ВСЕМ! ВСЕМ! ВСЕМ!
Закончен эксперимент по выращиванию фиалок в питательном растворе в атмосфере, лишенной углекислого газа. Первоначальная схема эксперимента с обеспечением растений растворенными карбонатами в виде раствора соды 10 дней назад была изменена на более естественную - с водой, в которой был расположен только точечный источник растворяющихся карбонатов - мел.

Три пустивших корни листочка фиалки были посажены в отверстия в пластике так, чтобы корни располагались в питательном растворе, а сам лист располагался в изолированной по двуокиси углерода от атмосферы камере. Сообщение с атмосферой было - через трубочку длиной 25 см и диаметром 3 мм и узкий лабиринт над поверхностью раствора едкого кали ~50% концентрации. свободная поверхность раствора едкого кали должна была поглощать углекислый газ из объема камеры.

Камера поедставляла собой прозрачный цилинд диаметром 15 см и высотой надводной части 15 см общим объемом 2.65 литра = 0.118 моля при н.у., содержащий в нормальной атмосфере около 3.4 грамма воздуха, в т.ч. 1 мг углекислого газа. Что в пересчете на углерод дает 0.28 мг.

Результаты эксперимента.

Образец № 1, самый удаленный от источника карбонатов(на 10 см) - имел начальную массу (2600 +/- 10) мг. В результате 10 дней эксперимента масса образца не изменилась.

Образец № 2 - среднее удаление от источника карбонатов(около 4 см) - имел начальную массу (3700 +/- 10) мг. масса после 10 суток эксперимента составила (3750 +/- 10) мг. Прирост биомассы - 50 мг.

Образец № 3 - ближайший к источнику карбонатов(около 1 см от стебля, а для отдельных корней и менее). Имел начальную массу (2550 +/- 10) мг. Конечная масса (2650 +/- 10) мг. Рост составил 100 мг.

Развитие этого образца предопределило раннее окончание эксперимента. Около основания стебля в подводной части на данном образце началось развитие молодых побегов, которые могли затруднить извлечение растения через ограниченные отверстия в пластике.


На контрольных образцах, росших в нормальной атмосфере, 100 мг были характерным привесом биомассы для близких по весу образцов. В целом же составляли от 50 до 200 мг в зависимости от размера(массы образца в пределах от 1300 до 2500 мг) и степени развитости корневой системы.

Укоренившийся лист фиалки сырым весом 1050 мг был высушен и взвешен. Сухой вес составил 70 мг. Таким образом, процент сухого вещества в данном растении составил 6.7%.

В двух растениях, показавших прирост биомассы, таким образом, получен прирост 3.35 и 6.7 мг сухого вещества. В пересчете на углерод это соответствует приблизительно 1.6 и 3.3 мг углерода. Что более, чем на порядок превышает начальное содержание углерода в виде атмосферной двуокиси углерода в камере.

Вывод.
Эксперимент показал, что при наличии достаточного количества растворенного в воде углерода в виде карбонатов, сухопутное растение может не только расти и осуществлять за счет этого углерода фотосинтез, но и при этом не отставать в росте от своих обеспеченных в достатке атмосферной двуокисью углерода родственников.

Для растения, не показавшего прироста биомассы, тем не менее, вывод о фотосинтезе с корневым углеродным питанием остается в силе. Относительно небольшого доступного растению количества углерода оказалось достаточно для поддержания жизнедеятельности и компенсации потерь углерода с ночным "дыханием", продукт которого немедленно поглощался свободной поверхностью щелочной ловушки.

С точки зрения радиоуглеродного анализа данный эксперимент ставит огромный знак вопроса о том, насколько законно можно приписывать растениям содержание радиоактивного изотопа С-14, равное атмосферному.

Эксперимент существенно превзошел ожидания автора, фактически показав, что при определенных условиях может идти речь о 100% переходе растения на корневое углеродное питание.

Простота условий эксперимента делает его доступным для повторения даже в домашних условиях.

Поздравляю с успешным экспериментом, однако...

>С точки зрения радиоуглеродного анализа данный эксперимент
>ставит огромный знак вопроса о том, насколько законно можно
>приписывать растениям содержание радиоактивного изотопа
>С-14, равное атмосферному.

...однако, если прямые измерения содержания C14 в атмосфере и в растении показывают их полное соответствие с постоянной поправкой на фракцирование (слово правильно написал?), то этого знака вопроса нет. Почему возникает соответствие, если углерод берется не только из атмосферы, но и из почвы - отдельный вопрос.

И еще. Насколько мне известно, в естественных условиях места, где в атмосфере нет углекислого газа, не встречаются

10% почвенного, не имеющего отношения к атмосферному углерода карбонатов,гумуса, - дают ошибку радиоуглеродного возраста в 1000-1500 лет - при доле - 10 %.

А вот 10% выноса углерода почвенного гумуса с урожаем(послек возврата углерода соломы в почву) - реальные технологические данные сельхознауки.

А вот из обсуждений:

Автор: Bom
Дата: 25-мар-05 14:11

Нисколько не умаляя важности результатов Вашего эксперимента, хотелось бы дать ссылку вот на эту статью. Между прочим, написана она в... 1923 г.

Breazeale J.F. The absorption of carbon by the roots of plants. - Journal of Agricultural Research, XXVI, 7, 1923, pp. 303-311

http://preserve.nal.usda.gov:8300/jag/v26/v26i7/260303/a260303.htm

Ради бога, не сочтите это за критиканство, просто это статья не вместо, а в дополнение к Вашей работе. Вот только маленькая выдержка из статьи:

Carbon is one of the most important elements entering into a plant's composition. We habe been taught that the source of supply of carbon is the carbon dioxide of the air, and that the absorption of this gas takes place through the leaves of the plant. Evidently, judging from the experiments just described, there is another source of carbon, and another way of absorbing it into the plant system.

С другой стороны, автор показывает, что в нормальных условиях в построении целлюлозы участвует, главным образом, углерод из воздуха, но это ни в коем случае не отменяет предыдущего вывода
****************************

Иными словами, на ПЕРИФЕРИИ основных расхожих представлений о источниках углерода для фотосинтеза, - давно проходили исследования, из которых следовало, что НЕ ТОЛЬКО атмосферный углекислый газ участвует в фотосинтезе. Хотя его головная роль - никем не отрицалась.

Но головная роль - не есть 100%. Для сельского хозяйства доля почвенного углерода - уже непренебрежима. Потребность в восполнении углерода почвы, выносимого урожаем, - давняя и практическая. Доля уноса углерода - до 10% массы урожая(считается, что ботва, солома - возвращаются в почву, - что и предусмотрено конструкциями комбайнов, измельчающих солому, картофельную ботву, - и разбрасывающих их по полю).

Тем более, она не может быть пренебрежимой для радиоуглеродного датирования, при котором ОЖИДАЕМЫЕ малые проценты углерода, древнего по происхождению, - могут иметь вес масштаба от сотен до 1200-1500 радиоуглеродных лет ошибки датирования, АБСОЛЮТНО не связанной с содержанием С-13, которое только и поддается контролю. О роли почвенного углерода в составе растения мы можем пока только рассуждать. Причем на неудачных по выбору места контрольных исследований примерах.

Как сегодня в дискуссии АнТюром было замечено, у французских виноградарей - по соглашению, - поливать виноградники нельзя. Природа этого соглашения совершенно прозрачна. Полив СТРЕМИТЕЛЬНО увеличивает урожай, но столь же стремительно снижает качество винограда и вин из него. Конкуренция диктует погоню за урожаем - но так можно потерять конкурентоспособность по качеству. Французские виноградари выбрали качество.
К формированию урожая допускается теперь только естественная влага орошения дождями. Затрагивающая только самые верхние, самые современные по углероду слои почвы. Каким должно быть содержание радиоуглерода в винах? - А ведь более-менее детально исследовалось только содержание радиоуглерода в сахаре вин. - Очень удобный, датированный этикеткой на бутылке объект исследований. - Если не задумываться об углероде из почвы. А Франция переувлажнением не страдает.
Приблизительно то же самое можно сказать про зерно Калифорнии. Влаги -еле-еле, главным образом, ночной конденсат из воздуха - роса. И даже полив - тоже не затрагивает глубинныых слоев. Но зерно Калифорнии тоже сопоставлялось по радиоуглероду с воздухом. Результат - предсказуем.

И совсем другое дело - леса, медленно растущие на сплошь сложенных карбонатными породами горах Греции, Италии, Карпат. Те же Карпаты - еще и зона избыточного увлажнения. А строительный лес из Карпат веками сплавляется по Тиссе(приток Дуная) на Балканы. Леса Восточной Европы - зона избыточного увлажнения. Но даже в зоне недостаточно увлажненной лесостепи - основной источник влаги здесь - зимний снег. Талая влага, не в пример дождевой, уходит на большую глубину. И оттуда достается длинными корнями. Долина Дона - так та просто представляет собой сухой верх - и расположенный на глубине около 1 метра влажный горизонт. Деревья, злаки - тянут воду из глубины. Вместе с растворенным углеродом. А в клетке - уж пойди разбери, каково происходжение иона HCOз(-).

И вообще лес растет только в зоне избытка влаги.

Я так подозреваю, что если сейчас провести исследование содержания современного радиоуглерода - в зависимости от содержания древнего гумусного(воронежские черноземы) и карбонатного углерода в почве и от увлажнения, - результаты будут просто поразительными - и убийственными для РУ-датирования. Вопрос просто еще не ставился толком. Но и ответ на него не слишком сложен. Нам ведь от этого исследования не нужно точного измерения содержания С-14. Достаточно - сравнительной активности образцов из разных условий произрастания. А счетчик Гейгера - делается руками. Блоки питания вольт на 400, пересчетные устройства на микросхемах и ЖК индикаторах, схемы антисовпадений - можно просто спаять.

Как мне представляется, перспективы ПРОРЫВА НХ именно на этом направлении - самые впечатляющие. И достижимые без разорительных финансовых затрат.

>10% почвенного, не имеющего отношения к атмосферному
>углерода карбонатов,гумуса, - дают ошибку радиоуглеродного
>возраста в 1000-1500 лет - при доле - 10 %.
>
>А вот 10% выноса углерода почвенного гумуса с урожаем(послек
>возврата углерода соломы в почву) - реальные технологические
>данные сельхознауки.

Вы не поняли. Вот берем образец № 1, измеряем С14 и получаем, что его содержание соответствует атмосферному. Берем образец № 2 из другого региона, № 3, 10, 100.... И если во всех образцах и за несколько десятков лет результат будет тем же самым с небольшой погрешностью, то можно с увереренностью сказать, что С14 из почвы на датировку не влияет. А насколько я понял сообщения с форума Горма, такие измерения проводились.

Что же до выноса углерода из почвы - то не знаете ли Вы, каково содержание в нем радиоуглерода? И откуда он взялся в почве? Если этот "вынесенный" углерод попал в почву из атмосферы на несколько лет раньше (остатки растений прошлых лет, навоз - продукт переваривания тех же растений, постаревших максимум на год - два и т.д.), то сколько бы его не попало в растение, он даст очень небольшую погрешность.

Относительно последней Вашей фразы - все именно так и есть. Почему я и подчеркиваю, что измерения, выполненные на продуктах древних сельхозрегионов, - не показательны. Т.е. многовековой возврат в землю свежей органики приводит к тому, что в поверхностном гумированном слое почвы присутствует сравнительно свежий углерод.

Совсем другое дело - почвы российского Черноземья. Для них я тоже выполнил оценку. В почвах Черноземья гумуса в пересчете на углерод - около 10%. Толщина слоя - 1 метр(грубо визуально - по срезам в деревне моей жены: 90 см - 110 см и около того). Плотность почв 2000 кг на кубометр. Итого 20 тыс. тонн почвы на га, содержащей 2000 тонн углерода в форме гумуса. Из сельхозданных при возврате органических удобрений в почву - только 15-20% превращается в гумус, остальное - окисляется до СО2 и удаляется из почвы. Т.е. весь объем гумуса возник из 10 тыс. тонн/га органики. На естественных степных пастбищах травы вырастают в количествах до 10 ц/га = 1 т/га. Без учета использования гумуса той же растительностью - 10 тыс. лет. Опять-таки использована максимальная продуктивность и максимальный процент ппреобразования органики в гумус. И минимизирована плотность почв(доходит до 4000 кг/кубометр). Нормальная оценка - 20 тыс. лет, что вполне совпадает с послеледниковым возрастом степей.

Т.е. если растение питается гумусовым углеродом со всей толщи гумированного слоя(корни злаков 1.5-3 метра), то оно получает углерод со средним возрастом 10 тыс. лет, в котором(грубо) осталось 1/4 радиоуглерода. При 10% присутствия почвенного углерода в составе зерна - это снижение содержания радиоуглерода на 7.5% ~ 800 радиоуглеродных лет.

Выращивание злаков приводит на гумированных почвах к быстрому обеднению почв гумусом. Урожай 50 ц/га(нормальный для черноземных регионов) выносит до 5 ц/га гумуса, что равно по меньшей мере 5 годам накопления. В древних сельхозрайонах с существенно неворонежской мощностью гумированного слоя за сотни лет эксплуатации древнего гумуса не осталось. Но несколько веков назад - ДРЕВНИЙ ГУМУС БЫЛ! И предположение о том, что количество радиоуглерода(в отношении к атмосферному) в растениях прошлого было в год снятия урожая таким же, как и сейчас, - методическая ошибка.

То же относится и к лесам Европы. Они возникли после ледникового периода. Первоначально углерод в почве накапливался за счет листопадов. Но через несколько сотен лет в землю стал интенсивно возвращаться медленно перегнивающий и частично распавшийся за время жизни деревьев углерод стволов. Пошлоло удревление почвенного углерода. А с началом мощной хозяйственной рубки леса - началось стремительное омоложение почвенного углерода. Скажем, при весьма незначительном населении большого острова Исландия - леса на этом острове сведены полностью. А всего-то 1000 лет с открытия!

>То же относится и к лесам Европы. Они возникли после
>ледникового периода. Первоначально углерод в почве
>накапливался за счет листопадов. Но через несколько сотен
>лет в землю стал интенсивно возвращаться медленно
>перегнивающий и частично распавшийся за время жизни деревьев
>углерод стволов. Пошлоло удревление почвенного углерода. А с
>началом мощной хозяйственной рубки леса - началось
>стремительное омоложение почвенного углерода. Скажем, при
>весьма незначительном населении большого острова Исландия -
>леса на этом острове сведены полностью. А всего-то 1000 лет
>с открытия!

Допустим, но ведь содержание ру в деревьях измерялось для разных регионов за несколько сотен лет - в том числе по годовым кольцам деревьев, срубленных уже в наше время. Как я понимаю, не с целью выяснить влияние почвенного углерода, а с целью отследить, насколько отличается содержание ру в атмосфере в разных регионах. В разных регионах почвы, естественно, тоже разные, промежуток времени большой, а содержание ру в определенном году приблизительно одно и то же.

Я надеюсь, что АнТюр поможет сослаться на фактические материалы. Я владею темой с точки знания фактов весьма посредственно.

Но тем не менее. Мне, например, известно, что только по лесным деревьям разброс числа отсчетов на грамм углерода от одних деревьев к другим достигает процентов 15. Что заведомо в несколько раз выше характерного разброса, связанного с фракционированием.

Так что говорить о равенстве числа отсчетов можно только с точностью +/- 7.5% от среднего, т.е. +/- 800 РУ лет, что совпадает с нашей оценкой. Этот разброс пытались связывать с разницей потока нейтронов по широте, но об успешности этого связывания лично я так ничего хорошего и не услышал.

>Допустим, но ведь содержание ру в деревьях измерялось для разных регионов за несколько сотен лет - в том числе по годовым кольцам деревьев, срубленных уже в наше время. Как я понимаю, не с целью выяснить влияние почвенного углерода, а с целью отследить, насколько отличается содержание ру в атмосфере в разных регионах. В разных регионах почвы, естественно, тоже разные, промежуток времени большой, а содержание ру в определенном году приблизительно одно и то же.<

А Вы приведите эти данные, мы и посмотрим, сколько это «приблизительно одно и то же».

С уважением.

Это действительно одно из перспективных направлений по критике РУ-метода.

Вопрос: как исключалось испарение СО2 из почвы и поглащение его уже листьями, а не корнями. (насколько я понял щелочная ловушка в основном декарбонировала участок обмена между камерой и атмосферой, а не сам газ камеры.)?

Вопрос2: прирост должен быть посчитан по сухой массе (может растение просто "пухло от голода", т.е. масса росла за счет жидкости). Сухая масса и ее прирост для данного опыта очень малы. Находяться ли они вне границ ошибки измерения?

Щелочная ловушка имела и свободную поверхность для поглощения углекислого газа в камере.

Камера была отсечена от жидкости пластиковым дном.Стебли проходили через дырочки в пластике. Щели герметизировались: на стыке со стенкой - герметиком, на растениях - вазелином.

С сухой массой, действительно, хорошее замечание. Которое устраняется проведением повторного эксперимента с более длительным выдерживанием растения в питательной среде.
Собстственно, он запланирован. Но под пластик теперь должны будут уходить только длинные корешки - без стебля. Иначе в случае вырастания побегов - очень трудно будет извлечь растение. Наращу корешки и побеги - и снова начну мучить растения.

В нашем же случае "опухание от голода" на одном из растений привело к появлению молодого побега.

.

Я несколько удивлен не очень хорошей проработкой методики эксперимента. Взять хотя бы не имеющий обоснования постулат о неизменности относительного содержания летучих (влаги) и сухого остатка во времени (а из него сделан вывод о приросте сухого вещества). Или отсутствие измерения хотя бы рН питательного раствора для оценки баланса карбонат-ион - бикарбонат-ион - растворенная углекислота. В целом вопрос не так прост, как может показаться. Я хоть и не считаю себя специалистом по биохимии, но в постановках экспериментов по синтезу углеродных соединений участвовал, непаханное это еще поле. Если сил останется, попробую за неделю-другую описать свои мысли по этому поводу. Сейчас даже справочника простейшего под руками нет, живу в людях.

Ответ простой. У меня не НИИ и не лаборатория. У меня малое производственное предприятие, абсолютно не связанное с обсуждаемой тематикой. Эксперимент ставился строго в рамках наличных возможностей.

Данные по питательному раствору привожу(переношу из своего сообщения на гормушнике:

***
Питательный раствор - средство для кормовой подкормки "Новый идеал". Производство ЗАО "МНПП"ФАРТ", С.-Пб. (812)-327-87-55
Содержание основных питательных веществ в удобрении(г/л, не менее):

Азот(NH4 + NO3) 3.5
Фосфор(P2O5) - 6.0
Калий (K2O) - 7.0
Гуминовые кислоты - 1.0
PH 7.5-9.5

Содержание относится, естественно, к концентрированному удобрению.

Применено 40 мл удобрения на 7 литров воды, залитой в поддон из нерж. стали размером 68х27 см. Т.е. гуминовых кислот в составе удобрения присутствовало на весь объем воды(слабо - через 3 отверстия по 1 кв. см) связанный с объемом воды в окрестности корней(0.9 литра), - около 40 мг.

Это не исключает потребления углерода как в виде карбонатов, так и в виде гуминовых кислот. Что с точки зрения РУ - безразлично. Но рост растений в зависимости от расстояния до источника карбонатов указывает на важность именно карбонатов.****

Эксперимент настолько прост, что его может повторить любой желающий. И при этом, если имеет соответствующую технику, вымерять все интересующие его данные.