Оказалось, что форма вариирует в такой же степени, как и окраска. Так, например, «яблочная» слива имеет величину, форму и общий вид яблока; другие сорта походят на грушу, поставленную вверх ногами, причем представлены и все промежуточные формы.
      3. Возникающие вновь вкусовые отличия и ароматы настолько разнообразны, что не поддаются классификации. Один сорт сливы вкусом своим в точности напоминает грушу, другие ближе к банану; всевозможные степени сладости и кислотности оказываются налицо. Ароматом сливы походят то на ананасы, 282
      на яблоки; есть сорта, нескольких плодов которых достаточно чтобы наполнить благоуханием целую комнату.
      Г 4 размеры плодов оказались увеличенными до 7—8 см в длину и 6 см в поперечнике. Рис.224 наглядно показывает, что гибрид иногда может превосходить величиной каждого из родителей. В данном случае родителями являются американская слива (Prunus americana), изображенная справа, и японская слива (Primus triflora), изображенная слева. Среди гибридов, появившихся в первом поколении после скрещивания, до какого бы то ни было отбора, находился экземпляр, изображенный в середине рисунка. Другой крайне интересной иллюстрацией этого положения может служить «гигантская слива», имеющая около 7 см в длину; она является результатом скрещивания между французской (рис.229) и одной из европейских слив, имеющей около 4,5 см в длину, и достигла своих настоящих громадных размеров благодаря длительному отбору; следовательно, она обязана своей величиной скрещиванию совместно с селекцией. Другой потомок французской сливы, так называемая сахарная слива (рис.225), не только гораздо крупнее, но созревает месяцем раньше и еще более сладка, чем родитель: она содержит до 24% сахара, что составляет одну четверть общего веса свежего плода. Это было достигнуто исключительно путем отбора, без всякого скрещивания. Приведенные три примера прекрасно иллюстрируют различные способы увеличения размеров плодов.
      5. Сезон созревания слив был значительно продлен, благодаря формированию разновидностей, созревающих месяцем раньше самых ранних из старых разновидностей, и, с другой стороны, разновидностей, держащихся до декабря. Получение ранних и поздних сортов очень ценно.
      6. Оказались возникшими некоторые разновидности, которые, повидимому, являются морозостойкими. Даже тогда, когда лепестки и молодые листья замерзают и отмирают, тычинки и пестики продолжают выполнять свои функции, и деревья приносят полный урожай плодов. Были получены также и ряды разновидностей, отличающихся огромной производительностью в тех случаях, когда старые отказывались давать урожай. Многие из них, привитые в крону взрослых деревьев, начинают обильно плодоносить уже на третий год; другие с легкостью переносят перевозку водным путем на дальние расстояния. Были получены, кроме того, сорта, которые остаются на дереве от б до 9 недель, не подвергаясь порче даже в жаркую погоду; в этом их большое преимущество перед многими более старыми сортами, которые приходится снимать немедленно по их созревании.
     
      Многие из этих новых сортов слив оказались приспособленными к климатам и условиям существования, в которых сливовые деревья до сих пор не могли произрастать. Замечательным примером может послужить улучшенная приморская слива (рис.226), возникшая от скрещивания приморской сливы (Ргиnus maritima) с одной из американских слив (Primus americana) Приморская слива является дикой разновидностью, растущей вдоль морского берега в виде низкого раскидистого кустарника около метра высоты с темноокрашенными, мелкими, горькими плодами (рис.226), представляющими известную ценность разве только для консервирования. Преимущество этой сливы в том, что она может расти во всяких местообитаниях, преуспевая и на сухом песке и в сырой почве болот, индифферентно относясь к холоду и морозу и отличаясь удивительной плодовитостью.
      Путем скрещивания и отбора хорошие качества обоих родителей были удержаны, а плохие устранены. Так называемая улучшенная приморская слива настолько обильно плодоносит, что за плодами почти не видно веток, как это показывает фотография (рис.227), изображающая ветку в метр длиной. Плод изображен на рис.226 в естественную величину. Он окрашен в густопурпуровый цвет с белыми крапинками, мякоть его темножелтая, а косточка не крупнее вишневой. Это прекрасный сорт с необычайно нежным ароматом, без малейшего следа горечи, отличающей приморскую сливу. Он не боится мороза, растет и плодоносит при самых тяжелых почвенных и климатических условиях и дает обильный урожай даже в тех случаях, когда разведение слив казалось невозможным.
      На интересные возможности указало скрещивание слив с другими плодовыми деревьями. Произведено было скрещивание сливы с вечнозеленым вишневым деревом, обещающее привести к поразительным результатам. Еще интереснее помесь сливы и абрикоса, полученная после многих неудачных попыток тем же Бербэнком (рис.228). Она походит на абрикос, но имеет более яркую окраску и покрыта очень нежным шелковистым пушком; косточка в одних случаях напоминает абрикосовую, в других сливовую; лист является промежуточным между листьями родителей. Аромат и вкус оригинальны и необычны; все вместе взятое дает замечательный и прекрасный плод.
      Не довольствуясь сделанным, Бербэнк задался целью создать сливу без косточки. Исходя из мелкой, неплодовитой разновидности с плодом величиной с вишню, но с косточкой, не покрывавшей целиком семени, он получил помесь ее с французским черносливом и до тех пор отбирал потомство, пока не получил новую разновидность сливы, все представители которой дают плоды хорошего размера с хорошим вкусом, красивым видом и отсутствием косточки. В середине плода на месте косточки у них находится полость, внутри которой лежит более или менее хорошо развитое семя. Некоторые семена имеют нормальную величину и форму, другие более или менее уродливы и недоразвиты, а известный процент плодов не содержит ни косточки, ни семени. На рис.229 мы видим в середине нижнего ряда одну из таких слив, разрезанную поперек; она содержит вполне развитое семечко; у другого экземпляра, изображенного слева, от семени остался один лишь недоразвитой комочек. Бербэнк считает нежелательным, хотя и вполне возможным, создание разновидности без семени, так как семя придает вкус и аромат вареной сливе.
      Все эти удивительные результаты, представляющие собой лишь часть — и даже меньшую часть — достигнутого одним человеком в несколько лет труда, дают нам прекрасную иллюстрацию того, что возможно сделать в области создания растительных помесей. Метод, с помощью которого были получены все эти результаты, крайне прост: в основе его лежат два процесса — изменчивость и отбор. Ознакомимся с ними поближе.
      Известно, что всякое растение проявляет некоторую изменчивость (в силу чего нет двух вполне схожих растений или хотя бы листьев); установлено, что изменчивость эта подчинена известным законностям. Она не только ограничивается некоторыми пределами, но существует еще средняя форма или тип, вокруг которого группируются уклонения. Диаграмма поможет нам выяснить это положение. Если мы подсчитаем число лучевых цветов1 у большого числа головок нивяника,
      1 Лучевые цветы белые краевые цветы, называемые обыкновенно лепестками».
      так называемой «полевой ромашки» (Chrysanthemum), — мы найдем, что оно вариирует, скажем, между пятью и тридцатью семью. Если рассортировать головки по группам, кладя в первую группу все экземпляры с пятью лучевыми, цветами, во вторую — с шестью и т. д., мы увидим, что растение с двадцатью одним лучевым цветком составляет наибольшую по размерам группу. Если мы вслед за тем нанижем соцветия каждой группы на прямую проволоку так, чтобы они образовали вертикальные столбцы, мы получим ряды, изображенные вертикальными линиями на рис.230. Самый высокий столбик — это тот, который содержит ромашки с двадцатью одним лучевым цветком, и в обе стороны от него величина столбиков уменьшается: крайние места занимают самые маленькие — те, в которых собраны экземпляры с пятью и с тридцатью семью лучевыми цветками. Если соединить линией верхушки столбиков, получится кривая очень характерной формы. Исследования показали, что какое бы свойство организма мы ни изучали таким способом, мы всегда получим кривую такого же характера (кажущиеся исключения составляют односторонние и двухвершинные кривые). Таким образом эта кривая приобретает большой интерес, в особенности благодаря тому, что она может быть выражена математической формулой, и что, следовательно, изменчивость подчиняется известным математическим законностям. Математическое или статистическое исследование изменчивости составляет важную отрасль биологии.
      Отметим, что кривая, изображенная на рис.231, указывает на эволюцию разновидностей в сторону увеличения числа лучевых цветков, так как в нее входит больше особей, числом лучевых цветков превышающих средний тип, чем наоборот. Кривая, представленная на рис.232, означает расщепление разновидности на две формы — одну с тринадцатью и другую с двадцатью одним лучевым цветком.
      Разобранные нами изменения, или вариации принадлежат к наиболее обычным и могут быть названы флуктуирующими (т. е. колеблющимися, тек как они колеблются вокруг среднего типа), в отличие от внезапных изменений, или скачков (например атавизмов и появления уродливостей), которые появляются лишь от времени до времени и представляют собой внезапные и на первый взгляд неподчиняющиеся определенным закономерностям отклонения от типа; флуктуирующие же изменения совершаются повсеместно и у всех растений У персикового дерева, например, иногда образуются ветви, несущие одни только гладкие персики; это и будет внезапной вариацией. Если срезать такую ветвь и употребить ее в качестве отводка, она даст дерево с гладкими плодами. Одна из ветвей этого дерева может дать при случае обыкновенные персики; такое возвращение к первоначальному состоянию носит название атавизма, или возврата и может встречаться также у растений, которые, по имеющимся у нас данным, и не возникли в качестве внезапных вариаций. Если, как в нашем примере, внезапное изменение берет начало от одной единственной почки на растении, оно получает название почечной вариации. Разнообразные махровые розы, многие виды хризантем, многие пестролистные растения и т. д. возникли таким образом. Термин «внезапные вариации» применяется обыкновенно к почечным вариациям, но не ограничивается ими одними. Его можно применять к любому случаю внезапного изменения. Термин «уродливость» употребляют обыкновенно для обозначения внезапного изменения, носящего характер ненормального развития; например, когда стебель делается плоским и веероподобным, как у петушьего гребешка, или когда края листа срастаются, придавая ему форму кувшина, что Нередко случается у различных растений. Внезапные изменения передаются иногда по наследству, иногда нет. Как мы увидим дальше, наибольшее значение придает им де-Фриз.
      Всякий, кто хочет получить улучшенную разновидность растения, должен быть настороже и вовремя захватывать всякое изменение, независимо от того, является ли оно обыкновенной флуктуацией или же внезапным изменением. Большей частью сохраняют только имеющие практическое значение отклонения, но если даже таковые и не возникают, растениевод может продолжать культивировать наиболее изменчивые особи в надежде на то, что со временем появятся благоприятные изменения.
      Вариируя условия культуры и климата (описанные в главе VIII), растениевод имеет возможность производить изменения в желаемом направлении или, как говорится, перестраивать исходный тип. Некоторые растения с большой легкостью реагируют на воздействия извне, другие же нет. В общем, однако, процесс этот, по сравнению со скрещиванием, томителен и малоценен.
      Путем скрещивания растениевод может вызывать почти бесконечные изменения и в то же время направлять их в желательном для него смысле. Скрещиванием, как мы знаем, называется опыление растения пыльцой с другой разновидности или вида. Продукт скрещивания носит название гибрида.
      Гибрид может походить на обоих родителей или же носить промежуточный характер. Последнее наблюдается чаще всего и может проявляться в смешении признаков, когда, например, от скрещивания красного цветка с желтым получается пестрый цветок с рядом расположенными красными и желтыми пятнами; или же промежуточность может сказываться в сочетании признаков, причем в нашем случае образуется цветок, однородно окрашенный в оранжевый цвет; или же, наконец, признаки могут одновременно смешиваться и сочетаться, образуя оранжевые лепестки с красными и желтыми крапинками.
      Нередко гибрид походит на одного из родителей гораздо больше, чем на другого; иногда он бывает наделен признаками только одного из родителей.
      Очень часто гибрид оказывается более крупным и более мощным, чем оба родителя. Хороший пример приведен на рис.224. Другой пример представляет нивяник (рис.233), в котором искусно скомбинированы различные родительские свойства. Этот нивяник представляет продукт скрещивания обыкновенного полевого нивяника (выбранного из-за обильного его цветения) с одним из европейских видов (выбранным из-за величины и мощности цветов) и с одним японским видом нивяника /выбранным за особенно яркобелый блеск лепестков). Гибрид оказался крупнее своих родителей, и путем отбора получены были цветы, достигающие при хорошем уходе 15 см в диаметре (см. гибрид и его американского родителя на рис.233: английский и японский родители имеют приблизительно ту же величину, как и американский). При этом скрещивании все хорошие родительские свойства были удержаны, а плохие устранены.
      Гибрид отличается большой выносливостью, обильным и продолжительным цветением: он цветет в продолжение всего периода вегетации (в Калифорнии почти круглый год). Крупные белые цветы поднимаются каждый раз на отдельном стебельке, от 60 до 90 см длиной; они очень хороши для резки и остаются свежими недели две после срезания. Лепестки обладают особой белизной и блеском японского родителя. Сверх того, растение это многолетнее, и цветение с каждым годом делается все более и более обильным.
      Не довольствуясь одним только увеличением размеров и продуктивности, Бербэнк стремился получить также и новые формы лучевых цветков. Среди возникших гибридов были и формы, изображенные на рис.234. Подвергнув их отбору, он получил несколько видов, близких по форме к хризантемам. Повторный отбор привел к образованию махрового сорта, изображенного на рис.235. Сорта эти размножаются при помощи отводков, так что удержание признаков не представляет особенного труда. Таким путем простая сорная трава за короткий промежуток в несколько лет была превращена в великолепное украшение для сада.
      Одним из самых поразительных свойств гибридов является их склонность к широкой изменчивости. Рис.236 и 237, воспроизводящие различные формы листьев и стеблей гибридов ежевики полученных из семян, взятых с одного и того же растения, Услуживают самого пристального внимания (цвет стебля так же изменчив, как и форма его); присмотримся, какие точки расхождения можно отметить в данных образцах? Родительские формы в этом случае не указаны, но по рис.238, изображающему листья гибридов двух видов мака, можно ясно проследить влияние родителей и отметить, каким образом их признаки комбинируются, выливаясь в крайнее разнообразие форм. Эти листья были взяты с растений, растущих рядом на одной и той же грядке в саду Бербэнка.
      Попробуем изучить гибриды, растущие в наших садах, например у «анютиных глазок» и т. п. и постараемся установить, изменчивы ли они.
      Опыты Бербэнка с бобами показывают, какие практические затруднения создает склонность к изменчивости. От скрещивания бобов с красными плодами и белыми семенами с огородным сортом, отличающимся красными плодами с белыми полосками и красными с белыми семенами, получено было одно единственное семя: его посадили, и оно дало растение с плодами промежуточной окраски, семена же сплошь черные. Будучи посеяны в свою очередь, они дали удивительно разнообразное потомство: наряду с огородными бобами, достигшими 6 м в вышину, получились низкие кустовые сорта; были экземпляры, стелющиеся по земле и всего сантиметров в 10—15 высотой; в некоторых случаях плоды этих последних были длиннее всего растения. Бобы поражали своим разнообразием, а семена размерами, формой, цветом и отметинами представляли все известные сорта.
      Проф. Бэлей сообщает о подобном же опыте с тыквою, в котором семена с одного растения дали 110 сортов, достаточно различных между собой. Такие гибриды являются крайне изменчивыми типами, практически не поддающимися какой-либо фиксации.
      Успешное комбинирование свойств различных растений при скрещивании требует исключительного умения и критического отношения. Так, например, скрещивание разновидностей слив и отбор наилучших из них может показаться, на первый взгляд, сравнительно простой задачей. Но в действительности число возможных комбинаций так велико и продукты их так невероятно разнообразны, что необходимо уметь прибегать к сокращенным методам. Другими словами, растениевод, чтобы не тратить времени на бесполезны опыты, должен быть в состоянии судить заранее о результатах скрещивания тех или других растений. Тут-то и открывается поле для гениальной проницательности, основанной не только на опытных познаниях, но и проникновений в законы наследственности и изменчивости и на правильном понимании философии природы. Кроме того перед работающим должна стоять ясно намеченная цель, к которой он непременно стремится и от которой не отступает; настойчивое преследование определенной цели является самым надежным путем к успеху.1
      1 В СССР мы имеем яркий пример работы по выведению новых сортов растений с выявлением всех тех качеств исследователя, о которых говорит Остергаут, — выдающегося таланта, проницательности, исключительного упорства в достижении поставленной цели; таким примером является работа И. В. Мичурина. Работавший в дореволюционное время в одиночестве, без средств, без какой-либо поддержки со стороны государства, Мичурин лишь в Советском Союзе получил признание и все возможности для своей научно-практической работы по выведению новых сортов плодовых растений. Начав одиночкой, он кончил свой жизненный путь главой крупного селекционно-генетического института его имени в г. Мичуринске.
      См. книгу: И. В. Мичурин, Итоги шестидесятилетних работ, 1934. Прим, перев.
     
      Методы скрещивания не составляют тайны. Возьмем для примера метод, каким пользовался Бербэнк при опылении слив. Приблизительно за день до скрещивания надо тщательно собрать цветы, служащие источником пыльцы, извлечь эту последнюю и перенести ее в прохладное место. С дерева, на которое будут действовать пыльцой, удаляют большую часть цветов, чтобы обеспечить развитие оставшихся и чтобы не пришлось следить за слишком большим числом их. Затем препарируют оставшиеся на дереве цветы, отрезая у них лепестки вместе с тычинками (рис.239). Сравнивая с рис.157, нетрудно видеть, какая часть цветка удалена. Пестики с рыльцами остаются нетронутыми и свободно выставляются из цветка. Все это проделывается до раскрытия бутонов. Бербэнк находит, что время, когда впервые слышится в деревьях гудение пчел, является наиболее подходящим для опыления, так как рыльце находится тогда, невидимому, в наиболее восприимчивом состоянии. Для перенесения пыльцы опускают в нее палец и касаются им рылец. Затем предоставляют дерево самому себе: пчелы не посещают цветов, так как отсутствуют привлекающие их лепестки, а если бы они явились, то не нашли бы себе опоры в цветке. Таким образом опасность занесения чужой пыльцы сравнительно мала. (В тех случаях, когда необходимо в точности знать происхождение пыльцы, можно покрывать цветы мешками, как это описано на стр. 195; для практических целей этого, в большинстве случаев, не требуется.)
      Перенесение пыльцы не всегда ведет к завязыванию плода. Если родители принадлежат к очень несхожим видам, плод не завязывается совсем; если же иногда завязывание и наступает, то очень редко, приблизительно один раз на тысячу. Иногда плод образуется, но по созревании в нем не оказывается семян или же получаются семена нормального вида, но неспособные к прорастанию. Или, наконец, семена прорастают, но молодые растеньица настолько слабы, что не могут быть выращены. Даже в благоприятных случаях не все цветы приносят семена, но уже нескольких хороших семян достаточно для начала.
      С дерева тщательно собираются и высеиваются все полученные семена: как только они взойдут, наступает момент критического отношения со стороны растениевода. По листве он может судить заблаговременно о том, каков будет плод, и сэкономить таким образом время и труд, поддерживая существование лишь самых обещающих экземпляров. Чтобы ускорить плодоношение, растеньица, достигшие 10—15 см, срезают близко к земле и прививают их к другим деревьям; в этих условиях они часто начинают цвести на третий год своей жизни. Когда появляются цветы, на очередь становится новый важный вопрос: переносить ли на них пыльцу с такого же гибрида или с одного из родителей или же с другой разновидности? Здесь снова открывается поле для величайшего умения и суждений, поднимающихся в своих высших проявлениях положительно до гениальности и приводящих за короткий промежуток в несколько лет к результатам, которых с меньшим умением нельзя было бы достичь в течение целой жизни. Хороший растениевод судит о характере растения, как хороший психолог о человеческом характере — частью по видимым признакам, частью интуитивным постижением более тонких различий, которые с трудом можно передать словами и которые могут остаться совершенно незамеченными обыкновенным наблюдателем.
      Когда появляются плоды, их тщательно исследуют, сравнивают и испытывают: семена самых лучших сохраняют, остальные уничтожают; на тысячу или более приходится один-два плода, которые выдерживают строгое испытание, применяемое к ним. Их семена высеивают и лучшие из них снова подвергают отбору. Таким образом продолжают неопределенно долго, пока не получится желаемая разновидность или пока не сделается очевидным, что нельзя ожидать хорошего результата: в этом случае уничтожают все растения, и работа многих лет кончается ничем.
      Вполне очевидно, что гибридизация со всеми ее удивительными результатами является только началом растениеводства. Задача ее в том, чтобы вызвать изменения. Овладеть этими вариациями и направить их на правильный путь, усиливать хорошие и подавлять нежелательные свойства, вплоть до достижения идеала, — в этом задача отбора или селекции.1
      Если растения могут размножаться отводками, черенками, луковицами или другими вегетативными частями,2 однажды достигнутый результат легко удерживается, так как растения, размножающиеся таким образом, прочно удерживают и повторяют свойства родительского растения. Совсем иначе, однако, обстоит дело с растениями, размножающимися семенами: после того как путем отбора достигнут намеченный результат, предстоит еще тем же путем закрепить или фиксировать его так, чтобы приобретенные свойства прочно передавались семенами по наследству.
      1 Чем труднее скрещивание, тем больше экземпляров надо брать для опыта. Так, Бербэнку удалось очень трудное скрещивание табака с петунией, благодаря тому, что он оперировал с большим количеством растений.
      2 Например листьями, корневищами, корнями, клубнями и т. д.
     
      Для достижения нашей цели мы должны воспользоваться склонностью растения к изменчивости.
      Когда желательная форма выведена, та же склонность растения к изменчивости может изменить ее, если отбор не окажется в состоянии подавить эту склонность и закрепить таким образом выведенный нами тип. Мы можем делать это в широких пределах, но не настолько, чтобы уничтожить необходимость в непрерывном отборе. И часто проходят года раньше, чем удается окончательно закрепить достигнутый уже результат и выпустить новую форму в стойком виде.
      Широкие перспективы, открываемые селекцией, хорошо выясняются на примере полученных разновидностей кукурузы, над которой работали на Иллинойской опытной станции профессора Гопкинс и Шэмель. Эти опыты указывают в то же время на важное значение основательного знакомства с растением и скрытыми в нем возможностями, соединенного со знанием различных возможных направлений, по каким надо вести улучшения, чтобы они соответствовали требованиям рынка. Предположим, действительно, что нам надо создать улучшенную разновидность кукурузы. Мы имели бы возможность вести улучшения в одном из следующих направлений:
      1. Повышенная производительность. На обыкновенном кукурузном поле один хорошо развитой початок на растении означает сбор приблизительно в 40 ц с 1 га, два початка дают около 80 ц, три — 120 ц. Между тем в Иллинойсе, где усиленно занимаются разведением улучшенных сортов кукурузы, нашли, что на растение приходится в среднем более двух стеблей, способных давать хорошо развитые початки; и все-таки средний сбор с гектара оказывается только около 20 ц. Это зависит частью от того, что известная доля стеблей остается бесплодной, частью от плохого и слабого развития початков; в этих направлениях и намечено было улучшение кукурузы. Оказалось между тем, что бесплодный стебель дает больше пыльцы, чем плодоносящий, так как его силы не тратятся на образование початка; поэтому такая пыльца оплодотворяет большее число растений, чем пыльца с плодоносящего стебля, и в результате тенденция к бесплодности непрерывно возрастает. Очевидно, первым долгом надо было пройти по полю, отыскать бесплодные стебли и отрезать у них метелки до высыпания пыльцы. Таким образом процент бесплодных стеблей был бы сразу заметно понижен.
      Другой насущной мерой являлся отбор семян с наилучших початков. Для правильного выполнения этой задачи необходимы умение и опыт. Нужно принимать во внимание не только размеры и форму початка, но и полноту его, особенно к концу развития, вес и цвет зерен и самого початка, число, величину и форму зерен и многое другое.
      Недостаточно подвергнуть отбору лучшие початки; необходимо еще знать, какие из отобранных початков могут в наивысшей степени передать свои положительные свойства, другими словами, необходимо установить так называемый процент наследственности1 (т. е. процент потомков, наследующих желаемые признаки). С этой целью высевают семена с каждого початка отдельным рядом, благодаря чему легко сравнить между собой потомства различных экземпляров. Бесплодные стебли и отпрыски удаляют до появления метелок. Так как пыльца разносится ветром километра на полтора, ясно, что следует хорошо уединить опытное поле от соседних полей, которые могли бы испортить опыт. Семена для посева следующего года отбирают затем из рядов, давших, по всесторонней оценке, наилучшие результаты.
      1 Процент наследственности является одним из главных элементов отбора и весьма часто упускается из виду растениеводами.
     
      2. Качество. 20 кг кукурузы содержат 12,5 кг сухого крахмала, 2,4 кг клейковины, 1,7 кг отрубей или шелухи, 2 кг зародышей с 40% масла, 1,4 кг воды и растворенных в ней веществ.
      Которую из этих составных частей надо усилить, чтобы повысилось качество кукурузы? Можно бы попытаться повысить процент масла,1
      1 Это масло представляет значительную ценность как составная часть «искусственного каучука», имеющего приложение в электротехническом деле; оно играет особенную роль в виду уменьшения мировых запасов каучука. Масло употребляется также как смазочное средство, для фальсификации оливкового масла, затем в производстве мыла, красок и т. д.
     
      так как это наиболее ценная составная часть. Иллинойской опытной станции за шесть лет удалось поднять содержание масла с 4,7% приблизительно до 7%. При этом методе впервые применили строгий химический контроль почат-, ков и селекционирование лучших из них. Впоследствии оказалось, что для практических целей можно обойтись без химического анализа: так как большая часть масла приходится на долю зародыша, надо только отбирать семена с самыми крупными зародышами. С другой стороны, кукуруза с меньшим содержанием масла требуется в качестве корма для свиней, так как она образует более твердое и плотное сало. Опытной станции удалось путем селекции понизить содержание масла ниже 2%. Таким образом в зависимости от требований приходится стремиться к повышению или понижению содержания масла в кукурузе.
      По тому же способу пытаются повысить количество белковых веществ в кукурузе, если она предназначается в пищу, и понизить его, если она идет на добывание крахмала. Работающим на станции удалось в шестилетний срок поднять количество белков с 10,92 до 16% и уменьшить его в такой же промежуток времени до 6,66%. Здесь опять-таки оказалось более практичным пренебречь для обычных целей химическим анализом и отбирать те семена, у которых белая крахмалистая часть вокруг зародыша — в зависимости от цели — наиболее или наименее развита: дело в том, что белок почти весь заключен в зародыше и роговой наружной части семени, тогда как крахмал практически весь находится в расположенном между ними белом слое.
      3. Величина, форма, цвет ит. д. Некоторые из упомянутых уже пунктов подошли бы и под этот заголовок; мы можем добавить, что станция пятилетним отбором удлинила стебель на 60 см; ей удалось даже удлинять или укорачивать, расширять или суживать початки и изменять в ту пли другую сторону их положение в смысле высоты на стебле. Дальнейшие изменения во внешнем виде кукурузы, если бы они оказались желательными, могли бы быть произведены почти в безграничных пределах.
      Цвет семян имеет некоторое значение, так как иногда требуется золотисто-желтая мука, иногда — чисто белая; кроме того, при изготовлении белой муки белые початки предпочитаются красным, так как куски последних могут окрашивать муку. Для получения отвара из кукурузы нужны твердые семена, с легко отделяющимися зародышами.
      Крупные початки (по одному на растении) хороши в тех случаях, когда початки очищают ручным способом. Меньшие початки (по два и больше на стебле) желательны при применении машин и употреблении початков в корм для скота.
      4. Скороспелость ит. п. Получение ранних разновидностей составляет в общем трудную задачу. Два свойства должны быть обеспечены: во-первых, устойчивость, т. е. сопротивляемость морозу, внезапным переменам погоды и т. п., во-вторых, способность давать зрелые плоды в более короткий промежуток времени. Несмотря на то, что это трудно осуществимая комбинация, пояс кукурузных посевов с начала двадцатого века быстро передвигался к северу. Первоначально родиной кукурузы была Центральная Америка; теперь она культивируется в стране Великих Озер; путь этот, связанный с увеличением стойкости и способности к быстрому созреванию, пройден кукурузой лишь благодаря тому, что человек занялся отбором.
      5. Приспособление к особым местообитаниям или условиям. Имеются тысячи гектаров земли, на которых кукуруза вследствие чересчур большого количества солей в почве не может произрастать. Однако на той же почве отлично удается сахарная свекловица. Почему бы не развести расу кукурузы, терпимую по отношению к солям? Большую ценность имела бы также раса кукурузы, хорошо сопротивляющаяся засухе.
      6. Сопротивляемость заболеваниям и т. п. Огромный вред приносит ежегодно головня кукурузы. Однако и в наиболее опустошенном ею поле можно отыскать несколько здоровых початков. Путем тщательного отбора их можно надеяться созвать стойкую разновидность.
     
      Всякий, кто покусился бы на улучшение кукурузы, руководствуясь старым принципом «авось да небось», мог бы случайно натолкнуться на удачу, но в общем шансы были бы против него. Чтобы быть уверенным в успехе, надо, приняв в расчет все соображения, о которых упоминалось выше, решить, какая линия улучшений является наиболее выполнимой и наиболее необходимой и, поставив перед собой определенно сформулированную цель, упорно работать над ее достижением. Чем выше умение и чем безошибочнее суждения работающего, тем скорей он достигает своей цели; в такой работе немыслимо установить какой бы то ни было предел для результатов, которые могут получиться в руках мастера.
      С экономической точки зрения растениеводство и животноводство имеют огромное значение, так как они в высшей степени способствуют созданию постоянного благосостояния и увеличению материального благополучия человечества. Трудно оценить по достоинству успешную работу наших растениеводов и животноводов.
      Вся теория растениеводства тесно связана с происхождением видов. Дарвин, искавший разрешения этого вопроса и исходивший из опыта растениеводов и животноводов, предположил, что виды в природе, так же как различные формы в саду, возникают только благодаря отбору обыкновенных флуктуирующих изменений.
      Другими словами, обыкновенное флуктуирующее изменение может быть настолько усилено отбором, что получается ясное различие между улучшенной и первоначальной формой: после отмирания всех промежуточных форм мы будем иметь уже два вида вместо одного. Дарвин1 полагал, что виды возникают таким образом как в саду, так и в природе (где борьба за существование отбирает наиболее приспособленных и истребляет остальных) и что образовавшиеся этим путем виды остаются раздельными.
      1 Дарвин считал также, что виды могут возникать и путем внезапных изменений, но этому способу происхождения их он приписывал меньшее значение (см. далее у де-Фриза).
      В 1900 году появилась еще новая теория образования новых видов, именно мутационная теория де-Фриза. Не отрицая естественного подбора, он доказывал, однако, что новые виды не образуются постепенно, как этого требует теория отбора, а возникают внезапно, причем они с самого начала являются вполне сложившимися и постоянными и не связаны с родительскими видами никакими промежуточными ступенями; поэтому, по де-Фризу, поиски «недостающих звеньев» совершенно бесполезны, так как их никогда не существовало.
      В своем саду при Амстердамском университете де-Фриз из года в год наблюдал подобный способ «происхождения видов» путем внезапных изменений, названный им мутацией. Мутации встречаются у одного из видов энотеры (Oenothera Lamarckiana, рис.240—242), который ежегодно дает начало нескольким новым видам» остающимся постоянными и совершенно обособленными и не дающим никогда форм промежуточных между собой и родительскими видами. Они возникают независимо от всех средств, считающихся обыкновенно необходимыми: не требуется большого промежутка времени; ни флуктуирующие изменения, ни скрещивание, ни борьба за существование не принимают, невидимому, непосредственного участия в их образовании.
      Разница между новым видом и родительской формой может быть велика или мала; дело не в этом, если только новые виды определенны и постоянны, или константны. Это расхождение не может быть уничтожено в культуре; самая высокая «карликовая» энотера (Oenothera nanella) всегда остается много меньше самой низкой энотеры Ламарка.
      На рис.241 мы видим лист энотеры Ламарка и рядом лист одного вновь образовавшегося из нее вида — энотеры широколистной. Этот последний не только немного короче и шире, но имеет еще вместо заостренного тупой кончик. Этот вид возник первым в культурах де-Фриза. Семена энотеры Ламарка, которые он собрал с заросшего сорной растительностью поля и посеял в своем саду, дали в первый же год, среди большого количества обыкновенных растений, три экземпляра, сильно отличавшихся от всех остальных и близко схожих между собой. Они имели более широкие и менее заостренные листья, раздутые
      цветочные почки и мелкие плоды; стебли их отличались малой вышиной, слабостью и хрупкостью; молодые листочки и почки были тесно скучены в розетки «на концах веток, благодаря чему растения сперва получили название «круглоголовок».
      Самое любопытное то, что растения эти совершенно лишены были способности производить хорошую пыльцу. Таково было происхождение широколистной энотеры; и в каждый последующий год, при посеве энотеры Ламарка, наблюдалось образование из нее широколистной энотеры. Этот и другие новые виды можно распознавать уже в стадии молодых ростков. Рис.242 иллюстрирует разницу во внешнем виде проростков энотеры Ламарка и широколистной энотеры; удивительно мелкие и бледные листья другого нового вида — Oenothera albida контрастируют с обоими первыми видами. Большинство других новых видов (их существует несколько) также можно распознавать в стадии ростков; поэтому их легко во-время пересаживать и изолировать друг от друга. Это значительно облегчает работу с пробными экземплярами и позволяет иметь дело с гораздо большим числом экземпляров, чем это было бы возможно иначе.
      Иллюстрацией идей де-Фриза служат его опыты с красным клевером. Всякий знает, что случайно попадается клевер с четырьмя и пятью листочками. Начав с растения, которое (на ряду с нормальными листьями) имело один четверной и один пятерной лист, он посадил его семена и установил, что около половины получившихся растений имело (на ряду с нормальными) четверные и пятерные листья. Де-Фриз выделил четыре наилучших растения и посадил их семена; на этот раз 80% потомства имели четверные и пятерные листья, и появилось несколько шести- и семичленных листьев. Этот процесс отбора был продолжен до тех пор, пока практически все потомство не приняло нового характера (т. е. не сделалось трех-семилистным, рис.243), который таким образом стал уже наследственно упроченным. Можно было бы предположить, что есть возможность пойти дальше в том же направлении и создать восьми- и девятилистные растения. Такая попытка оказалась, однако, бесплодной. Предел отбора был достигнут числом семь и дальше итти было нельзя.
      Существует хорошо известное уклонение или уродливость, встречающаяся у многих видов растений и заключающаяся в том, что лист более или менее листный клевер, глубоко расщепляется по длине.
      Это случается иногда и у только что описанного красного клевера и дает начало листьям с большим числом листочков (от четырех до четырнадцати). Например, пятичленный лист благодаря расщеплению может превратиться в десятичленный (рис.244). Де-Фриз относит это явление к уродливостям и считает его совершенно отличным от только что описанных четырех-, пятна шести- и семисложных листьев, которые появляются благодаря флуктуирующим изменениям и подчиняются математическим законностям. Это явление встречается редко, возникает и исчезает внезапно, не находится в постоянной связи с общим числом листьев и должно быть отнесено к внезапным изменениям или вариациям.
      Иногда попадаются листья клевера такой формы, какую мы видим на рис.245. На первый взгляд их можно было бы принять за одну из только что описанных ненормальностей. Но если мы примем во внимание, что расположение листочков в два ряда, по одному с каждой стороны черешка, то же, что и у растений, родственных клеверу, и что такое же устройство имели, вероятно, много времени тому назад и предки самого клевера, то мы можем предположить, что имеем дело с признаком, остававшимся долго в скрытом состоянии и вызванным к жизни какой-то неизвестной нам причиной. Это явление называется атавизмом, а само растение атавистом (стр. 289). Если посадить семена такого растения, в потомстве, вероятно, совсем или почти совсем не окажется атавистов. Это явление надо отнести к внезапным изменениям.
      Если бы мы нашли растение, все листья которого имели бы повышенное число листочков, например девять, и в с е потомки которого характеризовались бы тем же числом, неуклонно передающимся по наследству, и сохраняли бы его без помощи отбора, мы бы имели дело с мутацией.1
      1 Здесь приведен крайний случай. Мутация могла бы и, вероятно, сопровождалась бы флуктуирующими изменениями в числе листочков, так что не все листья были бы девятисложными, но и тип был бы налицо, и этот тип оставался бы безусловно постоянным, независимо от отбора.
      Такое растение не было найдено, де-Фриз надеялся, что оно может быть получено, и С этой целью продолжал разводить красный клевер.
      Пример клевера выясняет идеи де-Фриза относительно различного рода вариаций. Мы имеем, во-первых, обыкновенные Флуктуирующие изменения (зависящие частью или целиком от разницы в питании, создаваемой внешними условиями); во-вторых, внезапные изменения, например явления уродливости, атавизмы и т. п. (зависящие от совершенно неизвестных нам причин); их можно называть мутациями лишь в тех случаях, когда они передаются по наследству. Мутацией называется внезапное изменение, передающееся по наследству, и она одна, по мнению де-Фриза, может дать начало новому виду. Кроме того, он причисляет к мутациям действие скрещивания, считая, что новые виды могут возникать путем гибридизации и что это подтверждается хорошо проверенными примерами.
      Де-Фриз не отрицает важного значения отбора для культивируемых растений: но он настаивает на том, что действие его лишь временное и что оно прерывается вскоре по прекращении отбора. Ежегодно семеновод должен просматривать все свои грядки и удалять растения, которые не передают свои признаки по наследству или в каком-нибудь отношении отклоняются от цели; лишь таким образом можно сохранить семенной материал совершенно чистым и верным типу. И лучшее доказательство этому — то, что де-Фризу не удалось путем селекции создать настоящего вида. Всюду, где он получает константную форму, он приписывает это отбору мутаций, которые земледелец не отличает от флуктуирующих изменений. Он считает, что наши садовые разновидности возникли главным образом таким путем, так как большая часть тех, с которыми он работал, по его мнению, константны. Причина, по которой их не считают константными, та, что они обыкновенно растут рядом с родительскими формами (или другими почти родственными формами), так что происходит скрещивание и образуются гибридные семена; их высеивают, и они, в качестве гибридов, дают изменчивые формы; таким образом возникает большая путаница. Де-Фриз убедился из своих опытов, что чистая (т. е. не скрещенная) белая разновидность растений с нормально окрашенными цветами, опыленная пыльцой с собственных цветов, всегда дает одни только белые цветы и оказывается константной. Такие разновидности он считает за настоящие виды.
      Всякий, кто имеет возможность, должен пытаться подмечать внезапные изменения как в саду, так и на поле. Если удастся найти таковое, надо наблюдать за растением, защищать его бумажными мешками от скрещивания и самому переносить на него пыльцу. Чтобы проверить константность, надо собирать и высеивать семена.
      Де-Фриз дает удовлетворительный ответ противникам эволюции, утверждающим, во-первых, что виды константны и, во-вторых, что мы в состоянии были бы видеть собственными глазами процесс эволюции, если бы он происходил на самом деле. Де-Фриз говорит, что эволюция доказана, и он видел ее не однажды, а из года в год в своем саду; он предоставил семена другим ботаническим садам в различных частях света, и там наблюдалось то же явление. Семя, посаженное при Калифорнийском университете, дало около 8% мутаций, которые автор этой книги имел возможность лично наблюдать. Далее теория де-Фриза делает излишними поиски непрерывного ряда «недостающих звеньев», так как он полагает, что такого ряда никогда не существовало. Его открытия решительно доказывают, что можно экспериментально изучать эволюцию по методу, о существовании которого не подозревали до него; эти открытия ставят важный вопрос о том, можно ли контролировать эволюцию и вызывать по желанию образование новых видов. В этом направлении уже сделано несколько многообещающих опытов, которые открывают широкое поле для исследований.
     
     
      ПОСЛЕСЛОВИЕ
     
      Итак, по книге профессора Остергаута мы смогли проследить жизнь растения с момента прорастания семени и до плодоношения, когда снова появляются семена. Рядом остроумно поставленных опытов мы убедились в том, что питание растений идет по двум путям. Через корни растение получает почвенный раствор, содержащий необходимые ему соединения азота, фосфора, калия и пр.; через листья, или, вернее, через свои зеленые части, — из воздуха углерод. Мы видели, какую важную роль играет не только наличие в почве питательных веществ, но и ее структура. Мы выяснили условия успешного роста и развития растений и можем теперь более сознательно отнестись и к обработке почвы и к удобрению ее, и к поливке растений там, где необходима последняя. Большой интерес представляет и глава о работе стебля; как поднимается по стеблю вода, как накопляется крахмал, как листья и корни обмениваются необходимыми для их развития веществами, — все это выясняется перед нами с полной очевидностью. И все это мы не приняли на веру, а сами убедились в том, что это так.
      Мы смогли также, руководствуясь шестой и седьмой главами книги Остергаута, проверить на опыте значение частей цветка и особенностей плодов. Последний и притом важнейший элемент урожая — опыление цветка и развитие семени — также прошел перед нами. Но и это еще не все. После экскурсий в область тех особенностей растений, которые защищают их от разнообразных внешних повреждений, и знакомства с бактериями и паразитными грибками мы закончили нашу работу ознакомлением с новыми приемами повышения урожая путем выведения новых сортов, более приспособленных к местным условиям и более плодовитых, чем ранее нам известные.
      Известно, что В. И. Ленин в последние годы своей жизни очень заинтересовался теми достижениями земледелия, которые уже известны стали в то время по американским источникам (Гарвей), и настаивал на применении их в условиях СССР.
      В. И. Ленин не дожил до осуществления своих планов «обновления земли», и уже после его смерти была основана Академия
      Сельскохозяйственных наук его имени. Создано учреждение, выясняющее задачи культуры растений, задачи повышения урожайности. То, что Остергаут показывает нам в своей десятой главе, на примере селекции кукурузы, стало задачей целой сети научных институтов, объединяемых Ленинской академией. Было сконцентрировано огромное разнообразие сортов всех наших сельскохозяйственных растений, были проведены бесчисленные опыты скрещивания и селекции этих сортов. Была проведена планомерная и упорная борьба за чистосортные семена. Весной 1937 года была заново перестроена вся сеть, обслуживающая семеноводство и снабжающая колхозы чистосортным зерном, причем учтены и достижения академика Т. Д. Лысенко по селекции и внутрисортовому скрещиванию. Победы социалистического земледелия позволяют нам использовать последние достижения науки, и чистосортные семена должны окончательно вытеснить случайные смеси, бывшие обычным явлением в индивидуальном крестьянском хозяйстве.
      Остергаут приходит к нам с материалом и выводами, полученными на примерах из фермерского американского хозяйства. Надо использовать эти американские данные, проверив их в наших условиях и затем углубив собственными наблюдениями, собственными опытами, полученными нами самими в ходе развития нашего социалистического земледелия. Повышенной обработкой, удобрением, применением сортовых семян, повышенной заботой о растении — будем содействовать дальнейшему укреплению и развитию нашего социалистического сельского хозяйства, а с ним и всего нашего Советского Союза в его грандиозном движении вперед.
     
     
      КРАТКИЙ СЛОВАРЬ ИНОСТРАННЫХ СЛОВ И НАУЧНЫХ ТЕРМИНОВ, НЕ ОБЪЯСНЕННЫХ В ТЕКСТЕ
     
      Аггрегат — совокупность, скопление частиц в одно целое; например, в почве — комочки склеившихся между собой мелких почвенных частиц.
      Агент — действующая сила, фактор (см.). Химический агент — действующее химическое вещество, например реактив (см.)
      Азот — в свободном виде газ без цвета, вкуса и запаха, составляющий главную часть воздуха (около 80%). В химическом соединении с кислородом и водой образует азотную кислоту, с водородом — аммиак (см.)
      Аммиак, аммоний — химические соединения азота с водородом; аммиак — бесцветный газ с едким запахом; аммоний в свободном виде не получен; известен лишь в соединениях.
      Арифметическое среднее — частное от деления суммы двух или нескольких чисел на их количество; например, (2+5+11):3=6.
      Атавизм — появление у потомков признаков, свойственных отдаленным предкам и отсутствовавших в ряду близких предков.
      Атмосфера — воздушная оболочка, окружающая землю.
      Атмосферное давление — сила, с которой атмосферный воздух давит на все предметы. 1 атмосфера — давление столба воздуха на площадь в 1 кв. см.
      Атмосферные осадки — влага «сгущенные водяные пары), падающая на землю в виде дождя, града, снега и т. п.
      Аэрация — свободный доступ свежего воздуха, частая смена воздуха.
      Базальт — плотная темная горная порода; часто употребляется для мостовых и при постройках.
      Бактерии, или микробы — живые существа, распространенные везде кругом нас (в воздухе, воде, почве) и в нас самих, но настолько мелкие, что их можно видеть только под микроскопом (см.) при большом увеличении, а невооруженный глаз их совсем не различает.
      Вармировать — изменять.
      Вегетативные части — все части растения, не служащие специально для размножения, например стебель, корни, листья; противоположность — репродуктивные части (например цветок).
      Вентиляция — проветривание.
      Вертикальный — отвесный (например вертикальная линия, поверхность, вертикальное направление).
      Виноградный сахар, или глюкоза — сахар, содержащийся в соке винограда, а также в других плодах, и вообще широко распространенный в растениях.
      Водород — бесцветный газ без запаха и вкуса, самый легкий из всех газов. В соединении с кислородом образует воду. Вместе с углеродом, кислородом и азотом является важнейшей составной частью всех живых организмов.
      Галлы — наросты, вздутия на разных частях растения, образуемые некоторыми насекомыми. Пример галла — «чернильные орешки» на листьях дуба.
      Гигроскопический — легко поглощающий парообразную влагу из воздуха.
      Гипотеза — предположение, более или менее вероятное и обоснованное, но еще не достоверное. Г., достаточно проверенная и обоснованная, превращается в теорию.
      Гипс — минерал, большей частью прозрачный или белый; состоит из сернокислой извести и воды.
      Глинозем — окись металла алюминия; входит в состав глины.
      Горизонтальный — расположенный в направлении (параллельно) поверхности воды в спокойном состоянии, под прямым углом (перпендикулярно) к отвесу, к вертикальному направлению.
      Гравий — крупный песок.
      Графит — черный минерал, представляющий собой одну из разновидностей, в которых в природе встречается свободный углерод (см. также «углерод»).
      Гумус — перегной.
      Гуттаперча — вещество, близкое к каучуку, но не обладающее его эластичностью (см.), или упругостью и способное при температуре 50— 60° сохранять ту форму, которая ему придана. Получается из млечного сока некоторых деревьев, главным образом тропических.
      Дестиллироваиная вода - вода, очищенная перегонкой.
      Диаметр — поперечник круга, т. е. прямая линия, проходящая от любой точки окружности через центр круга до противоположной точки окружности.
      Диск — пластинка в форме круга.
      Диффузия (диффундировать) — 312
      перемешивание разнородных газов жидкостей (и даже твердых тел) происходящее постепенно и приводящее к образованию совершенно однородной смеси.
      Диететика — наука о диэте, т. е о правильном питании, о правильном распределении качества и количества пищи.
      Зона — пояс, полоса (употребляется в применении к климату почве и т. п.).
      Иллюстрировать — пояснять наглядно, например при помощи рисунка, таблицы, кривой и т. п.
      Индивидуальный — личный, частный, составляющий особенность или отличительную черту какого-либо живого существа или предмета.
      Индифферентно безразлично.
      Интенсивный — усиленный.
      Инъекция — впрыскивание, введение какой-либо жидкости в ткань растения или животного, под кожу и т. п.
      Калий — металл серебристо-белого цвета, мягкий как воск. Соединение калия с кислородом дает окись калия, которая образует с кислотами различные калийные соли.
      Камеди — вещества из группы углеводов; содержатся главным образом в смолистом соке, вытекающем при поранении из некоторых деревьев.
      Капилляр — волосной сосуд или волосная трубка с очень малым внутренним просветом.
      Каучук — млечный сок, вытекающий из надрезов некоторых растений, называемых каучуконосами; каучук, особенно после известной обработки, отличается очень большой эластичностью (см.), или упругостью.
      Квадрат — прямоугольник с равными сторонами.
      Квадратный метр, квадратный сантиметр — четырехугольная площадь сторона которой равна одному метру или одному сантиметру. Единица для измерения площади.
      Кварц — наиболее распространенный в природе минерал. Из зерен кварца состоит обыкновенный песок.
      Кислород — газ без цвета, вкуса и запаха; составляет около 20% воздуха; в высоких слоях атмосферы (см.) его меньше. В соединении с водородом образует воду. Необходим для горения и для дыхания всех живых существ.
      Компактный — сжатый, плотный.
      Компасные растения — растения, обладающие способностью поворачивать свои листья в зависимости от положения солнца на небе; от слова компас (прибор для определения стран света, т. е. севера, юга, востока и запада).
      Компост — ценное удобрение, получающееся из растительных остатков и различных хозяйственных отходов, перегнивавших в кучах 1—2 года.
      Конкуренция — соперничество.
      Консистенция — внутреннее сложение какого-либо тела, степень его плотности (например жидкая К., вязкая К. и т. п.)
      Констатировать — установить какой-либо факт или явление; например: констатировать пользу или вред какого-либо удобрения и г. п.
      Контур — очертание.
      Конус — тело, имеющее в основании круг, а кверху постепенно суживающееся и заостряющееся. Пример конусовидного тела — сахарная голова.
      Кремнезем — окись кремния; Б природе встречается в наиболее чистом виде в горном хрустале, затем в кварце, песке и др.
      Кристалл — однородное тело, правильной формы с гранями, ребрами и углами, с .закономерно распределенными физическими и химическими свойствами.
      Кристаллизация — переход в состояние и форму кристаллов. Простой пример кристаллизации: образование льда при замерзании воды или выпадение какой-либо соли при сгущении ее раствора.
      Кубический сантиметр — куб или тело, имеющее в длину, в ширину и в высоту по 1 сантиметру. Служит единицей измерения объема или емкости (например 50 куб. см воды — количество воды, заполняющее сосуд емкостью в 50 куб. см).
      Культиватор — сельскохозяйственное орудие для борьбы с сорняками, для ухода за парами и для предпосевной и междурядной обработки почвы.
      Лава — расплавленная смесь минералов, вытекающая из отверстия (кратера) огнедышащих гор (вулканов).
      Лакмус — красящее вещество, добываемое из некоторых лишайников и меняющее свой цвет под влиянием кислот и щелочей.
      Лакмусовая бумажка — полоска пропускной бумаги, окрашенной при помощи краски «лакмус» в красный или синий цвет. Эти бумажки служат для распознавания кислых и щелочных жидкостей: красная бумажка синеет от щелочи, синяя — краснеет от кислоты.
      Лупа — двояковыпуклое увеличительное стекло для рассматривания мелких предметов.
      Мениск — изогнутая поверхность жидкости в узком сосуде, например в стеклянной трубке.
      Метод — способ, прием; например в изучении какого-либо вопроса.
      Микробы — см. Бактерии.
      Микроскоп — прибор, главной частью которого являются увеличительные стекла (объектив и окуляр), служащий для рассматривания и изучения очень мелких предметов, например: микробов в капле воды, клеток, из которых состоит растение, и т. п.
      Микроскопический — мельчайший (можно рассмотреть только в микроскоп).
      Минерал — однородное, большей частью твердое вещество определенного химического состава и с определенными физическими свойствами, встречающееся в земной коре.
      Минеральный—употребляется также в смысле «неорганический», т. е. для обозначения веществ, происходящих из мертвой природы, а не из живых существ (организмов, см.)
      Моллюски, или мягкотелые, — одна из групп беспозвоночных животных. У большинства моллюсков тело заключено в известковую раковину, одностворчатую или двустворчатую.
      Мумия — труп, предохраненный от тления и сохраняющийся в таком виде иногда в течение тысячелетий.
      Нормальный — обыкновенный, правильный, соответствующий установленной мере, например: н. температура помещения — правильная температура, какая должна быть в данном помещении, и т. п.
      Объектив (микроскопа) — соединенные между собой известным образом увеличительные стекла, обращенные к наблюдаемому предмету.
      Организм — живое существо, растительное или животное.
      Оригинальный — 1) своеобразный, самобытный; 2) подлинный.
      Ориентироваться — разбираться в чем-либо, уяснять себе; например: ориентироваться в каком-нибудь вопросе, в опыте и т. п.
      Парадокс — утверждение, мнение., противоречащее общепринятому.
      Патогенный — болезнетворный; патогенные бактерии — бактерии, вызывающие ту или иную болезнь.
      Пемза — пористая или ноздреватая горная порода, образующаяся при быстром охлаждении некоторых вулканических извержений.
      Периферия — наружная, внешняя часть, В противоположность внутренней, центральной.
      Пигмент — красящее вещество.
      Платформа — площадка.
      Подпочва — слой земной коры лежащий ниже перегнойного слоя П. называют также материнскую горную породу, на которой образовалась данная почва.
      Прививка растений — перенесение части (почки, черенка) одного растения на другое и искусственное сращивание их между собой. Прививаемая часть называется привой; то растение, на которое она переносится, — подвой П. р. применяют чаще всего к плодовым растениям и в садоводстве.
      Пробирка — стеклянная трубка, запаянная с одного конца.
      Протоплазма — полужидкое бесцветное мелкозернистое вещество, являющееся живым веществом растений и животных.
      Радиус — прямая линия, сое" диняющая центр круга с любой точкой его поверхности, или расстояние от центра до поверхности круга.
      Разреживание, или прореживание — удаление излишних растений с поля или грядки при слишком густых всходах.
      Реактив — вещество, служащее для обнаружения другого вещества, например вызывающее появление в нем какого-либо осадка или определенного окрашивания и т. п.
      Реакция — химическое изменение, происходящее в каком-либо веществе при действии на него другого вещества (реактива, см.). Кислая, щелочная реакции — свойства кислоты, щелочи, например: жидкость имеет кислую реакцию — она имеет свойства, характер кислоты. Нейтральная реакция или нейтральная среда — не обнаруживающая ни кислотных, пи щелочных свойств.
      Регулировать — управлять, упорядочивать, делать равномерным.
      резервуар — вместилище.
      рельеф (земной) — строение поверхности земли, совокупность повышений и понижений (гор, долин, низменностей и т. п.).
      Роговая обманка — общее название для целой группы минералов, состоящих главным образом из силикатов (кремнекислых солей), с примесью глинозема. Р. о. образует вкрапления, или аггрегаты во многих горных породах.
      Розетка листьев — группа листьев, расположенная наподобие лепестков в розе.
      Рычаг второго рода — рычаг, у которого обе точки приложения сил находятся по одну сторону точки опоры. У рычага первого рода точка опоры лежит между точками приложения сил.
      Сафранин — красная краска.
      Селитра — азотнокислая соль; калийная селитра — азотнокалиевая соль; чилийская селитра — азотнонатровая соль, залежи которой находятся в Чили (в Южной Америке).
      Сила земного притяжения — см. Сила тяжести.
      Сила тяжести — притяжение землею тел, находящихся на ее поверхности, вследствие чего тела производят давление на подпорки или падают, если подпорка отсутствует. Давление тела вследствие тяжести называется весом. Сила, заставляющая тела падать, происходит от притяжения всеми частями земли всех частиц тела (сила земного притяжения).
      Солончаки, солонцы — почвы с высоким содержанием солей, из которых самые распространенные — хлористый натрий (поваренная соль) и сернокислый натрий.
      Структура — строение, внутреннее или наружное; например С. растения, ткани и т. д.
      Сифон — трубка, согнутая на Два колена, из которых одно длиннее Другого; служит для переливания жидкостей из одного сосуда в другой: короткое колено вставляют в жидкость; после наполнения всей трубки жидкостью последняя переливается в подставленный сосуд до тех пор, пока уровень жидкости в нем остается ниже, чем в сосуде, из которого производят переливание.
      Станиоль — тонкое листовое олово. Станиоль употребляют между прочим для обертывания шоколадных плиток и конфект.
      Стерилизация — обеспложивание. Наиболее употребительно слово С. для обозначения уничтожения бактерий и грибков; такую С. производят посредством нагревания до 100° и выше или при помощи определенных химических веществ, называемых антисептиками (например сулемы, формалина, карболки и др.).
      Субстрат — среда, основа. Например, обычный- субстрат произрастания растений — почва; в водных культурах (см. текст) субстратом является вода; для патогенных (см.) бактерий субстратом служат ткани живого организма и т. д.
      Сульфат аммония — сернокислый аммоний (см. аммоний).
      Суперфосфат — одно из лучших и наиболее распространенных фосфорных удобрений; получается посредством обработки серной кислотой костей (костяной муки) или фосфористых минералов (фосфоритов, апатитов).
      Схема — приблизительное изображение или описание, например, схематический рисунок — такой, который передает лишь общий вид предмета, его существенные черты, без подробностей.
      Тинктура — настой какого-либо вещества в спирте или эфире.
      Транспортирование — перенесение, перемещение из одного места в другое.
      Тройник — небольшая стеклянная трубка, с впаянным в нее вторым отрезком трубки, так что получается всего 3 отверстия или выхода,
      Углекислота — химическое соединение углерода с кислородом; бесцветный газ; выделяется при горении и при дыхании.
      Углерод — химически простое тело. В свободном состоянии встречается в природе в трех разных формах: в виде угля, графита и алмаза. В виде разнообразных химических соединений с водородом, кислородом, азотом и др. входит в состав всех живых существ.
      Уравнение — равенство, в которое входит одна или несколько неизвестных величин.
      Утилизировать — использовать.
      фактор — условие, действующая сила (например внешние факторы, влияющие на растение, -свет, температура, влажность и т. п.).
      Физиология — наука о различных процессах и явлениях, происходящих в живых телах или организмах.
      Фиксированный — укрепленный, связанный.
      Фильтрование — отделение твердых частиц (осадка) от жидких (фильтрата) посредством процеживания смеси через какой-либо фильтр — особую (фильтровальную) бумагу, вату, полотно, уголь, песок и т. п.; осадок при этом остается на фильтре, а фильтрат стекает вниз.
      Флора совокупность или состав растительности какой-либо страны, области, района. Флористический опюсящийся к флоре.
      Флуктуация, или флюктуация изменение или вариирование каких-либо признаков, колеблющихся вокруг определенной средней величины (например число белых краевых цветков у ромашки пли число зубцов на каком-нибудь зубчатом листе и т. п.). Противоположность Ф. — мутация, внезапное, скачкообразно: изменение.
      Формалин — жидкость, употребляемая для стерилизации, дезинфекции (обеззараживания), протравливания семян.
      Формула (математическая) — ражение, указывающее зависимость между входящими в пего величинами, обозначенными буквами.
      Фосфор — химически простое тело, не встречающееся в природе в свободном виде, а только в виде солей фосфорной кислоты. Фосфор, ная кислота — соединение Ф. с кислородом и водой.
      Функция — жизненное отправление, например: дыхание, питание и т. п.
      Химия — паука, изучающая состав и свойства простых веществ и их соединений, а также процессы изменения их.
      Центробежная сила — сила, развивающаяся при круговом вращении тела (например колеса) и действующая в направлении от центра. Противоположность — центростремительная сила.
      Цилиндр — тело, ограниченное сверху и снизу кругом. Примеры цилиндра — стакан без дна, стеклянная или же металлическая трубка и т. п.
      Циркуляция — круговорот воздуха, непрерывное движение воздуха в данном месте.
      Шпат полевой — группа силикатов (минералов, состоящих из солей кремневой кислоты), содержащих еще глинозем и окислы калия, натрия и кальция.
      Щелочи водные соединения окисей калия, натрия и др. металлов, растворимые в воде. С кислотами щелочи образуют соли. Пример щелочи: гашеная известь.
      Экземпляр образец; единичный представитель какого-либо вида растения, животного и т. и.
      Эластичность упругость, свойство тел принимать свою первоначальную форму после того, как она была изменена действием внешней силы. Самое эластичное из твердых тел — каучук.
      Элемент — в химии простое тело. Применяется вообще для обозначения простых составных частей какого-либо сложного предмета или явления, например: элементы стебля или корня — отдельные составляющие их ткани.
      Эмульсия — жидкость, в которой распределены (взвешены) очень мелкие частицы нерастворимой в ней другой жидкости, например:
      вода с плавающими в ней мельчайшими капельками масла или жира.
      Энергично — усиленно, оживленно.
      Энергия — физическое понятие, выражающее способность производить работу, например: тепловая Э., электрическая Э.
      Энтомология — наука о насекомых.
      Эозин — розоватая краска.
      Эпидемия — повальная заразная болезнь, поражающая большое количество людей в какой-либо местности.