После этого пробку хорошенько проконопачивают по всем щелям ватой и заливают (для герметичности) чем-нибудь легкоплавким: воском, парафином, стеарином, салом. Последние должны быть не горячими, чтобы не обжечь ствол (поэтому и нужно выбирать растение с деревянистым стволом). Полезно перед заливкой вытереть насухо пробку, край горлышка и стебель, чтобы заливка лучше пристала.
Когда заливка затвердеет, к стеклянным трубочкам в пробке при помощи каучуковой трубки присоединяют к одной воронку, а к другой возможно длинную стеклянную трубку с узким отверстием, располагая ее горизонтально на каких-либо подставках (рис. 2). После этого через воронку доливают в бутылку воду (главная масса ее должна быть налита туда заранее, при помещении растения) до тех пор, пока не будет заполнена вся бутылка (надо следить, чтобы не осталось под пробкой пузырьков воздуха) и вся длинная трубка.
Как только трубка заполнится водой до конца, зажимают каучук под воронкой, и сейчас же вода по трубке «побежит» к банке, так как растение пьет из нее воду. Чем более облиственно растение и чем тоньше трубка, тем быстрее побежит по ней вода. Когда вода в трубке «добежит» до банки, можно прилить немного воды из воронки, открыв зажим на каучуке, тогда длинная трубка вновь наполнится водой, а как только будет зажат каучук, вода опять побежит по трубке. Это можно повторять любое число раз. Таким образом, ясно и отчетливо будет видно, с какой быстротой растение пьет воду, и можно будет составить представление о громадном потреблении растениями воды.
Необходимое оборудование: широкогорлая банка на 1–1,5 литра, пробка к ней, две стеклянные трубки, согнутые под прямым углом: одна длиной 5 сантиметров, другая 20 сантиметров, трубка с узким просветом длиной около 100 сантиметров, воронка, две каучуковые трубки по 10 сантиметров, подставка (штатив), легкоплавкая замазка (менделеевская).
Механическая модель растения
Когда наблюдаешь, с какой быстротой вода поступает в растение, и представишь себе, какие громадные массы ее проходят через него, поднимаясь иногда до огромной высоты верхушек деревьев, неизбежно возникает вопрос: какие же силы толкают эту воду в растение и производят колоссальную работу по подъему ее на громадную высоту?
Действующей силой в поступлении воды в растение и поднятии ее на большие высоты является осмотическое давление, то есть та сила, которая стремится выравнивать крепость двух соприкасающихся растворов. Эта сила гонит воду от более слабого раствора к более крепкому (концентрированному) и может создать очень большое давление, способное поднять воду на большую высоту.
Внутри корня в клеточном соке растворены многие образующиеся в растении органические вещества, которые создают значительную концентрацию (крепость) клеточного сока. Снаружи корня в почве находится очень слабый почвенный раствор, вода этого раствора и устремляется в растение через оболочку корня с большой силой, могущей поднять ее по стеблю до листьев. Здесь она испаряется, вследствие чего концентрация клеточного сока опять становится большой, и вода снова проникает внутрь корня с той же силой, измеряемой десятками атмосфер[2]. Каждое вещество, находясь в растворе, характеризуется свойственным ему осмотическим давлением, зависящим от его химического состава.
Клеточный сок растений обычно имеет осмотическое давление, равное 5-15 атмосферам (иногда гораздо выше). Поэтому вода почвенного раствора устремляется в растение с огромной силой, которая и производит всю работу по передвижению воды в растении и также держит в напряжении все его ткани. В этом легко убедиться. Так, если поместить корень растения в какой-нибудь безвредный раствор (например, раствор сахара) такой концентрации, которая соответствует концентрации его клеточного сока (или если таким раствором полить почву около растения), то при этом сравняются концентрации раствора внутри и вне корня и исчезнет сила, заставляющая воду поступать в растение; сразу же упадет напряжение его тканей — тургор; растение опустит листья и быстро завянет, хотя бы почва была мокрая.
Но еще более интересно воспроизвести все эти явления искусственно, на так называемой модели растения, где можно заставить действовать эту силу вне растения, воспроизводя всасывание воды, поднятие ее на высоту, испарение и напряжение тканей. Для этого нужно изготовить мешочек из проницаемой для воды перепонки, который и будет служить моделью корня.
Его надо наполнить каким-либо раствором и погрузить в воду. Вода будет проникать в этот мешочек с силой, способной поднять раствор в мешочке и в приделанной к нему трубке на большую высоту. Если к трубке сверху приспособить такой же пустой мешочек, то он, наполнившись раствором, выпрямится, будет оставаться в таком состоянии и испарять воду, пополняемую свежим притоком ее снизу (рис. 3).
Рис. 3. Модель растения: А — завядающего; Б — нормального.
Иначе говоря, такая модель растения будет проделывать все функции настоящего растения по всасыванию, поднятию, испарению воды и напряжению тканей. Так же как и растение, если перенести эту модель из воды в такой же раствор, каким наполнен мешочек, вода перестанет поступать в него, напряжение упадет и верхний мешочек «завянет» и спадет.
Изготовить такую модель довольно просто, располагая очень несложным оборудованием.
Для изготовления модели корня — мешочка — лучше всего взять обыкновенный коллодий (его можно получить в любой аптеке). В качестве формы лучше всего брать обыкновенную пробирку или небольшой аптечный пузырек с горлышком пошире (чтобы удобнее вынимать мешочек). Пузырек (или пробирку) наполняют доверху коллодием, который сейчас же выливают обратно, а пузырек оставляют в опрокинутом положении, чтобы избыток коллодия стек, а оставшаяся на стенках внутри тонкая пленка его подсохла.
Когда стенки пузырька (или пробирки) изнутри совершенно высохнут, на них образуется тонкая (незаметная для глаза) пленка из коллодия, которую можно снять с пузырька; она и будет служить моделью корня. Чтобы пленка отошла от стенок и ее можно было вынуть из пузырька, отделяют край ее у ребра горлышка (оставляя часть горлышка склеенным с пленкой, чтобы она не упала в пузырек) и между пленкой и стеклом наливают немного воды. При взбалтывании вода своей тяжестью проникает всюду между пленкой и стенкой пузырька и отделяет от нее пленку. Прибавляя понемногу воды, побалтывая и осторожно при помощи очень гладкого тонкого прутика или перышка (стараясь не повредить пленки) отделяют и вынимают мешочек из пузырька. Прежде всего проверяют, нет ли в нем отверстия. Для этого нужно наполнить его водой и посмотреть, не течет ли он. Обыкновенно не сразу, но в несколько раз удается приготовить
