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A lei do mínimo. História e essência da descoberta científica

As descobertas científicas mais importantes

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Todos os animais, assim como o homem, comem alimentos de origem vegetal ou animal. Portanto, a questão de onde as plantas obtêm sua nutrição é da maior importância.

“Os melhores pesquisadores têm pensado sobre esta questão há muito tempo”, escreve Z. Shpausus. e, ao mesmo tempo, um grande ganho: Aristóteles acreditava que as plantas absorvem do solo os materiais necessários para sua construção em sua forma final, de modo que não há necessidade de qualquer transformação desses materiais dentro de seu corpo.Em 1600 , Van Helmont, por sua experiência, foi capaz de provar a incorreção dessas suposições. Ele pesava 200 libras de terra seca e enfiou nela um galho de salgueiro, cujo peso era igual a 5 libras. esse galho se manifestou como um salgueiro inteiro: criou raízes e nos cinco anos seguintes cresceu em uma árvore decente pesando 164. Van Helmont particularmente surpreso é o fato de que a terra perdeu apenas 60 gramas de seu peso original. Assim, a terra não poderia de forma alguma ser reconhecida como a única fonte de nutrição para a árvore em crescimento, pois neste caso os 159 quilos de ganho de peso do galho de salgueiro teriam que corresponder a uma perda igual no peso da terra.

Ingenhaus e de Saussure no final do século XVIII foram os cientistas que primeiro desenvolveram a teoria moderna da nutrição das plantas, segundo a qual as plantas absorvem dióxido de carbono do ar, o que resulta em um aumento maior no peso da matéria seca das plantas do que seria ser esperado com base nas quantidades realmente de dióxido de carbono que eles absorvem. Portanto, temos que assumir que a nova matéria orgânica é formada a partir de dióxido de carbono e água. Esses cientistas já naquela época acreditavam que a presença de certos sais no solo também era necessária.

Por mais oportunas e corretas em muitos aspectos que essas conclusões possam ter sido, elas foram esquecidas no início do século XIX e foram substituídas pela teoria do húmus, que remonta principalmente a Thayer, que foi seu defensor mais zeloso.

O ponto de vista de Thayer, o fundador da doutrina da rotação de culturas, era que a fertilidade do solo depende exclusivamente do húmus. Essa é a única fonte que fornece nutrientes às plantas. Húmus - terra escura solta - contém muito carbono - o principal componente de todas as plantas. Segundo os defensores da teoria do húmus, contém todas as substâncias necessárias à vida vegetal na forma já preparada. Os sais não são, na opinião deles, particularmente importantes, de modo que sua origem e significado não devem ser muito pensados. Húmus e água são as fontes de nutrição das plantas.

Este ensinamento era tão claro e convincente que por muito tempo ninguém duvidou de sua validade. Um daqueles que, no entanto, duvidava dele era o jovem professor de química Justus Liebig (1803-1873). Com base nos fatos coletados anteriormente e ao mesmo tempo nos resultados de seu trabalho, Liebig iniciou uma nova era na agricultura.

Em seu livro "Agricultural Chemistry", publicado em 1840, Liebig primeiro investigou de que partes constituintes uma planta constrói seu organismo e de onde obtém essas substâncias. “Com base em inúmeras análises”, escreve Z. Shpausus, “ele conseguiu estabelecer que cada planta contém dez elementos que são da maior importância para seu crescimento normal. Estes são os seguintes elementos: carbono, hidrogênio, oxigênio, nitrogênio, cálcio, potássio, fósforo, enxofre, magnésio e ferro. Acrescentemos que atualmente são conhecidos alguns elementos que estão presentes nas plantas apenas na forma de vestígios, mas, no entanto, desempenham um papel importante em sua atividade vital. , todas essas substâncias estão contidas nas plantas, não na forma em que são conhecidas como elementos químicos, mas são constituintes dos compostos a partir dos quais a planta é construída. De onde as plantas obtêm essas substâncias?

Já vimos que o carbono absorvido pelas folhas na forma de dióxido de carbono vem da atmosfera, enquanto a água abastece a planta com hidrogênio e oxigênio. Mas e o nitrogênio, que é parte integrante das proteínas necessárias à vida? É verdade que a atmosfera contém nitrogênio em quantidades enormes, porque é 78% desse elemento, mas apenas algumas plantas são capazes de absorver e usar nitrogênio do ar. Tais plantas incluem as chamadas plantas leguminosas, incluindo feijões, ervilhas e tremoços. É fácil garantir que os nódulos que escondem bactérias no interior possam ser encontrados em suas raízes. As bactérias do nódulo têm a capacidade de converter o nitrogênio do ar em compostos nitrogenados orgânicos, que podem então ser absorvidos pelas plantas correspondentes. A planta possibilita que as bactérias vivam e, para isso, preparam nitrogênio disponível para assimilação por seus hospedeiros. Este processo de assistência mútua é referido na biologia como simbiose.

No entanto, este processo é apenas uma exceção. A grande maioria das plantas deve extrair compostos de nitrogênio diretamente do solo, porque não podem absorver diretamente o nitrogênio do ar. Liebig era da opinião de que a amônia gasosa, que se forma durante a decomposição de compostos orgânicos e, portanto, sempre presente em quantidade insignificante na atmosfera, é suficiente para cobrir as necessidades de nitrogênio das plantas. A amônia se dissolve nas gotas de chuva, reage com o dióxido de carbono para formar carbonato de amônio e, na forma do sal nomeado, entra no solo, do qual pode ser absorvido pelas raízes das plantas.

Os seis elementos restantes são encontrados como sais no solo. Sendo dissolvidos em água, eles podem penetrar nas plantas através de suas raízes. É verdade que eles estão presentes no solo em quantidade limitada, mas animais e plantas, quando seus restos se decompõem, devolvem ao solo os sais que receberam dele durante seu crescimento. Depois disso, os sais podem novamente servir como nutrientes para as plantas.

Este é o fim do ciclo que liga a natureza viva e morta. A planta retira substâncias inorgânicas do solo e do ar e delas constrói seu próprio organismo, composto por compostos orgânicos. Esta matéria vegetal é o alimento de animais e humanos, e em secreções fisiológicas, e após a morte na forma de cadáveres dessas criaturas, entra no solo e se transforma em matérias-primas inorgânicas. E neste ciclo, as plantas desempenham o papel principal, pois somente elas são capazes de utilizar materiais de construção inorgânicos.

Assim, os dez elementos são essenciais para a vida vegetal. A ausência de um é suficiente para a planta morrer. A fertilidade do solo sempre depende do elemento que está no solo em quantidade mínima. Esta é uma lei que é da maior importância para a agricultura prática. Liebig chamou essa lei de "a lei do mínimo". Claro, não devemos esquecer que, juntamente com os sais nutrientes, existem também vários outros fatores, como regime hídrico do solo, temperatura, etc., que também afetam a fertilidade do solo.

Mas como explicar a fertilidade cada vez menor das terras aráveis? Liebig explica em detalhes. Se o agricultor devolver ao solo na forma de estrume todos os nutrientes que foram extraídos do solo pelas plantas, o teor de sais nutrientes no solo permanecerá o mesmo e a fertilidade de sua parcela não diminuirá.

No entanto, se ele vender parte de seus produtos para a cidade, os sais nutrientes serão perdidos para seu local e no próximo ano não estarão mais à disposição das plantas que crescem neste local. Ao repetir esse processo de ano para ano, os rendimentos terão que se deteriorar a cada ano.

Liebig argumentou: "O princípio básico da agricultura deve ser considerado a exigência de que o solo seja totalmente devolvido a tudo o que foi retirado. De que forma esse retorno será feito, seja na forma de excremento animal ou na forma de cinzas ou ossos, é mais ou menos indiferente, está chegando o tempo em que a terra cultivável e cada planta receberão o fertilizante necessário para isso, que será produzido em fábricas de produtos químicos. Essas palavras de Liebig foram justificadas mil vezes no passado, mas em sua época serviram repetidamente de pretexto para zombarias e piadas.

"Vou lhe dizer uma coisa, colega: estou novamente convencido de que diante de mim está o livro mais desavergonhado de todos que já caiu em minhas mãos. Você está, de fato, familiarizado com seu conteúdo?" von Mol, professor da Universidade de Tübingen, avaliou com grande irritação o livro de Liebig que estava diante dele. "Acontece que o mundo vegetal não deve mais sua nutrição à terra, não, as plantas se alimentam de ar, água e os chamados sais nutrientes que procuram no solo! É incrível como ele ainda encontra pelo menos alguns explicação para a necessidade de cultivar a terra. Mas talvez, ele chegará até à conclusão de que o agricultor não precisa da terra para nada e que o camponês poderá plantar o seu grão em vasos de vidro. Olha, neste jornal ele pode ler a única resposta correta para seu absurdo!

Fritz Reuter zomba abertamente de Liebig em seu ensaio "Meu caminho de vida": "E esta época foi marcada por um desenvolvimento significativo da agricultura. O professor Liebig publicou um livro completamente sem sentido para os camponeses ... Poderíamos realmente enlouquecer com esses termos. quem estava pronto para ficar sem um tostão no bolso, seguindo todos os conselhos contidos neste livro, e que ao mesmo tempo queria meter o nariz na ciência, ele adquiriu este livro para si e sentou-se sobre ele até que sua cabeça foi gradualmente enganada por seu conteúdo, e quando ele atingiu tal estado, ele começou a se perguntar se o gesso era uma substância irritante ou nutritiva (para o trevo, não para o homem!)

Se os fertilizantes naturais não forem suficientes, é necessário aplicar fertilizantes minerais no solo para cobrir os custos dos sais nutrientes. Então Liebig raciocinou sobre a produção de seu "fertilizante patenteado". A planta produz carbono, hidrogênio e oxigênio em quantidades suficientes naturalmente. Liebig considerou possível dizer o mesmo sobre o nitrogênio. Magnésio, ferro e enxofre são necessários apenas em pequena medida para as plantas, e estão presentes no solo em quantidade muito significativa. A introdução de fertilizantes de cálcio não é muito difícil, porque as margas calcárias são encontradas em abundância excepcional. A situação é diferente com potássio e fósforo. A este respeito, as reservas de nutrientes do solo devem ser reabastecidas com sais fertilizantes. Ambos os elementos também estão contidos no "fertilizante patenteado" da Liebig.

Uma empresa inglesa assumiu a produção desse fertilizante em larga escala. No entanto, nos campos fertilizados com esses sais, não foi observado aumento significativo na produtividade. É possível que os sais minerais não afetem o crescimento das plantas de forma alguma, seu ensino é errôneo? Foram tempos difíceis para Liebig e seus apoiadores suportarem.

Muitos anos se passaram antes que Liebig entendesse o motivo do fracasso de seu fertilizante. Na produção de "fertilizante patenteado", ele procurou converter seus fertilizantes de potássio e fósforo na forma de compostos insolúveis em água. Assim, Liebig queria evitar que seus sais de fertilizantes fossem lavados do solo para as camadas mais profundas já na primeira chuva. Mas ao converter esses sais em compostos insolúveis em água, ele apenas garantiu que eles se tornassem indigestos para as plantas, já que as plantas só podem absorver sais dissolvidos. Graças a isso, todos os fertilizantes foram introduzidos em vão. Tendo entendido o motivo dos resultados negativos da aplicação de tais fertilizantes, o cientista corrigiu o erro.

Liebig também teve de admitir que estava errado ao presumir que a quantidade de amônia gasosa no ar era suficiente para o crescimento das plantas. Potássio, fósforo, nitrogênio e cal - é isso que deve dizer agora a fórmula, da qual depende o aumento da fertilidade do solo.

Ainda em vida, Liebig teve a oportunidade de comprovar com satisfação que sua doutrina dos sais fertilizantes era universalmente reconhecida. Cada vez mais se afirmava a crença na necessidade de aplicar fertilizantes artificiais em terras aráveis. Experimentos mostraram inegavelmente que a terra arável fertilizada traz rendimentos muito melhores.

Autor: Samin D. K.

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