роткое время начали увядать и в конце концов погибли. И это в жидкости,
насыщенной питательными веществами! Что же произошло?
Незадачливый любитель невольно вызвал осмотический процесс и наблюдал
его последствия. Давайте и мы познакомимся с этим процессом.
Осмос - очень важный для питания растений процесс, который мы легко
сделаем понятным, проведя небольшой опыт. Сначала, однако, изложим неко-
торые принципиальные положения.
Питательный раствор поглощается наземными растениями через его корне-
вую систему. Однако корни не могут поглощать никаких твердых частиц, по-
этому все минеральные соли должны быть в растворенной форме, для того
чтобы они вообще могли быть поглощены. Фактически мы знаем, что молекулы
всех солей, кислот и щелочей распадаются в водном растворе на еще более
мелкие частицы, так называемые ионы. Этот процесс называется ионизацией.
Следовательно, питательные соли поглощаются растениями в ионизированной
форме.
Для нашего опыта нужны стеклянная трубка, бычий пузырь и стеклянная
банка. Пузырь наполняют раствором соли, в его отверстие вводят конец
трубки, и края пузыря собирают вокруг трубки и туго привязывают к ней.
Все это устройство подвешивают над стеклянной банкой, наполненной прос-
той водой, погружая пузырь и часть трубки в воду. Сразу же отмечают, на
каком уровне стоит раствор в трубке. Через сравнительно короткое время
мы уже заметим, что уровень раствора в трубке начал подниматься. Чем это
можно объяснить?
Пузырь животного обладает способностью лишь слегка противодействовать
проникновению воды, в то время как проникновение сквозь него частиц
растворенных солей крайне затруднено. Еще со школьной скамьи мы знаем,
что каждый раствор всегда стремится создавать везде одинаковую концент-
рацию (путем диффузии). Обе жидкости (в банке и пузыре) с разной кон-
центрацией также стремятся уравновесить концентрацию. Какой же выход на-
ходит природа, если частицы растворенных солей не могут проникнуть
сквозь пузырь? Более концентрированный раствор в пузыре просто начинает
отсасывать воду из стеклянной банки, чтобы понизить свою концентрацию.
Именно поэтому уровень жидкости в трубке поднимается (рис. 50).
Рис. 50. Опыты по изучению осмотического давления: вверху - с бычьим
пузырем; внизу - с куриными яйцами. 1 - штатив; 2 - стеклянная трубка; 3
- отметка уровня; 4 - стеклянная банка; 5 - раствор соли; 6 - бычий пу-
зырь; 7 - вода; 8 - 1%-ный раствор соли; 9 - насыщенный раствор соли.
Только что описанные процессы мы можем наблюдать и на живых клетках.
Правда, мы не располагаем оборудованием ученых, и поэтому нам придется
отказаться от опытов с растительными клетками. Однако куриное яйцо
представляет собой единую гигантскую животную клетку, превосходно подхо-
дящую для демонстрации явления осмоса.
Для опыта нам придется пожертвовать тремя сырыми яйцами, с которых
необходимо удалить известковую оболочку (скорлупу). Это делается путем
осторожного растворения скорлупы в соляной кислоте, разведенной в про-
порции 1 : 10. В курином яйце под известковой оболочкой имеется еще одна
мягкая оболочка, обладающая такими же свойствами, как и знакомый нам пу-
зырь. Она полупроницаема, и это мы сейчас же докажем. Мы наполняем один
сосуд чистой водой, второй сосуд 1%-ным раствором соли и третий сосуд
насыщенным раствором поваренной соли и опускаем в каждый из них по яйцу.
Что мы можем наблюдать?
Яйцо, опущенное в чистую воду, через некоторое время начнет явственно
увеличиваться в объеме. Это явление мы можем уже объяснить сами: вода в
сосуде и жидкое вещество яйца стремится уравновесить концентрации. В со-
ответствии с действием полупроницаемой перепонки вода будет всасываться
в яйцо. Давление, оказываемое в этом случае изнутри на клеточную стенку
(в данном случае на мягкую оболочку яйца), называют тургором. Благодаря
тургору клетки приводятся в напряженное состояние, позволяющее широко-
листным растениям расти вертикально.
У второго яйца в 1%-ном растворе соли (физиологический раствор пова-
ренной соли) мы не обнаружим никаких изменений. Это позволяет сделать
вывод о том что растворы в сосуде и в яйце в отношении концентрации,
по-видимому, находятся в равновесии, поскольку количество жидкости в яй-
це не увеличилось и не уменьшилось. Таким образом, мы можем констатиро-
вать, что оба раствора обладают одинаковым осмотическим давлением, или
что растворы изотонические. Как же обстоит дело с яйцом в насыщенном
растворе поваренной соли? Нет сомнения - оно сжимается! Раствор поварен-
ной соли, конечно, высасывает воду из яйца, поскольку он обладает значи-
тельно большей осмотической сосущей силой, чем менее концентрированный
белок куриного яйца.
Если мы будем ждать достаточно долго, концентрации медленно, но неп-
ременно выровняются, так что по обеим сторонам полупроницаемого фильтра
будут находится растворы одинаковой концентрации.
В растительных клетках все происходит совершенно так же. Растения,
корни которых омываются раствором, более концентрированным, чем сок
внутри растений, неизбежно будут увядать, поскольку практически из них
извлекается вода. Это и есть причина, по которой на почвах с высоким со-
держанием солей невозможно выращивание растений.
Каждое растение естественным путем все время терять воду за счет ис-
парения. Вследствие этого количество раствора в растении становится, с
одной стороны, меньшим, и поэтому оно неизбежно должно увядать, а, в
другой стороны, оставшийся раствор будет иметь более высокую концентра-
цию. Этим создается опять-таки более высокая осмотическая сосущая сила и
облегчается или ускоряется поглощение раствора из почвы.
Сделаем же вывод: Приготовленный нами питательный раствор всегда дол-
жен иметь меньшую концентрацию, чем сок растения, поэтому только в этом
случае корни смогут поглощать его. Если доля воды в питательном растворе
в жаркие летние дни снизится вследствие испарения и концентрация раство-
ра (если ее не регулировать) повысится, то создастся опасность гибели
растений. Когда питательный раствор более концентрирован, чем сок расте-
ний, он отнимает у растений воду. Даже незначительное повышение концент-
рации питательного раствора уже значительно затрудняет его поглощение.
В установке под открытым небом, куда беспрепятственно попадает дождь,
питательный раствор может быть очень разведенным. Это также действует
отрицательно, особенно в прохладную погоду. Тогда испарение у растений
снижено, что они способны поглощать лишь незначительные количества раст-
вора, которые не обеспечивают их достаточным количеством питательных ве-
ществ, потому что раствор сильно разведен.
Вывод из всего этого сводится к тому, что мы должны поддерживать кон-
центрацию питательного раствора всегда в пределах от 1 до 5 частей солей
на тысячу частей воды (1 - 5 г минеральных солей на 1 л воды). В рецеп-
тах питательных растворов всегда указывается, сколько солей должно быть
разведено в 1 л воды. Приготовленный, согласно предписанию, питательный
раствор имеет так называемую нормальную концентрацию, и исходя из нее
устанавливаются все другие концентрации так, как, например, разведение
раствора в 10 раз для начального периода окоренения черенков.
Определение концентрации питательного раствора можно производить с
достаточной точностью при помощи небольшого прибора, который можно без
больших затрат изготовить самому. Каждый, чья работа связана с большим
расходом питательного раствора или у кого имеется установка в открытом
грунте, должен соорудить себе такой прибор.
УКАЗАНИЯ ПО ИЗГОТОВЛЕНИЮ ПРИБОРА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ
Мы уже знаем, что при растворении той или иной соли в воде молекулы
этой соли расщепляются на более мелкие электрически заряженные группы
атомов или атомы, так называемые ионы. Электропроводимость каждого раст-
вора тесно связана с ионами. Количество тока, проходящего через раствор,
находится в прямой зависимости от числа ионов. Поэтому по электропрово-
димости питательного раствора можно судить о его концентрации. Прибор
для определения концентрации, который можно охарактеризовать как измери-
тель электропроводимости, действует именно на этой основе.
Рис. 51. Прибор для определения концентрации питательного раствора:
слева - схема; справа - внешний вид: 1 - электроды; 2 - миллиамперметр;
3 - трансформатор; 4 - рубильник; 5 - сеть переменного тока; 6 - предох-
ранитель; 7 - реостат; 8 - вилка.
Нормальный переменный ток напряжением 110 или 220в преобразуется сна-
чала в трансформаторе (из соображений безопасности можно пользоваться
только трансформаторами с раздельной первичной и вторичной обмотками) в
слабый ток напряжением 6в и пропускается через предохранитель (см. схему
включения на рис. 51). Включаемый вслед за трансформатором миллиампер-
метр показывает количества тока, проходящего между двумя конечными
электродами. Для регулирования колебания стрелки миллиамперметра в опре-
деленных пределах в схему включается реостат, который можно приобрести в
любом магазине радиодеталей. Наконец, прибор можно еще снабдить простым
рубильником, чтобы его можно было включать в любое время, не выдергивая
штепсельную вилку из розетки.
Идеальными являются платиновые электроды, но они слишком дороги. Поэ-
тому мы пользуемся электродами из нержавеющей серебристой стали, точнее,
приготовим из этой листовой стали полоски толщиной 1 мм, шириной 10 мм и
такой длины, чтобы их можно было погрузить на равную глубину 40 мм в пи-
тательный раствор.
При монтировании электродов необходимо следить за тем, чтобы они
всегда оставались на равном расстоянии один от другого, иначе будут ис-
кажаться результаты измерения. Поэтому вполне оправдано жесткое закреп-
ление обоих электродов на изолирующей пластинке (например, на эбоните).
В конструкции этого прибора мы по соображениям экономии отказались от
устройств, выравнивающих колебания температуры и напряжения сети. Прибор
должен служить только для относительных измерений, и в описанном виде он
для этой цели вполне пригоден, если только в точности следовать правилам
измерения.
ПРАВИЛА ИЗМЕРЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ РАСТВОРА
Наш прибор не позволяет производить какие-либо абсолютные измерения
и, следовательно, не может указать количество имеющихся в растворе солей
в граммах. Это прибор для относительных, то есть сравнительных измерений
концентрации питательного раствора. Это означает, что в каждом случае мы
сравниваем электропроводимость исходного раствора с электропроводимостью
пробы используемого раствора, чтобы сделать из этого сравнения те или
иные выводы.
Когда прибор изготовлен согласно указаниям (в соответствии со схе-
мой), его прикрепляют к стене, где он должен быть защищен от действия
влаги и сотрясений. После этого прибор включают в сеть (сотрясения могут
со временем исказить показания миллиамперметра).
После приготовления питательного раствора его пробу в количестве око-
ло 2 л помещают в большую бутыль и хранят в темном помещении для предуп-
реждения образования водорослей. Пока не будут приобретены необходимые
опыт и умение, целесообразно часть исходного раствора разбавить в два
раза водой, которая применялась для приготовления всего раствора, то
есть снизить концентрацию этой части на 50%. Кроме этого, следует приго-
товить пробу раствора двойной концентрации. Таким образом, в распоряже-
нии у нас будет довольно солидная основа для сравнительных измерений.
Если нам потребуется через некоторое время проверить концентрацию ис-
пользуемого в установке раствора, то это делается следующим образом.
В четыре одинаковые стакана наливают по равному объему исходного
раствора, обоих растворов, приготовленных с половиной и двойной концент-
рацией и испытуемого раствора. Стаканы с этими четырьмя пробами ставят
