Значение испарения воды для растения

Вопрос — в высшей степени важный.

Эта громадная трата воды — производительна она или нет?

Польза, извлекаемая растением, соответствует ли тому риску, той опасности, которой подвергается постоянно растение?

Нужно ли растению испарять воду, как ему нужно питаться, дышать и т.д., или оно только не может не испарять, потому что таковы условия его существования?

Одним словом, испарение воды есть ли необходимое физиологическое отправление, или только неизбежное физическое зло?

Посмотрим, в каком отношении стоит испарение к другим, несомненно, важным отправлениям растения — а затем, обсудим, могло ли растение обойтись без этого процесса.

Испарение и питание

Очень часто представляют себе, будто, без испарения, невозможно было бы питание растения.

Растения, говорят, всасывают корнями пищу из почвы, а для того, чтобы всасывать её, они должны испарять воду с другого конца.

Но, эти рассуждения грешат с двоякой точки зрения: во-первых, испарение и вызываемое им движение воды — не единственный нам известный механизм, доставляющий растению минеральные вещества из почвы; а во-вторых, для снабжения растения необходимым количеством минеральных веществ нет надобности в таких громадных количествах воды как те, которые испаряются растением.

Воззрение на испарение, как на процесс, обеспечивающий растение питательными веществами, было возможно, когда полагали, что растение всасывает питательные вещества, приблизительно, как светильня масло.

Но, несостоятельность такого элементарного представления была доказана в начале столетия Соссюром, а позднее, благодаря успехам физики в исследовании явлений, так называемого, осмоса[59] и диффузии[60], стало возможно и более удовлетворительное понимание процесса принятия питательных веществ.

Всякое вещество, растворённое в воде, стремится равномерно рассеяться, диффундировать во всей массе доступной ему воды.

…Таким образом, растение, приходящее своими корнями в прикосновение с почвенной жидкостью, должно проникаться, насыщаться растворёнными в жидкости веществами, даже если бы самая жидкость не всасывалась.

Конечно, это движение — очень медленно, но мы могли бы его ускорить, слегка взбалтывая раствор, от времени до времени.

Такое взбалтывание, как справедливо указал голландский учёный де Фриз, действительно происходит в живых клетках, вследствие движущейся в них протоплазмы.

Следовательно, в явлении диффузии, в связи с движением протоплазмы, мы имеем уже механизм для доставления питательных веществ из почвы.

Но, этого мало. Корни растений, помимо всякого испарения, способны всасывать воду из почвы и гнать её в стебли и листья.

По примеру немецких ботаников, мы называем это явление корневым давлением или напором корня.

Вот, как обнаруживается это явление. Срежем стебель какого-нибудь растения, почти вровень с почвой и, на оставшийся отрезок стебля, надвинем стеклянную трубочку, наполнив её предварительно водой.

Скоро мы заметим, что из трубочки начнет вытекать вода, и убедимся, что вытечет воды значительно более того, что могло заключаться в обрубке стебля и корня.

Значит, эта вода не выжимается только из корня, а всасывается им из почвы и гонится в стебель.

Мы можем измерить силу этого напора воды через корень. В крапиве, например, этого напора было бы достаточно, чтобы поднять воду на высоту более 4 метров.

По классическим определениям Тельза, в виноградной лозе этот напор вытекающего сока мог бы поднять воду более чем на 12 метров.

Нет даже надобности калечить растение для того, чтобы обнаружить это явление.

Стоит любое растение, например молодые всходы овса или кукурузы, накрыть колпаком, и через несколько времени на верхушке былинок появятся капельки, которые будут скатываться и вновь появляться, указывая на выталкивание воды из тканей.

Итак, ионы солей могут проникать сквозь клеточные стенки корневых волосков осмотически (с помощью осмоса). Для транспортировки их по всему организму используется движение воды по проводящим тканям. Давление для этого создают, опять-таки, сами корни.

Следовательно, растения, и без испарения, могли бы быть обеспечены притоком воды из почвы. Таким образом, вполне допустимо, что растение, во многих случаях, могло бы покрыть свою потребность в воде для питания, без содействия испарения.

Но не имеем ли мы более убедительных, прямых указаний на это?..

Устранить полностью испарение невозможно; но можно в значительной степени ослабить этот процесс и посмотреть, будет ли растение, несмотря на это, обеспечено необходимыми питательными веществами из почвы.

Вполне определённый ответ на этот вопрос дают опыты Шлессинга над табаком. Этот учёный воспитывал три экземпляра табака на открытом воздухе и два под стеклянным колпаком.

Каждое из растений на воздухе испарило втрое более воды, чем растение под колпаком, но образовало, при этом, меньше органическихвеществ.

Растения, более испарявшие, были почти в полтора раза богаче золой (минеральными веществами): в растении под колпаком их было 13%, на воздухе — 21%.

Но, это только доказывает, что растения, при сильном испарении, получают ненужный для них избыток минеральных веществ.

Опыты Жордена также показывают, что можно получать в нескольких поколениях нормальные растения с половинным (от нормального) содержанием фосфорной кислоты.

Отсюда видно, что усиленное испарение без пользы истощает почву.

Таким образом, эти опыты самым недвусмысленным образом говорят нам, что для нормального образования органического вещества, растение не нуждается в испарении таких громадных количеств воды, какие оно испаряет в действительности.

Так, на одну часть образовавшейся органической массы на воздухе растение испарило 800 частей воды, а под колпаком — всего 175.

Не можем ли мы заключить, что растение, для нужд питания, могло бы довольствоваться ещё меньшим количеством воды?

Учитывая концентрацию почвенных растворов, это количество могло бы быть ещё менее.

Итак, мы видим, что растение могло бы питаться вполне нормально и без обычной громадной траты воды на испарение.

Испарение и рост

Что касается другой важнейшей функции — роста, то мы имеем убедительные опыты, доказывающие, что, при ослабленном испарении, рост только ускоряется.

При помощи чувствительных приборов это можно показать даже в очень короткие промежутки времени, но и без всяких приборов нетрудно убедиться, что, во влажной атмосфере, органы растения достигают больших размеров.

Основною причиной роста клеточек мы считаем давление жидкого содержимого клеточек на стенку; но если вода будет испаряться, то это давление будет уменьшаться.

При дальнейшей трате воды, наступят признаки увядания, так как ткани, находившиеся прежде в напряжённом состоянии под напором соков (тургор тканей), спадутся.

Значит, ни для питания, ни для роста, испарение, в тех размерах, как оно обычно совершается, не может быть признано необходимым.

Испарение для охлаждения

Но, испарение может играть и третью роль в экономии растения — это роль регулятора температуры, умеряющего действие слишком сильного зноя.

В жаркие летние дни, даже в наших широтах, растения могли бы подвергаться температурам прямо вредным, даже убивающим.

Этот предел, для сочных частей растений, обыкновенно принимают, при 40° наших термометров.

Именно такие температуры приходилось наблюдать одному ботанику (Аскенази, в Гейдельберге) при помещении термометра в листья мясистых растений.

С другой стороны, в литературе встречаются указания, что летнее солнце может оказывать вредное действие именно, при условии ослабленного испарения, например, в очень влажной атмосфере.

Следовательно, полезная роль испарения, как регулятора температуры, понижающего её на солнце, не подлежит сомнению.

Но зато, этому вреду растения, вероятно, подвергаются сравнительно редко, и мы увидим далее, что растение имеет средство оградиться от него и без усиленного испарения.