Зеркало ландшафта - страница 3

Перечисленные элементы составляют неживую, так называемую абиотическую, часть окружающей нас природы. Вместе с живыми организмами: микробами, растениями, животными — они образуют биологическую сферу (биосферу) Земли. И почва — один из главных компонентов биосферы.

Четыре «начала мира» изучаются человечеством очень давно. Вода, пожалуй, была первым элементом, с которого началось изучение природы. Уже в III веке до нашей эры Архимед заложил начало гидродинамики. Воздух начали изучать лишь в XVII веке. «Торричеллиева пустота», законы Паскаля и опыт Герике (знаменитые магдебургские полушария, которые, когда из них откачали воздух, не могли разнять шестнадцать лошадей) положили начало законам аэродинамики. В том же XVII веке Ньютон положил начало изучению «огня» (энергия, сила, свет — все это в равной степени подходит под понятие «огня» древних греков).

Лукреций еще во II веке до нашей эры написал: «...все зачинает земля, дождевой орошенная влагой». Лукреций же первый описал очень важное свойство почвы — поглощать, задерживать соли: «...станет морская вода, когда просочится сквозь почву, пресною...» Однако в античное время и вплоть до XIX века почву не изучали. Ученых и практиков интересовали в основном приемы ведения сельского хозяйства, и в сводке агрономических правил упоминались лишь отдельные свойства почвы, которые надо было учитывать земледельцу.

В XV—XVI веках алхимики в поисках «философского камня» выполняли черновую работу накопления первичных фактов, необходимых для построения научных теорий. Опыт одного из них, голландца Ван Гельмонта, сыграл важную роль в истории естествознания. В 1629 году Ван Гельмонт посадил в кадку, наполненную ста килограммами почвы, ветку ивы, весящую два килограмма. Через пять лет он взвесил почву, выросшее дерево и установил, что почва потеряла всего семьдесят граммов, а вес ивы возрос с двух до шестидесяти шести килограммов. Ван Гельмонт сделал вывод, что главное в питании растения — вода. В 1699 году англичанин Вудворт опроверг Ван Гельмонта, показав, что масса мяты, выращенной в дождевой воде, достигает за семьдесят семь дней семнадцати гранов, а в водопроводной воде Гайд-парка — ста тридцати девяти гранов. С прибавкой же к воде почвы урожай мяты достиг двухсот восьмидесяти четырех гранов. Но опыт Вудворта долго оставался неизвестным, и заблуждение Ван Гельмонта господствовало в науке до конца XVIII века.

И вот в конце XVIII — начале XIX века работами англичанина Пристли, голландца Ингенгауза и швейцарца Соссюра была установлена роль углекислого газа в росте растений. Был открыт фотосинтез — синтез растениями углеводов из углекислого газа и воды на свету. Интересно и поучительно проследить ход открытия фотосинтеза и то, как, казалось бы, ясная истина ускользает от весьма искушенных в науке людей. Пристли установил, что мыши, помещенные под стеклянный колпак, через непродолжительное время задыхаются и погибают. Но, если внести под колпак зеленое растение, они остаются живы. Другой знаменитый английский ученый, Шееле, повторил этот опыт, но в темноте. Мыши погибли.

Из тупика вывел Ян Ингенгауз. Он установил, что зеленое растение «улучшает» воздух только на свету (к слову сказать, это открытие не принесло ему признательности со стороны Пристли — тот стал его личным врагом и своим авторитетом немало способствовал непризнанию заслуг Ингенгауза).

Открытие фотосинтеза заложило первый камень в теорию биосферы. Пристли отметил, что животные и растения не могут существовать изолированно. Все они выполняют свою роль в жизни биосферы: растения синтезируют органическое вещество, а животные и микроорганизмы превращают его в другие вещественные формы.

Если значение воздуха в питании растений было установлено к началу XIX века, то роль почвы в этом процессе еще долго была не ясна. Те семьдесят граммов почвенной массы, которые в опыте Ван Гельмонта были «потеряны» при выращивании ивы, надолго ускользнули от внимания ученых. Им не придали значения, так как сочли очевидным, что основная масса растения создается при усвоении им углекислого газа воздуха и воды из почвы.