חוק המינימום. היסטוריה ומהות הגילוי המדעי

גילויים מדעיים חשובים ביותר
ספרייה חינם / מדריך / התגליות המדעיות החשובות ביותר

חוק המינימום. היסטוריה ומהות הגילוי המדעי

התגליות המדעיות החשובות ביותר

כל בעלי החיים, כמו גם האדם, אוכלים מזון ממקור צמחי או מן החי. לכן, השאלה מאיפה הצמחים מקבלים את התזונה שלהם היא אחת השאלות החשובות ביותר.

"מיטב החוקרים חשבו על הנושא הזה זמן רב", כותב ז' שפאוסוס. "במשך זמן רב, תשומת הלב הופנתה לעובדה שצמח במהלך חייו צומח מדגן זרע לא משמעותי לגודלו הרגיל. ובמקביל נמצאה עלייה עצומה במשקל.אריסטו האמין שצמחים סופגים מהאדמה את החומרים הדרושים לבנייתם בצורתם הסופית, כך שאין צורך בשום טרנספורמציה של חומרים אלו בתוך גופם.בשנת 1600, ואן הלמונט, מניסיונו, הצליח להוכיח את אי נכונותן של הנחות אלו. הוא שקל 200 ק"ג של אדמה יבשה ותקע לתוכה ענף של ערבה, שמשקלו היה שווה ל-5 פאונד. כשהשקה בשפע במים, זה ענף התבטא כערבה שלמה: הוא השתרש ובמהלך חמש השנים הבאות צמח לעץ הגון במשקל 164 ק"ג. ואן הלמונט מופתעת במיוחד היא העובדה שכדור הארץ איבד רק 60 גרם ממשקלו המקורי. לפיכך, בשום פנים ואופן לא ניתן היה לזהות את כדור הארץ כמקור ההזנה היחיד לעץ הגדל, שכן במקרה זה 159 קילו של עלייה במשקל מענף הערבה יצטרכו להתאים לאובדן שווה במשקל האדמה.

Ingenhaus ודה סוסיר, בסוף המאה ה-XNUMX, היו המדענים שפיתחו לראשונה את התיאוריה המודרנית של תזונת צמחים, לפיה צמחים סופגים פחמן דו חמצני מהאוויר, מה שגורם לעלייה גדולה יותר במשקל החומר היבש של הצמחים. ממה שניתן היה לצפות בהתבסס על הכמויות בפועל של הפחמן הדו חמצני שהם לוקחים. לכן, עלינו להניח שחומר אורגני חדש נוצר מפחמן דו חמצני ומים. מדענים אלה כבר באותה תקופה האמינו שגם נוכחותם של מלחים מסוימים באדמה נחוצה.

ככל שיהיו מתוזמנים ונכונים במובנים רבים, מסקנות אלו נשכחו בכל זאת בתחילת המאה ה-XNUMX והוחלפו בתיאוריית החומוס, שבעיקרה חוזרת לתאיר, שהיה המגן הקנאי ביותר שלה.

נקודת המבט של תאיר, מייסד דוקטרינת מחזור היבול, הייתה שפריון הקרקע תלוי אך ורק בחומוס. זהו המקור היחיד המספק לצמחים חומרים מזינים. חומוס - אדמה כהה רופפת - מכיל הרבה פחמן - המרכיב העיקרי של כל הצמחים. על פי מגיני תיאוריית החומוס, הוא מכיל את כל החומרים הדרושים לחיי הצמח בצורה מוכנה כבר. מלחים אינם חשובים, לדעתם, במיוחד, ולכן לא היה צורך לחשוב הרבה על מקורם ומשמעותם. חומוס ומים הם מקורות התזונה הצמחיים.

הוראה זו הייתה כה ברורה ומשכנעת, שבמשך זמן רב איש לא הטיל ספק בתקפותה. אחד מאלה שבכל זאת הטילו בו ספק היה הפרופסור הצעיר לכימיה יוסטוס ליביג (1803-1873). על סמך העובדות שנאספו קודם לכן ובמקביל על תוצאות עבודתו, יזם ליביג עידן חדש בחקלאות.

בספרו "כימיה חקלאית", שפורסם ב-1840, חקר ליביג קודם כל מאילו מרכיבים צמח בונה את האורגניזם שלו ומהיכן הוא משיג את החומרים הללו. "בהתבסס על ניתוחים רבים", כותב ז' שפאוסוס, "הוא הצליח לקבוע שכל צמח מכיל עשרה יסודות שכולם בעלי החשיבות הגדולה ביותר לצמיחתו התקינה. אלו היסודות הבאים: פחמן, מימן, חמצן, חנקן, סידן, אשלגן, זרחן, גופרית, מגנזיום וברזל. נוסיף כי כיום ידועים מספר יסודות הנמצאים בצמחים רק בצורת עקבות, אך עם זאת, ממלאים תפקיד חשוב בפעילות חייהם. באופן טבעי , כל החומרים האלה כלולים בצמחים, לא בצורה שבה הם ידועים כאלמנטים כימיים, אבל הם מרכיבים מהתרכובות שמהן בנוי הצמח. מאיפה הצמחים מקבלים את החומרים האלה?

כבר ראינו שהפחמן הנקלט על ידי העלים בצורת פחמן דו חמצני מגיע מהאטמוספירה, בעוד המים מספקים לצמח מימן וחמצן. אבל מה לגבי חנקן, שהוא חלק בלתי נפרד מהחלבונים הנחוצים לחיים? נכון, האטמוספירה מכילה חנקן בכמויות אדירות, כי מדובר ב-78 אחוז מהיסוד הזה, אבל רק צמחים בודדים מסוגלים לספוג ולהשתמש בחנקן מהאוויר. צמחים כאלה כוללים את מה שנקרא צמחי קטניות, כולל שעועית, אפונה ותורמוסים. קל לוודא שבשורשיהם ניתן למצוא גושים המסתירים בתוכם חיידקים. לחיידקי גושים יש את היכולת להמיר חנקן מהאוויר לתרכובות חנקניות אורגניות, אשר לאחר מכן יכולות להיספג על ידי הצמחים המקבילים. הצמח מאפשר לחיידקים לחיות ולשם כך הם מכינים חנקן זמין להטמעה עבור מארחיהם. תהליך זה של עזרה הדדית מכונה בביולוגיה סימביוזה.

עם זאת, תהליך זה הוא רק חריג. הרוב המכריע של הצמחים חייבים לשאוב תרכובות חנקן ישירות מהאדמה, מכיוון שהם לא יכולים לספוג חנקן ישירות מהאוויר. ליביג סבר כי אמוניה גזית, שנוצרת בזמן ריקבון של תרכובות אורגניות ולכן קיימת תמיד בכמות לא משמעותית באטמוספרה, מספיקה למדי כדי לכסות את צורכי החנקן של הצמחים. אמוניה מתמוססת בטיפות גשם, מגיבה עם פחמן דו חמצני ליצירת אמוניום פחמתי, ובצורת המלח הנקרא חודרת לאדמה, ממנה היא יכולה להיספג בשורשי הצמחים.

ששת היסודות הנותרים נמצאים כמלחים באדמה. בהיותם מומסים במים, הם יכולים לחדור לצמחים דרך השורשים שלהם. נכון, הם נמצאים באדמה בכמות מוגבלת, אבל בעלי חיים וצמחים, כאשר שרידיהם מתכלים, מחזירים לאדמה את המלחים שקיבלו ממנה במהלך גידולם. לאחר מכן, מלחים יכולים לשמש שוב כחומרי הזנה לצמחים.

זהו סוף המחזור המקשר בין הטבע המת והחי. הצמח לוקח חומרים אנאורגניים מהאדמה ומהאוויר ובונה מהם אורגניזם משלו המורכב מתרכובות אורגניות. חומר צמחי זה הוא מזון של בעלי חיים ובני אדם, ובהפרשות פיזיולוגיות, ולאחר מוות בצורת גופות של יצורים אלה, הוא נכנס לאדמה והופך לחומרי מוצא אנאורגניים. ובמחזור זה, צמחים ממלאים את התפקיד העיקרי, כי רק הם מסוגלים להשתמש בחומרי בניין אנאורגניים.

לפיכך, עשרה יסודות חיוניים לחיי הצמח. היעדר אחד מספיק כדי שהצמח ימות. פוריות הקרקע תלויה תמיד באלמנט הקיים באדמה בכמויות מזעריות. זהו חוק בעל חשיבות עליונה לחקלאות מעשית. ליביג כינה את החוק הזה "חוק המינימום". כמובן שאסור לשכוח שלצד מלחי תזונה ישנם גם מספר גורמים נוספים כמו משטר המים של הקרקע, טמפרטורה ועוד, המשפיעים אף הם על פוריות הקרקע.

אבל איך להסביר את הפוריות ההולכת ופוחתת של אדמה לעיבוד? ליביג מסביר בהרחבה. אם החקלאי יחזיר לאדמה בצורת זבל את כל חומרי ההזנה שהופקו מהאדמה על ידי צמחים, אזי תכולת מלחי התזונה בקרקע תישאר זהה ופריון חלקתו לא תקטן.

עם זאת, אם הוא ימכור חלק ממוצריו לעיר, אזי יאבדו מלחים התזונתיים לאתר שלו ובשנה הבאה הם לא יעמדו עוד לרשות הצמחים הגדלים באתר זה. אם תהליך זה יחזור על עצמו שנה אחר שנה, התשואות יצטרכו להחמיר מדי שנה.

ליביג טען: "יש לראות בעקרון היסוד של החקלאות הדרישה שהאדמה תוחזר במלואה לכל מה שנלקח ממנה. באיזו צורה תתבצע החזרה זו, אם בצורת צואת בעלי חיים ואם בצורת אפר. או עצמות, פחות או יותר אדיש.מגיע הזמן בו יסופקו לשטח העיבוד ולכל צמח את הדשן הדרוש עבורו, שייוצר במפעלים כימיים. דבריו אלה של ליביג היו מוצדקים אלף פעמים בתקופה האחרונה, אך בתקופתו הם שימשו שוב ושוב עילה ללעג ולשנינות.

"אני אגיד לך מה, עמית: אני שוב משוכנע שלפני מסתתר הספר הכי חסר בושה שנפל לידיי. האם אתה באמת מכיר את תוכנו?" - ברוגז רב העריך פון מוהל, פרופסור באוניברסיטת טובינגן, את ספרו של ליביג השוכב מולו. "מסתבר שעולם הצומח כבר לא חייב את התזונה שלו לאדמה, לא, צמחים ניזונים מאוויר, מים ומהמלחים המזינים כביכול שהם מחפשים באדמה! מדהים איך הוא עדיין מוצא לפחות איזה הסבר לצורך לעבד את האדמה. אבל אולי "הוא אפילו יגיע למסקנה שהאיכר לא צריך בכלל אדמה ושהאיכר יוכל לגדל את התבואה שלו בכלי זכוכית. תראה, בעיתון הזה הוא יכול קרא את התשובה הנכונה היחידה לשטויות שלו!"

פריץ רויטר לועג בגלוי לליביג במאמרו "דרך חיי": "והעידן הזה עמד בסימן התפתחות משמעותית של החקלאות. פרופסור ליביג הוציא ספר חסר משמעות לחלוטין לאיכרים... אפשר באמת להשתגע עם המונחים האלה. שהיה מוכן להיוותר חסר פרוטה, בעקבות כל העצות הכלולות בספר זה, ואשר במקביל רצה להכניס את אפו למדע, הוא רכש לעצמו את הספר הזה וישב מעליו עד שראשו השתטה בהדרגה בתוכנו. , וכשהגיע למצב כזה, הוא התחיל לתהות האם הגבס הוא חומר מגרה או מזין (לתתן, לא לאדם!) הוא, מעצם טבעו, חומר מסריח".

אם אין מספיק דשנים טבעיים, יש צורך ליישם דשנים מינרליים על הקרקע כדי לכסות את העלויות של מלחי תזונה. אז נימק ליביג לגבי ייצור "דשן הפטנטים" שלו. המפעל מייצר פחמן, מימן וחמצן בכמות מספקת באופן טבעי. ליביג חשב שאפשר לומר את אותו הדבר על חנקן. מגנזיום, ברזל וגופרית נחוצים רק במידה מועטה לצמחים, והם נמצאים באדמה בכמות משמעותית ביותר. הכנסת דשני סידן אינה קשה במיוחד, כי חוואר גיר מצוי בשפע יוצא דופן. המצב שונה עם אשלגן וזרחן. בהקשר זה, יש לחדש את עתודות התזונה של הקרקע במלחי דשן. שני המרכיבים הללו כלולים גם ב"דשן הפטנטים" של ליביג.

חברה אנגלית אחת לקחה על עצמה את הייצור של הדשן הזה בקנה מידה גדול. עם זאת, בשדות המופריים במלחים אלו לא נרשמה עלייה משמעותית ביבול. האם יתכן שמלחי מינרלים אינם משפיעים בשום צורה על צמיחת הצמחים, האם הוראתו מוטעית? אלו היו זמנים קשים עבור ליביג ותומכיו.

שנים רבות חלפו עד שלייג הבין את הסיבה לכישלון הדשן שלו. בייצור "דשן פטנטים" הוא ביקש להמיר את דשני האשלג והזרחן שלו בצורה של תרכובות בלתי מסיסות במים. לפיכך, ליביג רצה להימנע מכך שמלחי הדשן שלו נשטפים מהאדמה לשכבותיה העמוקות כבר בגשם הראשון. אבל על ידי המרת המלחים הללו לתרכובות בלתי מסיסות במים, הוא רק הפך אותם לבלתי ניתנים לעיכול עבור צמחים, שכן צמחים יכולים לספוג רק מלחים מומסים. הודות לכך, כל הדשנים הוכנסו לשווא. לאחר שהבין את הסיבה לתוצאות השליליות של יישום דשנים כאלה, המדען תיקן את הטעות.

ליביג גם נאלץ להודות כי טעה בהנחה שתכולת גז האמוניה באוויר מספיקה לגידול צמחים. אשלגן, זרחן, חנקן וסיד - כך אמורה לקרוא כעת הנוסחה שבה תלויה הגדלת פוריות הקרקע.

עוד בחייו הזדמן לליביג לקבוע בסיפוק כי משנתו על מלחי דשנים מוכרת בכל העולם. יותר ויותר טענו את האמונה בצורך ליישם דשנים מלאכותיים על אדמה לעיבוד. ניסויים הוכיחו ללא ספק ששטחי עיבוד מופריים מביאים לתנובה הרבה יותר טובה.

מחבר: סאמין ד.ק.

אנו ממליצים על מאמרים מעניינים סעיף התגליות המדעיות החשובות ביותר:

▪ סטריאוכימיה

▪ ירחים של צדק

▪ חיידקים

ראה מאמרים אחרים סעיף התגליות המדעיות החשובות ביותר.

תקרא ותכתוב שימושי הערות על מאמר זה.

<< חזרה

חדשות אחרונות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה:

מכונה לדילול פרחים בגנים 02.05.2024

בחקלאות המודרנית מתפתחת התקדמות טכנולוגית שמטרתה להגביר את היעילות של תהליכי טיפול בצמחים. מכונת דילול הפרחים החדשנית Florix הוצגה באיטליה, שנועדה לייעל את שלב הקטיף. כלי זה מצויד בזרועות ניידות, המאפשרות התאמתו בקלות לצרכי הגינה. המפעיל יכול להתאים את מהירות החוטים הדקים על ידי שליטה בהם מתא הטרקטור באמצעות ג'ויסטיק. גישה זו מגדילה משמעותית את יעילות תהליך דילול הפרחים, ומעניקה אפשרות להתאמה אישית לתנאים הספציפיים של הגינה, כמו גם למגוון וסוג הפרי הגדלים בה. לאחר שנתיים של בדיקת מכונת פלוריקס על סוגי פירות שונים, התוצאות היו מאוד מעודדות. חקלאים כמו Filiberto Montanari, שהשתמש במכונת פלוריקס כבר כמה שנים, דיווחו על הפחתה משמעותית בזמן ובעבודה הנדרשים לדלל פרחים. ... >>

מיקרוסקופ אינפרא אדום מתקדם 02.05.2024

למיקרוסקופים תפקיד חשוב במחקר המדעי, המאפשר למדענים להתעמק במבנים ותהליכים בלתי נראים לעין. עם זאת, לשיטות מיקרוסקופיה שונות יש מגבלות, וביניהן הייתה הגבלת הרזולוציה בעת שימוש בטווח האינפרא אדום. אבל ההישגים האחרונים של חוקרים יפנים מאוניברסיטת טוקיו פותחים סיכויים חדשים לחקר עולם המיקרו. מדענים מאוניברסיטת טוקיו חשפו מיקרוסקופ חדש שיחולל מהפכה ביכולות של מיקרוסקופיה אינפרא אדום. מכשיר מתקדם זה מאפשר לך לראות את המבנים הפנימיים של חיידקים חיים בבהירות מדהימה בקנה מידה ננומטרי. בדרך כלל, מיקרוסקופים אינפרא אדום בינוני מוגבלים ברזולוציה נמוכה, אך הפיתוח האחרון של חוקרים יפנים מתגבר על מגבלות אלו. לדברי מדענים, המיקרוסקופ שפותח מאפשר ליצור תמונות ברזולוציה של עד 120 ננומטר, שהיא פי 30 מהרזולוציה של מיקרוסקופים מסורתיים. ... >>

מלכודת אוויר לחרקים 01.05.2024

חקלאות היא אחד מענפי המפתח במשק, והדברה היא חלק בלתי נפרד מתהליך זה. צוות של מדענים מהמועצה ההודית למחקר חקלאי-המכון המרכזי לחקר תפוחי אדמה (ICAR-CPRI), שימלה, העלה פתרון חדשני לבעיה זו - מלכודת אוויר של חרקים המופעלת על ידי רוח. מכשיר זה מטפל בחסרונות של שיטות הדברה מסורתיות על ידי מתן נתוני אוכלוסיית חרקים בזמן אמת. המלכודת מופעלת כולה על ידי אנרגיית רוח, מה שהופך אותה לפתרון ידידותי לסביבה שאינו דורש חשמל. העיצוב הייחודי שלו מאפשר ניטור של חרקים מזיקים ומועילים כאחד, ומספק סקירה מלאה של האוכלוסייה בכל אזור חקלאי. "על ידי הערכת מזיקים מטרה בזמן הנכון, נוכל לנקוט באמצעים הדרושים כדי לשלוט הן במזיקים והן במחלות", אומר קפיל ... >>

חדשות אקראיות מהארכיון

שיטה חדשה לקביעת גיל פיקדונות מורכבים 29.11.2022

חוקרים מאוניברסיטת לנז'ו וממכון צ'ינגהאי של אגמי המלח של האקדמיה הסינית למדעים עשו פריצת דרך חדשה בתחום תיארוך הזוהר. השיטה המוצעת על ידם נועדה לקבוע את גילם של מרבצים מורכבים באזורים צחיחים, מה שגורם לא פעם לקשיים לגיאולוגים.

זוהר מעורר אופטי (OSL) היא אחת משיטות תיארוך הזוהר לקביעת לפני כמה זמן גרגרי מינרלים נחשפו לאחרונה לאור השמש או התחממו.

שיטת OSL מצאה יישום רחב, אולם היא לא תמיד מתאימה לקביעת גילם של פיקדונות מורכבים.

לדברי Li Guoqiang, פרופסור במכון למשאבים וסביבה באוניברסיטת לנז'ו, צוות של מדענים הקדיש שבע שנים לפיתוח השיטה החדשנית, ויעילותה נבדקה.

לחילופין, תוך יישום שיטת ה-OSL החדשה ותארוך פחמן רדיואקטיבי, החוקרים קבעו את גילם של מרבצים פרולוביאלים באתר הארכיאולוגי שלונקה במחוז הואלונג, מחוז צ'ינגהאי (צפון מערב סין). לאחר ניתוח השוואתי, התוצאות היו זהות.

עוד חדשות מעניינות:

▪ טלפונים ניידים הורסים לך את היציבה

▪ Metaverse לילדים

▪ ערכת ה-RAM המהירה ביותר

▪ זכוכית חדשה לחלון היא בריאה יותר

▪ Honeywell HPMA115S0 - מד אבק PM2.5

עדכון חדשות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה

חומרים מעניינים של הספרייה הטכנית החופשית:

▪ חלק של האתר מגבילי אותות, מדחסים. בחירת מאמרים

▪ סעיף חוק הכליאה. עריסה

▪ מאמר מה עשו הפמיניסטיות עם החזיות שלהן? תשובה מפורטת

▪ מאמר אוצר מחלקת הרישום. תיאור משרה

▪ מאמר אנטנות בגודל קטן של תחנות ניידות של תקשורת SV. חלק 1. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

▪ מאמר ג'אגלינג עם כדורי פינג-פונג. סוד התמקדות

השאר את תגובתך למאמר זה:

כל השפות של דף זה

בית | הספרייה | מאמרים | <font><font>מפת אתר</font></font> | ביקורות על האתר