Мешочек наполняют крепким раствором сахара, привязывают к стеклянной трубочке и погружают в воду в вертикальном положении. Сейчас же начнется поступление воды в «корень» и поднятие ее по «стеблю» — трубочке. Пока поднимается вода (это происходит довольно медленно), можно заняться изготовлением «листьев». Для этого берут такой же пустой мешочек, лучше значительно меньших размеров, и привязывают его к верхнему концу трубки. Без раствора он будет «вяло» висеть (рис. 3, А), но как только наполнится раствором, он выпрямится и займет напряженное положение соответственно своей форме (рис. 3, Б). От изобретательности зависит дать ему любую форму — листа или цветка (изготовив эту форму, например, из гипса, глины, воска и прочего). Можно окрасить коллодий в зеленый или иной цвет, прибавляя какой-нибудь краски.
Как мы уже сказали, эта модель, как настоящее растение, будет пить и испарять воду, так же завянет, если перенести ее из воды в раствор и вновь оживет при перенесении обратно в воду. Если эту модель растения снабдить длинной горизонтальной трубкой, то будет видно, как она пьет воду, то есть, как она будет проделывать с водой все то, что происходит в живом растении, свидетельствуя о том, что процессы поглощения растениями воды являются результатом работы осмотического давления.
Необходимое оборудование: бутылка, две пробирки (одна поменьше), стеклянная трубка 10–15 сантиметров, коллодий, сахар, нитки, краска.
Как почва подает воду растениям
Откуда же растения берут столько воды? Если даже почва и окажется сырой около корней, то при такой быстроте всасывания растениями воды почва скоро отдаст всю воду из слоев, прилегающих к корням, и тогда необходимо будет подавать воду из более глубоких слоев. И действительно, почва непрерывно подает воду к корням из разных слоев и таким образом питает растения водой. Но для такой подачи необходимы какие-то силы, способные передвинуть воду и даже поднять значительные ее количества на некоторую высоту.
Здесь мы имеем дело с хорошо известной нам силой капиллярного или волосного поднятия жидкостей, действие которой можно видеть на каждом шагу: бумага, опущенная одним концом в воду, смачивается ею, и вода поднимается по ней на значительную высоту; кирпич, поставленный в воду, также смачивается доверху; тонкая трубка или две пластинки стекла (приставленные близко одна к другой), опущенные в воду, поднимают ее на некоторую высоту. Все это происходит благодаря свойству жидкости подниматься по тонким промежуткам (капиллярам), и чем они тоньше, тем на большую высоту.
Почва — тело пористое и содержит много тонких капиллярных промежутков, благодаря которым вода по ней может подниматься на значительную высоту и распространяться в разные стороны. Чем плотнее почва или чем больше она размельчена (то есть чем меньше в ней крупных промежутков), тем выше и быстрее она подает воду к месту ее расхода. Если наполнить стеклянную трубку мелкой сухой почвой и погрузить нижний ее конец (обвязав его тряпочкой) в воду, то вода в трубке будет подниматься по почве, что можно ясно видеть, так как смоченная почва отличается по цвету от сухой.
Если взять две трубки и наполнить одну просеянной мелкой почвой, а другую отсеянными комочками без мелкой пыли, то легко заметить большую разницу в скорости поднятия в них воды. Мелкая почва будет поднимать воду быстро, а почва из комочков с крупными промежутками (у нее разорваны капилляры) будет сильно отставать. Благодаря свойству поднимать воду на большую высоту, почва подает воду корням с больших глубин, действуя как насос.
Но мы напрасно пытались бы использовать это свойство почвы для устройства «почвенного насоса». Устроив почвенную колонку и погрузив ее нижний конец в воду, мы бы подняли ее на большую высоту, но получить воду из почвы не так легко, и, во всяком случае, выливаться из капилляров она не будет. Нужно затратить некоторое усилие, чтобы преодолеть капиллярную силу, удерживающую воду в капиллярах. Растения извлекают эту воду из капилляров силой осмотического давления. Солнце может испарять эту воду и сушить почву силой своей лучистой энергии, а почва будет постоянно пополнять эту убыль непрерывной работой капиллярных сил.
Без затраты силы извне эту воду отнять из почвы нельзя, и поэтому наш почвенный насос выполнил бы только половину работы, то есть поднял бы воду, но не отдал бы этой воды простым самотеком. Если же вместо воды взять какую-нибудь горючую жидкость — керосин, спирт, эфир, бензин, масло, то тогда почва сможет питать пламя «лампы без фитиля» или вернее — с фитилем из почвы. Эту лампу легко соорудить.
Наполните трубку сухой мелкой почвой, предварительно обвязав нижний ее конец тряпочкой, погрузите подвязанный конец трубки с почвой в спирт, керосин и т, п., подождите, чтобы жидкость поднялась по почве доверху, и зажгите ее у верхнего конца (рис. 4).
Рис. 4. «Лампа» без фитиля: А — самые мелкие частицы почвы; Б — средние; В — крупные.
В зависимости от того, насколько плотно заполнена трубка или мелко раздроблена почва, вы получите большее или меньшее пламя, которое будет поддерживаться капиллярным поднятием горючей жидкости в почве. Если вы возьмете несколько трубочек и наполните их почвой, состоящей из комочков разной крупности, то по величине пламени вы сможете судить о роли строения почвы, ее рыхлости и плотности в быстроте подачи воды. Чем почва плотнее уложилась в трубочке или чем мельче она раздроблена, тем подача жидкости будет быстрее и пламя больше; при мелких комочках без пыли пламя будет меньше, а в трубке с крупными комочками получится как бы разрыхленная почва с крупными промежутками, которая будет подавать жидкость настолько медленно, что пламя может и не гореть. Этот опыт нужно проделывать очень осторожно, чтобы не воспламенился спирт, в который погружена трубочка.
На разнице в быстроте подачи воды различно разрыхленной почвой к своей поверхности основаны главнейшие приемы сохранения влаги в почве. Весной почва насыщена водой; уплотненная за зиму, она быстро подает ее к поверхности, где вода испаряется. Почва, таким образом, теряя воду, в конце концов высыхает полностью. Стоит своевременно разрыхлить поверхность почвы, то есть разрушить капилляры и этим замедлить приток воды к поверхности, и вода в почве сохранится. Верхний слой, не получая снизу воды, быстро подсохнет и перестанет ее испарять, а вода останется в нижележащих слоях очень надолго.
Интересно отметить, что внешняя картина этого явления иногда ошибочно приводит
