Животное и растение

Питание

Главный признак, с помощью которого мы отличаем животное от растения, — это способ питания.

В самом деле, кто из нас не обращал внимания на эту удивительную способность растений создавать свое тело как будто бы «из ничего», то есть из земли, воды и воздуха, в то время как человек и все другие животные для поддержания своей жизни должны уничтожать другие живые существа.

Такие животные, как волк, тигр, лисица, лев и другие, не могут жить, не питаясь мясом других животных, а овца, мышка или дикая коза, которыми они питаются, в свою очередь должны поедать разные растения (тоже ведь живые существа), листья, плоды или корни. Но что было бы, если бы мы попробовали питать себя или же этих животных землей, воздухом и водой? Конечно, и человек, и все животные быстро погибли бы с голоду.

Животные могут питаться только «органической» пищей, то есть той, которая состоит из живых или убитых частей (органов) живых существ — животных или растений. Если в нашей пище и должны обязательно присутствовать «минеральные» или «неорганические» вещества, такие, как соль или вода, то не они составляют главную питательную часть нашей пищи. (Я позволил себе оставить здесь это не вполне точное определение слова «органический», чтобы не вдаваться в длинные подробности и объяснения.) Что же касается воздуха, то ни одно животное неспособно извлечь из него что-либо, кроме кислорода, который, как мы только что выяснили, служит для дыхания, но не для питания.

Но обратимся к растению. Посреди выжженных солнцем пустынь, или на тучных полях, или среди залитых водой болотистых пространств пробиваются из-под земли всевозможные растения. Корни их густою сетью оплетают комки земли, а листья выносятся ввысь, в воздушный простор — поближе к солнцу.

Чем питаются они? Во всяком случае не живыми телами. В этом нас убеждают повседневные наблюдения земледельца, но в еще большей степени научные опыты, которые с некоторых пор научились ставить ботаники (ботаники — ученые, изучающие растения). Эти опыты при известном интересе к науке нетрудно повторить и каждому из нас.

Возьмем большую стеклянную банку с перегнанной (или, как ее иначе называют, дистиллированной) водой, а если такой нет, то просто следует взять хорошо прокипяченную воду, где, следовательно, убито все живое, если оно и было там. Растворим затем в этой воде несколько различных солей так, чтобы на каждый литр (5 стаканов) приходилось следующее их количество:

1,0 грамм азотнокислого калия (калийной селитры),

1,5 грамма хлористого натрия (обыкновенной поваренной соли),

0,5 грамма сернокислого магния,

0,5 грамма фосфорнокислого кальция (в мелком порошке) и следы хлористого железа.

Расщепим вдоль пробку и вырежем в каждой ее половинке по желобку так, чтобы в общем получилось круглое отверстие, закрепим с помощью ваты между обеих половинок пробки стебелек проростка какого-либо растения — гречихи, кукурузы, подсолнуха и т. п. и опустим его корешком в воду, а банку обвернем плотной бумагой, чтобы корни растения были в привычной для них темноте.

В таком растворе, если его время от времени заменять свежим, растение пышно развивается, цветет и даже дает плоды, совершенно не нуждаясь в каких бы то ни было органических питательных веществах. Таким образом, подобные и другие опыты, повторенные бесчисленное количество раз, показали, что, произрастая на обычной почве, растения питаются исключительно за счет минеральных солей.

Можно подумать, что этому противоречит обычная практика, согласно которой почву рекомендуется удобрять навозом, или перегноем листьев, или же различными минеральными удобрениями. Однако это совсем не так.

Если мы каждый год будем сеять на одном и том же месте одну и ту же полевую культуру, например пшеницу, овес, ячмень, кукурузу, подсолнечник, лен и т. д., то через 2–3 года наши урожаи начнут снижаться и мы все меньше и меньше станем собирать зерна. Отчего же это происходит?

И многовековый опыт земледельца, и точные исследования науки показали, что возделывание одной и той же сельскохозяйственной культуры в течение ряда лет на одном и том же месте приводит прежде всего к одностороннему истощению почвы, затем к засорению полей, развитию болезней растений, и, наконец, к распространению сельскохозяйственных вредителей, а следовательно, и к снижению урожаев.

Различные растения берут из почвы совсем неодинаковые количества разнообразных элементов пищи и уносят их в своих урожаях. Оказывается, во время своего роста и развития все колосовые культуры берут из почвы почти равное количество азота и калия, а вот картофель требует калия в два раза больше, чем колосовые культуры, но зато азота ему нужно меньше, чем калия; свекле нужно втрое больше калия, чем колосовым культурам, и т. д. Это говорит о том, что корни различных растений обладают далеко не одинаковой способностью усваивать те или иные элементы питательных веществ. Но, кроме того, все эти корни в свою очередь берут необходимые им питательные вещества из разных горизонтов почвы. Например, те же колосовые культуры используют главным образом верхние горизонты, в то время как корни бобовых растений или корнеплодов получают свою пищу в более глубоких пластах почвы.

Наконец, различные культуры сельскохозяйственных растений требуют для своей нормальной жизнедеятельности совсем неодинаковые количества влаги и притом в весьма различные сроки своего роста и развития. Весьма по-разному также способны эти культуры бороться и с сорной растительностью.

Еще во время глубокой древности наблюдения и практический опыт земледелия подсказали, что для получения хороших и устойчивых урожаев необходимо, с одной стороны, в какой-то определенной последовательности чередовать посевы культурных растений (севообороты) на одном и том же участке поля, а с другой — обогащать и удобрять почву.

Было установлено, в частности, что навоз является наиболее полноценным удобрением полей, потому что в нем содержатся в наилучших сочетаниях и соотношениях все необходимые для питания растений элементы, такие, как азот, фосфорная кислота, окись калия, известь и т. д. Быстро разлагаясь в почвах, навоз образует хорошо усвояемые растениями органические соединения и одновременно улучшает физические и химические свойства структуры почв.

В дальнейшем наука не только полностью подтвердила все эти наблюдения, но на основе практического опыта и разносторонних научных исследований для различных климатических и природно-почвенных условий были разработаны специальные агрономические правила и приемы, соблюдение которых обеспечивает высокие и устойчивые урожаи наших полей.

Однако лишь в условиях социалистической плановой системы сельскохозяйственного производства, когда вместо лоскутных полей мелких крестьянских хозяйств царской России в годы советской власти была создана мощная сеть совхозов, колхозов и машинно-тракторных станций, обеспеченных прочной материально-технической базой и владеющих крупнейшими массивами обобществленных полей, оказалось возможным по-настоящему, по-хозяйски использовать в нашем сельском хозяйстве все лучшие достижения науки и практики для повышения урожайности и прогрессивного повышения плодородия почв.

Но всем этим не ограничиваются замечательные особенности питания растений. В 1772 году английский ученый Пристлей открыл, что растения способны очищать испорченный дыханием и, следовательно, насыщенный углекислотой воздух. Через короткое время другой ученый — француз Сенебье показал, что растения, поглощая углекислый газ, отдают обратно чистый кислород; углерод же, содержащийся в углекислом газе, остается в их организме. Это разложение углекислого газа есть также один из способов питания растений, так как при этом растения накапливают в своем организме огромные количества углерода, который содержится в составе всех органических веществ.

Чтобы убедиться в этой удивительной способности растений питаться углекислым газом, присутствующим всегда в воздухе (0,03 %) и растворенным в воде, лучше всего будет воспользоваться для нашего опыта водяными растениями, например, такими, как элодея^[2], или «водяная зараза», или же тысячелистником, которые так часто покрывают густыми зарослями наши пруды.

Для этого берут под водой пучок элодеи и помещают ее под большую воронку, над которой опрокидывают сверху склянку или пробирку, наполненные водой, и выставляют на свет. Предварительно полезно надышать в воду углекислого газа или просто через трубочку из собственных легких, или при помощи обычного приспособления, каким пользуются для получения углекислого газа в лабораториях или на фабриках шипучих вод.

Уже через несколько минут после того как мы выставим наше снаряжение с элодеей на свет, можно заметить, что на ее листочках появляются и постепенно увеличиваются пузырьки какого-то газа; достигнув известной величины, они отрываются и летят под водой вверх, скользят по стенкам воронки и собираются, наконец, над водой вверху пробирки.

Постепенно газ начинает вытеснять воду из пробирки все больше и больше и может заполнить, при умелой постановке опыта, к концу солнечного летнего дня ¹/₄ и даже ¹/₂ пробирки. Полученный таким образом газ можно взять на испытание. Для этого следует закрыть пальцем отверстие пробирки под водой, потом опрокинуть ее дном вниз и тотчас же опустить в нее тлеющую лучинку; лучинка на мгновение вспыхнет ярким пламенем: это и есть признак того, что полученный нами в небольшом количестве газ является настоящим кислородом, который поддерживает горение и совершенно необходим для дыхания всем живым существам.

Если наладить тот же прибор с элодеей, но разными способами изгнать из воды углекислый газ, а это можно сделать, если предварительно прокипятить воду или же осадить углекислый газ из воды избыточным количеством известкового молока, то сколько бы растение элодеи мы ни держали на солнце, пузырьков кислорода не получится. Этот простой и убедительный опыт показывает, что кислород может быть выделен растением не иначе, как только из углекислого газа.

Но при отсутствии растения из углекислого газа не смог бы выделиться кислород. Оказывается, что это разложение углекислого газа способны производить только растения, да и то далеко не всякие, а только те, которые окрашены в зеленый цвет. Не окрашенные в зеленый цвет листья, стебли или корни растений и даже целиком такие незеленые растения, как грибы, также не оказывают никакого действия на углекислый газ. Зеленая окраска растений, которая получила особое название «хлорофилл», является совершенно необходимым условием, чтобы растение могло питаться углекислотой воздуха.

Наконец, и зеленые растения не могут разлагать углекислый газ при отсутствии света. Но зато на свету они разлагают углекислый газ очень быстро: в среднем примерно в 16 раз быстрее, чем они производят обратный процесс дыхания, то есть поглощение кислорода и выделение углекислого газа. Вот почему воздух за городом, и особенно в лесах, так здоров и полезен для дыхания человека.

На свету нельзя обнаружить дыхания зеленых растений, и поэтому мы в своем опыте с дыханием зеленых побегов держали их в темноте. На свету процесс дыхания был бы скрыт гораздо более энергичным обратным процессом питания растения углекислым газом. Вот почему ночью растения только поглощают из воздуха кислород, и поэтому их не рекомендуют держать помногу в тех комнатах, где обычно спят люди. Не успевшие еще позеленеть прорастающие семена растений способны только дышать, поэтому свой опыт над дыханием семян мы могли производить на свету.

Вот, наконец, в чем мы должны видеть главное и основное отличие растения от животного: большинство растений способно питаться неорганическими минеральными составными частями почвы; зеленые же растения, сверх того, способны производить процесс, обратный дыханию: на свету они питаются углекислым газом, выделяя при этом кислород и накапливая в своем теле другую часть углекислого газа — углерод.