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DÉCOUVERTES SCIENTIFIQUES LES PLUS IMPORTANTES
La loi du minimum. Histoire et essence de la découverte scientifique
Annuaire / Les découvertes scientifiques les plus importantes Tous les animaux, ainsi que l'homme, mangent des aliments d'origine végétale ou animale. Par conséquent, la question de savoir d'où les plantes tirent leur alimentation est de la plus haute importance. "Les meilleurs chercheurs réfléchissent depuis longtemps à cette question", écrit Z. Shpausus. "Pendant longtemps, l'attention a été attirée sur le fait qu'une plante au cours de sa vie passe d'un grain de graine insignifiant à sa taille normale. et en même temps un énorme gain de poids est trouvé.Aristote croyait que les plantes absorbaient du sol les matériaux nécessaires à leur construction dans leur forme finale, de sorte qu'il n'y avait besoin d'aucune transformation de ces matériaux à l'intérieur de leur corps.En 1600, Van Helmont, par son expérience, a pu prouver l'inexactitude de ces hypothèses.Il pesait 200 livres de terre sèche et y plantait une branche de saule, dont le poids était égal à 5 livres.Lorsqu'il était abondamment arrosé d'eau, ce branche s'est manifestée comme un saule entier: elle a pris racine et, au cours des cinq années suivantes, est devenue un arbre décent pesant des livres 164. Van Helmont est particulièrement surpris par le fait que la terre n'a perdu que 60 grammes de son poids initial. Ainsi, la terre ne pourrait en aucun cas être reconnue comme la seule source de nourriture pour l'arbre en croissance, car dans ce cas, les 159 livres de gain de poids de la branche de saule devraient correspondre à une perte égale du poids de la terre. Ingenhaus et de Saussure, à la fin du XVIIIe siècle, sont les premiers scientifiques à avoir développé la théorie moderne de la nutrition des plantes, selon laquelle les plantes absorbent le dioxyde de carbone de l'air, ce qui entraîne une augmentation plus importante du poids de matière sèche des plantes. que ce à quoi on pourrait s'attendre sur la base des quantités réelles de dioxyde de carbone qu'ils absorbent. Par conséquent, nous devons supposer que la nouvelle matière organique est formée à partir de dioxyde de carbone et d'eau. Ces scientifiques pensaient déjà à cette époque que la présence de certains sels dans le sol était également nécessaire. Si opportunes et correctes à bien des égards que ces conclusions aient pu être, elles ont néanmoins été oubliées au début du XIXe siècle et ont été remplacées par la théorie de l'humus, qui remonte principalement à Thayer, qui en fut le plus zélé défenseur. Le point de vue de Thayer, le fondateur de la doctrine de la rotation des cultures, était que la fertilité du sol dépend uniquement de l'humus. C'est la seule source qui alimente les plantes en nutriments. L'humus - terre noire meuble - contient beaucoup de carbone - le composant principal de toutes les plantes. Selon les défenseurs de la théorie de l'humus, il contient toutes les substances nécessaires à la vie végétale sous une forme déjà préparée. Les sels ne sont pas, à leur avis, particulièrement importants, de sorte que leur origine et leur signification ne doivent pas être beaucoup réfléchies. L'humus et l'eau sont les sources de nutrition des plantes. Cet enseignement était si clair et si convaincant que pendant longtemps personne n'a douté de sa validité. L'un de ceux qui doutaient néanmoins de lui était le jeune professeur de chimie Justus Liebig (1803-1873). Sur la base des faits recueillis plus tôt et en même temps sur les résultats de son travail, Liebig a lancé une nouvelle ère dans l'agriculture. Dans son livre "Agricultural Chemistry", publié en 1840, Liebig a d'abord étudié à partir de quels composants une plante construit son organisme et d'où elle obtient ces substances. "Sur la base de nombreuses analyses, écrit Z. Shpausus, il a pu établir que chaque plante contient dix éléments qui sont tous de la plus haute importance pour sa croissance normale. Ce sont les éléments suivants : carbone, hydrogène, oxygène, azote, calcium, potassium, phosphore, soufre, magnésium, fer... Ajoutons qu'à l'heure actuelle on connaît un certain nombre d'éléments qui ne sont présents dans les plantes que sous forme de traces, mais qui jouent néanmoins un rôle important dans leur activité vitale. , toutes ces substances sont contenues dans les plantes, non pas sous la forme dans laquelle elles sont connues comme éléments chimiques, mais elles sont des constituants des composés à partir desquels la plante est construite. D'où les plantes obtiennent-elles ces substances ? Nous avons déjà vu que le carbone capté par les feuilles sous forme de dioxyde de carbone provient de l'atmosphère, tandis que l'eau alimente la plante en hydrogène et en oxygène. Mais qu'en est-il de l'azote, qui fait partie intégrante des protéines nécessaires à la vie ? Certes, l'atmosphère contient d'énormes quantités d'azote, car il s'agit de 78% de cet élément, mais seules quelques plantes sont capables d'absorber et d'utiliser l'azote de l'air. Ces plantes comprennent les plantes dites légumineuses, notamment les haricots, les pois et les lupins. Il est facile de s'assurer que les nodules qui cachent des bactéries à l'intérieur se trouvent dans leurs racines. Les bactéries nodulaires ont la capacité de convertir l'azote de l'air en composés azotés organiques, qui peuvent ensuite être absorbés par les plantes correspondantes. La plante permet aux bactéries de vivre, et pour cela elles préparent de l'azote assimilable par leurs hôtes. Ce processus d'assistance mutuelle est appelé en biologie symbiose. Cependant, ce processus n'est qu'une exception. La grande majorité des plantes doivent puiser des composés azotés directement dans le sol, car elles ne peuvent pas absorber directement l'azote de l'air. Liebig était d'avis que l'ammoniac gazeux, qui se forme lors de la décomposition des composés organiques et donc toujours présent en quantité insignifiante dans l'atmosphère, est tout à fait suffisant pour couvrir les besoins en azote des plantes. L'ammoniac se dissout dans les gouttes de pluie, réagit avec le dioxyde de carbone pour former du carbonate d'ammonium et, sous la forme du sel nommé, pénètre dans le sol, à partir duquel il peut être absorbé par les racines des plantes. Les six éléments restants se trouvent sous forme de sels dans le sol. Étant dissous dans l'eau, ils peuvent pénétrer les plantes par leurs racines. Certes, ils sont présents dans le sol en quantité limitée, mais les animaux et les plantes, lorsque leurs restes se décomposent, restituent au sol les sels qu'ils en ont reçus au cours de leur croissance. Après cela, les sels peuvent à nouveau servir de nutriments pour les plantes. C'est la fin du cycle reliant la nature morte et vivante. La plante extrait des substances inorganiques du sol et de l'air et en construit son propre organisme, composé de composés organiques. Cette matière végétale est la nourriture des animaux et des humains, et dans les sécrétions physiologiques, et après la mort sous forme de cadavres de ces créatures, elle pénètre dans le sol et se transforme en matières premières inorganiques. Et dans ce cycle, les plantes jouent le rôle principal, car elles seules sont capables d'utiliser des matériaux de construction inorganiques. Ainsi, les dix éléments sont essentiels à la vie végétale. L'absence d'un suffit pour que la plante meure. La fertilité du sol dépend toujours de l'élément qui se trouve dans le sol en quantité minimale. C'est une loi de la plus haute importance pour l'agriculture pratique. Liebig a appelé cette loi "la loi du minimum". Bien sûr, il ne faut pas oublier qu'en plus des sels nutritifs, il existe également un certain nombre d'autres facteurs, tels que le régime hydrique du sol, la température, etc., qui affectent également la fertilité du sol. Mais comment expliquer la fertilité toujours décroissante des terres arables ? Liebig explique en détail. Si l'agriculteur restitue au sol sous forme de fumier tous les nutriments qui ont été extraits du sol par les plantes, alors la teneur en sels nutritifs du sol restera la même et la fertilité de sa parcelle ne diminuera pas. Cependant, s'il vend une partie de ses produits à la ville, alors les sels nutritifs seront perdus pour son site et l'année prochaine ils ne seront plus à la disposition des plantes poussant sur ce site. Si ce processus se répète année après année, les rendements devront se détériorer chaque année. Liebig a déclaré: "Le principe de base de l'agriculture devrait être considéré comme l'exigence que le sol soit entièrement restitué à tout ce qui en a été prélevé. Sous quelle forme ce retour sera-t-il effectué, que ce soit sous forme d'excréments d'animaux ou sous forme de cendres ou des os, est plus ou moins indifférent.Le temps vient où la terre arable et chaque plante seront pourvues de l'engrais nécessaire pour cela, qui sera produit dans des usines chimiques. Ces paroles de Liebig ont été justifiées mille fois au cours du temps passé, mais à son époque, elles ont à plusieurs reprises servi de prétexte à des moqueries et à des mots d'esprit. « Je vais vous dire, collègue : je suis de nouveau convaincu qu'il y a devant moi le livre le plus éhonté de tous qui soit jamais tombé entre mes mains. Connaissez-vous, en fait, son contenu ? von Mol, professeur à l'Université de Tübingen, a évalué avec une grande irritation le livre de Liebig qui était devant lui. "Il s'avère que le monde végétal ne doit plus sa nutrition à la terre, non, les plantes se nourrissent d'air, d'eau et des soi-disant sels nutritifs qu'elles recherchent dans le sol ! C'est incroyable comme il en trouve encore au moins quelques-uns." explication de la nécessité de cultiver la terre. Mais peut-être arrivera-t-il même à la conclusion que l'agriculteur n'a pas du tout besoin de la terre et que le paysan pourra faire pousser son grain dans des récipients en verre. Regardez, dans ce journal, il peut lire la seule réponse correcte à son non-sens ! Fritz Reuter se moque ouvertement de Liebig dans son essai "My Way of Life": "Et cette époque a été marquée par un développement important de l'agriculture. Le professeur Liebig a publié un livre complètement dénué de sens pour les paysans... On pourrait vraiment devenir fou avec ces termes. qui était prêt à se retrouver sans le sou, suivant tous les conseils contenus dans ce livre, et qui en même temps voulait mettre son nez dans la science, il s'est procuré ce livre et s'est assis dessus jusqu'à ce que sa tête soit peu à peu bernée par son contenu , et lorsqu'il est arrivé à un tel état, il a commencé à se demander si le gypse était une substance irritante ou nourrissante (pour le trèfle, pas pour l'homme !) c'est, par sa nature même, une substance malodorante." S'il n'y a pas assez d'engrais naturels, il est nécessaire d'appliquer des engrais minéraux au sol pour couvrir les coûts des sels nutritifs. Alors Liebig a raisonné sur la production de son "engrais breveté". La plante produit naturellement du carbone, de l'hydrogène et de l'oxygène en quantité suffisante. Liebig a estimé qu'il était possible d'en dire autant de l'azote. Le magnésium, le fer et le soufre ne sont nécessaires que dans une faible mesure aux plantes, et ils sont présents dans le sol en quantité très importante. L'introduction d'engrais calciques n'est pas très difficile, car les marnes calcaires se trouvent en abondance exceptionnelle. La situation est différente avec le potassium et le phosphore. À cet égard, les réserves de nutriments du sol doivent être reconstituées avec des sels d'engrais. Ces deux éléments sont également contenus dans "l'engrais breveté" de Liebig. Une firme anglaise entreprit la production de cet engrais à grande échelle. Cependant, dans les champs fertilisés avec ces sels, aucune augmentation significative du rendement n'a été notée. Est-il possible que les sels minéraux n'affectent en rien la croissance des plantes, son enseignement est-il erroné ? Ce furent des moments difficiles à endurer pour Liebig et ses partisans. De nombreuses années se sont écoulées avant que Liebig ne comprenne la raison de l'échec de son engrais. Dans la production d '«engrais brevetés», il a cherché à convertir ses engrais à base de potasse et de phosphore sous la forme de composés insolubles dans l'eau. Ainsi, Liebig voulait éviter que ses sels d'engrais ne soient lessivés du sol dans ses couches profondes dès la première pluie. Mais en convertissant ces sels en composés insolubles dans l'eau, il les rend seulement indigestes pour les plantes, puisque les plantes ne peuvent absorber que les sels dissous. Grâce à cela, tous les engrais ont été introduits en vain. Ayant compris la raison des résultats négatifs de l'application de tels engrais, le scientifique a corrigé l'erreur. Liebig a également dû admettre qu'il avait tort de supposer que la quantité d'ammoniac gazeux dans l'air était suffisante pour la croissance des plantes. Potassium, phosphore, azote et chaux - c'est ce que la formule devrait maintenant dire, dont dépend l'augmentation de la fertilité du sol. Même de son vivant, Liebig eut l'occasion d'établir avec satisfaction que sa doctrine des sels fertilisants était universellement reconnue. De plus en plus affirmé la croyance en la nécessité d'appliquer des engrais artificiels sur les terres arables. Les expériences ont indéniablement montré que les terres arables fertilisées apportent de bien meilleurs rendements. Auteur : Samin D.K.
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