I. Newtonas perprato tai, ką botanikai sugebėjo išsiaiškinti tik po 200 metų

XVII amžiaus 7-ajame dešimtmetyje Šv. Trejybės universitete, paskutiniame kurse, I. Newtonas į užrašų knygelę rašė kai kurias filosofines mintis. Vienas mokslininkas, analizavęs I. Newtono raštus, rado giliai užslėptą fragmentą, pavadinimu „Augalai“.

Šiame fragmente I. Newtonas pasiūlė ankstyvą paaiškinimą, kaip vanduo ir maistinės medžiagos augaluose – ypač medžiuose – nepasiduoda visuotinei traukai, judėdamos nuo šaknų link lapų.

Kaip teigia Anglijos Šefildo universiteto paleoklimatologijos profesorius Davidas Beerlingas, šį fragmentą aprašiusios studijos autorius, I. Newtono aprašymas yra neįtikėtinai tikslus.

Sena paslaptis

Iš gyvenimiško patyrimo XVII amžiaus žmonės žinojo, kad objektai juda žemyn – kaip tekantis vanduo ar akmuo, riedantis nuokalne. Tačiau medžiuose skysčiai ir maistinės medžiagos dešimtis metrų stebuklingai juda priešinga kryptimi – iki pat aukštai vešinčių šakų galiukų.

Kaip tai įmanoma, buvo paslaptis, kankinusi botanikus iki pat 1895 metų – daugiau kaip 200 metų nuo tada, kai I. Newtonas Šv. Trejybės koledže parašė savo fragmentą „Augalai“. Deja, užrašų knyga nebuvo viešai prieinama iki 1872 metų, kai ji buvo padovanota Kembridžo universiteto bibliotekai. Priešingu atveju botanikai išspręsti šią mįslę būtų galėję kur kas anksčiau.

Savo užrašinėje I. Newtonas teorizavo, kad augalų lapai turi skysčių pripildytas poras, savo vasario 2 dienos straipsnyje žurnale „Nature Plants“ rašė D. Beerlingas. I. Newtonas manė, kad šviesai patekus ant šių porų, šviesos dalelės išstumia vandens daleles iš augalo. Tuomet vanduo ir maistinės medžiagos gali pakilti medžio kamienu iki viršaus ir pakeisti prarastas vandens daleles.

Toks I. Newtono paaiškinimas yra neįtikėtinai panašus į garinimo procesą, kurį botanikai pirmą kartą aprašė 1895 metais ir kuris iki šiol tebelaikomas pagrindine teorija.

Daugiau klausimų, negu atsakymų

Dabar botanikai žino, kad medžiuose egzistuoja ilgi, siauri maistinių medžiagų pripildyti vandens „kanalai“. Kiekvieną tokį kanalą tarsi grandinę sudaro virtinė susijungusių vandens molekulių. Jas tarpusavyje tvirtai jungia vienas iš cheminių ryšių – vandenilinės jungtys. Tokios grandinės driekiasi nuo aukštai kabančių lapų iki pat šaknų po žeme.

Medžių viduje vykstančių procesų paslaptis susijusi su lapų žiotelėmis – mažomis poromis, kurias augalai naudoja kaip kvėpavimo skylutes: jos atsiveria, išleisdamos deguonį, ir užsiveria, įkvėpdamos anglies dioksido. Kai žiotelės atsiveria, į vidų patekusi šiluma nuo saulės spindulių priverčia lapą išgarinti dalį vandens.

Iš lapo garuojantis vanduo trukteli šalimais esančias molekules, kurios savo ruožtu trukteli kitas šalimais esančias molekules ir taip toliau per visą medį iki pat šaknų, kurios ištraukia vandenį iš žemės.

I. Newtonas numatė labai panašų procesą ir apibūdino jį savitais XVII amžiaus žodžiais („dalelė b“ reiškė vandens lašelį, o „globulė c“ – šviesą).

„Įsivaizduokite, kad a ir b yra Augalo pora, pripildyta skystos medžiagos. Globulė c išstumia dalelę b. Tuomet likusi medžiaga porose pakyla iš a į b. Tai reiškia, kad sultys nepaliaujamai kyla iš medžių šaknų į viršų, palikdamos porose drumzles. Tuomet kanalas nori praplėsti poras, kad jos būtų tokio paties pločio, kai dar nebuvo užsikimšusios. Taip augalas didėja, kol poros tampa pernelyg siauros, kad pro jas kiltų sultys. Tada augalas nustoja augęs“, – rašė I. Newtonas.

Kaip ir daugelis atradimų, D. Beerlingo rastas tekstas kelia daugiau klausimų, negu atsakymų.

„Deja, I. Newtono pastabų apie augalų sultis kontekstas yra nežinomas, – savo straipsnyje rašo D. Beerlingas. – Neturime supratimo, kiek laiko I. Newtonas mąstė apie augalų funkcionavimą ir kas paskatino tokias mintis. Kituose užrašų knygos puslapiuose daugiau jokių komentarų apie augalus nėra“.

Tačiau dėl vieno dalyko galime būti tikri: I. Newtonas šios idėjos nepavogė. „Kadangi buvo atsiskyrėlis ir paslaptingas, abejotina, ar botaninio įkvėpimo jis pasisėmė Kembridžo universitete iš pokalbių su žmonėmis, kurie domėjosi augalais“, – pažymi autorius.