Kostenlose technische Bibliothek WICHTIGSTEN WISSENSCHAFTLICHEN ENTDECKUNGEN
Das Gesetz des Minimums. Geschichte und Wesen der wissenschaftlichen Entdeckung Verzeichnis / Die wichtigsten wissenschaftlichen Entdeckungen Alle Tiere und auch der Mensch ernähren sich von pflanzlicher oder tierischer Nahrung. Daher ist die Frage, woher Pflanzen ihre Nahrung beziehen, eine der Fragen von größter Bedeutung. „Die besten Forscher haben lange über dieses Thema nachgedacht“, schreibt Z. Shpausus, „seit langem wird darauf aufmerksam gemacht, dass eine Pflanze im Laufe ihres Lebens von einem unbedeutenden Samenkorn zu ihrer normalen Größe heranwächst und gleichzeitig stellt sich ein enormer Gewinn dar. Aristoteles glaubte, dass Pflanzen die notwendigen Materialien für ihren Bau in ihrer endgültigen Form aus dem Boden aufnehmen, so dass es keiner Notwendigkeit bedarf, diese Materialien in ihrem Körper umzuwandeln.1600 , Van Helmont konnte durch seine Erfahrung die Unrichtigkeit dieser Annahmen beweisen. Er wog 200 Pfund trockene Erde und steckte einen Weidenzweig hinein, dessen Gewicht 5 Pfund betrug. Wenn er reichlich mit Wasser bewässert wurde, Dieser Zweig manifestierte sich als ganze Weide: Er wurzelte und wuchs in den nächsten fünf Jahren zu einem anständigen Baum mit einem Gewicht von 164 Pfund.Besonders überrascht ist Van Helmont die Tatsache, dass die Erde nur 60 Gramm ihres ursprünglichen Gewichts verlor. Die Erde könnte also keineswegs als alleinige Nahrungsquelle für den wachsenden Baum anerkannt werden, denn in diesem Fall müssten die 159 Pfund Gewichtszunahme des Weidenzweiges einer gleichen Gewichtsabnahme der Erde entsprechen. Ingenhaus und de Saussure waren Ende des XNUMX. Jahrhunderts die ersten Wissenschaftler, die die moderne Theorie der Pflanzenernährung entwickelten, wonach Pflanzen Kohlendioxid aus der Luft aufnehmen, was zu einer stärkeren Zunahme des Trockenmassegewichts der Pflanzen führt als aufgrund der Menge des tatsächlich aufgenommenen Kohlendioxids zu erwarten wäre. Daher müssen wir davon ausgehen, dass aus Kohlendioxid und Wasser neue organische Substanz entsteht. Diese Wissenschaftler glaubten schon damals, dass auch das Vorhandensein bestimmter Salze im Boden notwendig sei. So aktuell und in vielerlei Hinsicht diese Schlussfolgerungen auch waren, gerieten sie dennoch zu Beginn des XNUMX. Jahrhunderts in Vergessenheit und wurden durch die Humustheorie ersetzt, die hauptsächlich auf Thayer als ihren eifrigsten Verfechter zurückgeht. Der Standpunkt von Thayer, dem Begründer der Fruchtfolgelehre, war, dass die Fruchtbarkeit des Bodens ausschließlich vom Humus abhängt. Das ist die einzige Quelle, die Pflanzen mit Nährstoffen versorgt. Humus – lockere dunkle Erde – enthält viel Kohlenstoff – den Hauptbestandteil aller Pflanzen. Nach Ansicht der Befürworter der Humustheorie enthält es alle für das Pflanzenleben notwendigen Stoffe in bereits aufbereiteter Form. Salze sind ihrer Meinung nach nicht besonders wichtig, sodass über ihre Herkunft und Bedeutung nicht viel nachgedacht werden sollte. Humus und Wasser sind die Nahrungsquellen der Pflanzen. Diese Lehre war so klar und überzeugend, dass lange Zeit niemand an ihrer Gültigkeit zweifelte. Einer, der dennoch an ihm zweifelte, war der junge Chemieprofessor Justus Liebig (1803-1873). Basierend auf den früher gesammelten Fakten und gleichzeitig auf den Ergebnissen seiner Arbeit leitete Liebig eine neue Ära in der Landwirtschaft ein. In seinem 1840 erschienenen Buch „Agricultural Chemistry“ untersuchte Liebig zunächst, aus welchen Bestandteilen eine Pflanze ihren Organismus aufbaut und woher sie diese Stoffe bezieht. „Aufgrund zahlreicher Analysen“, schreibt Z. Shpausus, „konnte er feststellen, dass in jeder Pflanze zehn Elemente vorhanden sind, die alle für ihr normales Wachstum von größter Bedeutung sind. Dies sind die folgenden Elemente: Kohlenstoff, Wasserstoff, Sauerstoff , Stickstoff, Calcium, Kalium , Phosphor, Schwefel, Magnesium und Eisen.Fügen wir hinzu, dass derzeit eine Reihe von Elementen bekannt sind, die in Pflanzen nur in Spuren vorhanden sind, aber dennoch eine wichtige Rolle in ihrem Leben spielen Alle diese Stoffe sind natürlich in Pflanzen enthalten, nicht in der Form, in der sie als chemische Elemente bekannt sind, sondern sie sind Bestandteile der Verbindungen, aus denen die Pflanze aufgebaut ist. Wir haben bereits gesehen, dass der Kohlenstoff, den die Blätter in Form von Kohlendioxid aufnehmen, aus der Atmosphäre stammt, während das Wasser die Pflanze mit Wasserstoff und Sauerstoff versorgt. Aber was ist mit Stickstoff, der ein wesentlicher Bestandteil der lebensnotwendigen Proteine ist? Die Atmosphäre enthält zwar Stickstoff in enormen Mengen, denn es besteht zu 78 Prozent aus diesem Element, aber nur wenige Pflanzen sind in der Lage, Stickstoff aus der Luft aufzunehmen und zu nutzen. Zu solchen Pflanzen gehören die sogenannten Leguminosen, darunter Bohnen, Erbsen und Lupinen. Es ist leicht sicherzustellen, dass Knötchen, in denen Bakterien versteckt sind, in ihren Wurzeln gefunden werden können. Knöllchenbakterien haben die Fähigkeit, Stickstoff aus der Luft in organische stickstoffhaltige Verbindungen umzuwandeln, die dann von den entsprechenden Pflanzen aufgenommen werden können. Die Pflanze ermöglicht Bakterien das Leben, und dafür bereiten sie Stickstoff zur Assimilation für ihre Wirte auf. Dieser Prozess der gegenseitigen Unterstützung wird in der Biologie als Symbiose bezeichnet. Dieser Vorgang ist jedoch nur eine Ausnahme. Die überwiegende Mehrheit der Pflanzen muss Stickstoffverbindungen direkt aus dem Boden ziehen, da sie Stickstoff nicht direkt aus der Luft aufnehmen können. Liebig war der Meinung, dass gasförmiges Ammoniak, das beim Zerfall organischer Verbindungen entsteht und daher immer in unbedeutender Menge in der Atmosphäre vorhanden ist, völlig ausreicht, um den Stickstoffbedarf von Pflanzen zu decken. Ammoniak löst sich in Regentropfen, reagiert mit Kohlendioxid zu Ammoniumcarbonat und gelangt in Form des genannten Salzes in den Boden, aus dem es von Pflanzenwurzeln aufgenommen werden kann. Die restlichen sechs Elemente befinden sich als Salze im Boden. In Wasser gelöst, können sie durch ihre Wurzeln in Pflanzen eindringen. Sie sind zwar in begrenzter Menge im Boden vorhanden, aber Tiere und Pflanzen geben die Salze, die sie während ihres Wachstums von ihm erhalten haben, an den Boden zurück, wenn ihre Überreste zerfallen. Danach können Salze wieder als Nährstoffe für Pflanzen dienen. Dies ist das Ende des Kreislaufs, der die tote und die lebendige Natur verbindet. Die Pflanze nimmt anorganische Stoffe aus dem Boden und aus der Luft auf und baut daraus ihren eigenen Organismus auf, der aus organischen Verbindungen besteht. Dieses Pflanzenmaterial ist die Nahrung von Tieren und Menschen und gelangt in physiologischen Ausscheidungen und nach dem Tod in Form von Leichen dieser Kreaturen in den Boden und wird zu anorganischen Ausgangsmaterialien. Und in diesem Kreislauf spielen Pflanzen die Hauptrolle, denn nur sie sind in der Lage, anorganische Baustoffe zu verwerten. Somit sind die zehn Elemente für das Pflanzenleben unerlässlich. Das Fehlen eines solchen reicht aus, damit die Pflanze abstirbt. Die Bodenfruchtbarkeit hängt immer von dem Element ab, das in der Mindestmenge im Boden vorhanden ist. Dies ist ein Gesetz, das für die praktische Landwirtschaft von größter Bedeutung ist. Liebig nannte dieses Gesetz „das Gesetz des Minimums“. Natürlich darf man nicht vergessen, dass neben den Nährsalzen auch eine Reihe weiterer Faktoren, wie z. B. der Wasserhaushalt des Bodens, die Temperatur usw., die Bodenfruchtbarkeit beeinflussen. Doch wie erklärt sich die immer weiter abnehmende Fruchtbarkeit des Ackerlandes? Liebig ausführlich erklärt. Wenn der Landwirt alle Nährstoffe, die die Pflanzen dem Boden entzogen haben, in Form von Gülle dem Boden zurückgibt, bleibt der Gehalt an Nährsalzen im Boden gleich und die Fruchtbarkeit seiner Parzelle nimmt nicht ab. Verkauft er jedoch einen Teil seiner Produkte an die Stadt, dann gehen die Nährsalze für seinen Standort verloren und stehen im nächsten Jahr den dort wachsenden Pflanzen nicht mehr zur Verfügung. Wenn sich dieser Vorgang Jahr für Jahr wiederholt, müssen die Erträge jedes Jahr schlechter werden. Liebig argumentierte: „Als Grundprinzip der Landwirtschaft ist die Forderung anzusehen, dem Boden alles, was ihm entnommen wurde, vollständig zurückzugeben, in welcher Form diese Rückgabe erfolgt, sei es in Form von tierischen Exkrementen oder in Form von Asche oder Knochen, ist mehr oder weniger gleichgültig: Es kommt die Zeit, in der das Ackerland und jede Pflanze mit dem dafür notwendigen Dünger versorgt werden, der in Chemiefabriken hergestellt wird. Diese Worte Liebigs waren in der vergangenen Zeit tausendfach gerechtfertigt, aber in seiner Zeit dienten sie immer wieder als Vorwand für Spott und Witz. „Ich sage Ihnen was, Kollege: Ich bin wieder einmal davon überzeugt, dass vor mir das schamloseste Buch liegt, das mir je in die Hände gefallen ist. Sind Sie mit dem Inhalt überhaupt vertraut?“ von Mol, Professor an der Universität Tübingen, beurteilte das vor ihm liegende Buch Liebig mit großer Verärgerung. „Es stellt sich heraus, dass die Pflanzenwelt ihre Ernährung nicht mehr der Erde verdankt, nein, Pflanzen ernähren sich von Luft, Wasser und den sogenannten Nährsalzen, die sie im Boden suchen! Es ist erstaunlich, wie er zumindest welche noch findet.“ Erklärung für die Notwendigkeit, das Land zu kultivieren. Aber vielleicht kommt er sogar zu dem Schluss, dass der Bauer das Land überhaupt nicht braucht und dass der Bauer sein Getreide in Glasgefäßen anbauen kann. Schauen Sie, in dieser Zeitung hat er kann die einzig richtige Antwort auf seinen Unsinn lesen! Fritz Reuter macht sich in seinem Aufsatz „Mein Lebensweg“ offen über Liebig lustig: „Und diese Epoche war geprägt von einer bedeutenden Entwicklung der Landwirtschaft.“ Professor Liebig hat ein völlig sinnloses Buch für die Bauern veröffentlicht … Man könnte wirklich verrückt werden bei diesen Begriffen bereit war, nach allen Ratschlägen dieses Buches mittellos in der Tasche zu bleiben, und der gleichzeitig seine Nase in die Wissenschaft stecken wollte, erwarb dieses Buch für sich und saß darüber, bis sein Kopf allmählich verrückt wurde seinen Inhalt, und als er einen solchen Zustand erreichte, begann er sich zu fragen, ob Gips eine reizende oder nährende Substanz (für Klee, nicht für den Menschen!) sei, er ist von Natur aus eine stinkende Substanz. Reichen die natürlichen Düngemittel nicht aus, müssen mineralische Düngemittel auf den Boden aufgebracht werden, um die Kosten für Nährsalze zu decken. So begründete Liebig die Herstellung seines „Patentdüngers“. Die Pflanze produziert auf natürliche Weise Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff in ausreichender Menge. Liebig hielt es für möglich, dasselbe vom Stickstoff zu sagen. Magnesium, Eisen und Schwefel werden von Pflanzen nur in geringem Umfang benötigt und sind im Boden in sehr bedeutender Menge vorhanden. Das Einbringen von Kalkdünger ist nicht sehr schwierig, da kalkhaltige Mergel in außergewöhnlicher Menge vorkommen. Anders verhält es sich bei Kalium und Phosphor. Dabei müssen die Nährstoffreserven des Bodens mit Düngesalzen wieder aufgefüllt werden. Beide Elemente sind auch in Liebigs „Patentdünger“ enthalten. Eine englische Firma übernahm die Produktion dieses Düngemittels in großem Umfang. Auf den mit diesen Salzen gedüngten Feldern wurde jedoch keine signifikante Ertragssteigerung festgestellt. Ist es möglich, dass Mineralsalze das Pflanzenwachstum in keiner Weise beeinflussen, ist seine Lehre falsch? Es waren harte Zeiten für Liebig und seine Anhänger. Viele Jahre vergingen, bis Liebig den Grund für das Versagen seines Düngemittels verstand. Bei der Herstellung von „Patentdünger“ versuchte er, seine Kali- und Phosphordünger in wasserunlösliche Verbindungen umzuwandeln. Damit wollte Liebig vermeiden, dass seine Düngesalze schon beim ersten Regen aus dem Boden in die tieferen Schichten ausgewaschen werden. Durch die Umwandlung dieser Salze in wasserunlösliche Verbindungen sorgte er jedoch nur dafür, dass sie für Pflanzen unverdaulich wurden, da Pflanzen nur gelöste Salze aufnehmen können. Dank dessen wurden alle Düngemittel umsonst eingeführt. Nachdem der Wissenschaftler den Grund für die negativen Ergebnisse der Anwendung solcher Düngemittel verstanden hatte, korrigierte er den Fehler. Auch Liebig musste zugeben, dass er mit seiner Annahme, die Menge an gasförmigem Ammoniak in der Luft sei für das Pflanzenwachstum ausreichend, falsch lag. Kalium, Phosphor, Stickstoff und Kalk – so soll nun die Formel lauten, von der die Steigerung der Bodenfruchtbarkeit abhängt. Schon zu Lebzeiten konnte Liebig mit Genugtuung feststellen, dass seine Lehre von den Düngesalzen allgemein anerkannt war. Immer mehr setzte sich der Glaube an die Notwendigkeit durch, Ackerland künstlich zu düngen. Versuche haben unbestreitbar gezeigt, dass gedüngtes Ackerland viel bessere Erträge bringt. Autor: Samin D. K. Wir empfehlen interessante Artikel Abschnitt Die wichtigsten wissenschaftlichen Entdeckungen: Siehe andere Artikel Abschnitt Die wichtigsten wissenschaftlichen Entdeckungen. Lesen und Schreiben nützlich Kommentare zu diesem Artikel. Neueste Nachrichten aus Wissenschaft und Technik, neue Elektronik: Maschine zum Ausdünnen von Blumen im Garten
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