old theories about plant growth

8/3/2019 Old Theories About Plant Growth

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PLANT P H Y S I O L O G Y

NICOLAS THPODORE DE SAUSSURE1 , 6 7 - 1 8 4 5

P L A T E IV

4W.AIF T&


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BRIEF P A PERSNICOLAS THEODORE DE SAUSSURE'

( W I T H ONE P L A T E AND THREE F I G U R E S )N I C O L A S T H E O D O R E D E S A U S S U R E ( p l a t e I V ) a d o p t e d q u a n t i t a t i v e m e t h -

o d s i n d e a l i n g w i t h t h e p r o b l e m o f p l a n t n u t r i t i o n a t a t i m e when p r a c t i -c a l l y a l l o t h e r b o t a n i s t s w e r e c o n c e r n i n g t h e m s e l v e s w i t h t h e o r i e s o f t h ev i t a l f o r c e s w h i c h s u p p l i e d f o o d t o p l a n t s i n t h e f o r m o f t h e m y s t e r i o u s s u b -s t a n c e known a s h u m u s . DE S A I J S S U R E s u s t a i n e d a n d a d d e d t o t h e d i s c o v -e r i e s o f I N G E N - H o u s z a n d S E N E B I E R a n d p r o v e d t h a t t h e g r e e n p a r t s o fp l a n t s t a k e u p a n d d e c o m p o s e a s u b s t a n c e o f t h e a i r a t t h e s a m e t i m e t h a tt h e y a s s i m i l a t e w a t e r . H i s e x p e r i m e n t s o n c a r b o n a s s i m i l a t i o n a r e n u m e r -o u s a n d p r e c i s e , a n d w e r e p r e s e n t e d w i t h g r e a t p e r s p i c u i t y i n h i s " R e -c h e r c h e s C h i m i q u e s s u r l a V e g e t a t i o n " p u b l i s h e d i n 1 8 0 4 . . DE S A U S S U R Ef o u n d t h a t t h e d e c o m p o s i t i o n o f c a r b o n d i o x i d e b y g r e e n p l a n t p a r t s w a s ap r o c e s s n e c e s s a r y f o r t h e c o n t i n u e d l i f e a n d g r o w t h o f t h e p l a n t , b u t i na d d i t i o n h e f o u n d t h a t t h e c a r b o n d i o x i d e c o n t e n t o f t h e a t m o s p h e r e s u r -r o u n d i n g a p l a n t m i g h t b e i n c r e a s e d , b y a r t i f i c i a l m e a n s , up t o t h e p o i n tw h e r e i t a c t u a l l y w a s i n j u r i o u s t o t h e p l a n t . L a r g e q u a n t i t i e s o f c a r b o nd i o x i d e i n t h e a i r w e r e f a v o r a b l e a d j u n c t s o n l y i f t h e p l a n t s w e r e i n c o n d i -t i o n t o a s s i m i l a t e r a p i d l y . A f t e r d e t e r m i n i n g t h e a m o u n t o f c a r b o n a p p r o -p r i a t e d b y a p l a n t , D E S A U S S U R E f o u n d t h a t t h e p l a n t i n c r e a s e d i n w e i g h t b ya n a m o u n t o u t o f p r o p o r t i o n t o t h e q u a n t i t y o f c a r b o n f i x e d . C o n s e q u e n t l y ,a l t h o u g h h e w a s o f t h e o p i n i o n t h a t t h e g r e a t m a s s o f t h e v e g e t a t i v e b o d yw a s b u i l t u p f r o m t h e c o m p o n e n t s o f t h e a t m o s p h e r e , i t w a s c l e a r t h a t a p a r to f t h e v e g e t a b l e m a s s w a s d e r i v e d f r o m t h e f i x a t i o n o r u t i l i z a t i o n o f t h e s o i ls o l u t i o n .

T h e f a m i l y o f D E S A U S S U R E w a s o f F r e n c h o r i g i n b u t a b o u t t h e m i d d l eo f t h e s i x t e e n t h c e n t u r y t h e y w e r e among t h e r e l i g i o u s r e f u g e e s who f l e df r o m F r a n c e t o t h e l i t t l e R e p u b l i c o f G e n e v a . M e m b e r s o f t h e f a m i l y b e -c a m e p r o m i n e n t i n t h e g o v e r n m e n t a l a f f a i r s o f t h e r e p u b l i c , a n d e v e n a t t h ep r e s e n t t i m e s o m e o f i t s m e m b e r s a r e c i t i z e n s o f G e n e v a . T h e D E S A U S S U R E Sh a v e b e e n i n t e r e s t e d i n s c i e n t i f i c p u r s u i t s a s w e l l a s i n t h e c o u r s e o f g o v e r n -m e n t . N I C O L A S , t h e g r a n d f a t h e r o f N I C OL A s T H E O D O R E , w a s a c o u n t r y g e n -t l e m a n e n g a g e d i n t h e m a n a g e m e n t o f h i s v a r i o u s e s t a t e s a n d i n t e r e s t e d i na g r i c u l t u r a l m a t t e r s . He p u b l i s h e d s e v e r a l p r a c t i c a l t r e a t i s e s ; o n m e t h o d so f c u l t i v a t i o n , p r u n i n g , c r o p f a i l u r e s , a n d s o i l f e r t i l i t y . H i s s o n , HORACEB E N E D I C T , w h o w a s t h e f a t h e r o f N I C O L A s T H E O D O R E , w a s a s c i e n t i s t a l s o

1 P u b l i s h e d w i t h t h e a p p r o v a l o f t h e D i r e c t o r o f t h e M i n n e s o t a A g r i c u l t u r a l E x -p e r i m e n t S t a t i o n a s P a p e r n o . 2 1 9 o f t h e M i s c e l l a n e o u s S e r i e s .

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P L A N T P H Y S I O L O G Ya n d we a r e i n d e b t e d t o h i m f o r m a n y o f t h e d a t a o n w h i c h t h e v e r y f o u n d a -t i o n s o f g e o l o g y r e s t . HORACE B E N E D I C T D E S A U S S U R E , f i g u r e 1 , w a s o n i e o ft h e f i r s t a n d m o s t s u c c e s s f u l A l p i n e t r a v e l l e r s : p e r h a p s h e w a s a l s o o n e o f

F I G . 1 . HORACE B E N E D I C T D E S A U S S U R E , f a t h e r o f N I C O L A s THEODORE D E SAUSSUREt h e m o s t u n i q u e , f o r h e u n d e r t o o k h i s j o u r n e y s f o r t h e s a k e o f s t u d y i n gg e o l o g y , p h y s i c s , a n d o t h e r n a t u r a l p h e n o m e n a a s w e l l a s f o r p l e a s u r e .M o u n t a i n c h a i n s , r o c k s , s t r e a m s , g l a c i e r s , a n d t h e a t m o s p h e r e w e r e s t u d i e ds o d i l i g e n t l y t h a t e v e n t o d a y a l a r g e s h a r e o f h i s w o r k r e m a i n s u n d i s p u t e d .He m u s t h a v e b e e n i n g e n i o u s a s w e l l a s d i l i g e n t , f o r h e i n v e n t e d o r p e r f e c t e da number o f i n s t r u m e n t s w h i c h w e r e r e q u i r e d f o r t h e p h y s i c a l m e a s u r e -m e n t s i n h i s w o r k . W i t h s u c h a b a c k g r o u n d a n d s u c h a n e n v i r o n m e n t i t i sn o t s u r p r i s i n g t h a t N I C O L A s T H E O D O R E t u r n e d h i s t h o u g h t s t o s c i e n t i f i cs t u d i e s . Much o f t h e l i f e o f N I C O L A s T H E O D O R E D E S A U S S U R E m a y b e f o u n di n "The l i f e o f HORACE BENEDICT DE S A U S S U R E " b y DAVID F R E S I I F I E L D .

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BRIEF PAPERS

We a r e i n d e b t e d t o F R E S H F I E L D f o r t h e e x c e l l e n t p o r t r a i t i n P l a t e I V , a n df o r f i g u r e 2 w h i c h i n d i c a t e s t h e m a t e r i a l e n v i r o n m e n t o f N I C O L A s T I E O D O R Ed u r i n g h i s e a r l y l i f e .

N I C O L A s T H E O D O R E , t h e e l d e s t so n o f HORACE B E N E D I C T DE S A U S S U R E ,w a s b o r n a t G e n e v a , O c t o b e r 1 4 , 1 7 6 7 . T h e b o y w a s e d u c a t e d a t home f o r at i m e b e c a u s e h i s f a t h e r d i s a p p r o v e d o f t h e e d u c a t i o n a l m e t h o d s o f t h e p u b -l i c s c h o o l s . L a t e r , h o w e v e r , h e a t t e n d e d 1 ' A c a d e m i e d e G e n e v e , b e c a m e v e r ymuch i n t e r e s t e d i n t h e n a t u r a l s c i e n c e s , a n d f i n a l l y b e c a m e h i s f a t h e r ' s a s -s i s t a n t a n d c o m p a n i o n . A f t e r h i s f a t h e r ' s j o u r n e y s c e a s e d , N I C O L A s T H m O -D O R E f o u n d t i m e f o r h i s own b o t a n i c a l a n d c h e m i c a l r e s e a r c h e s . T h e f a m i l yf o r t u n e s w e r e s u f f i c i e n t t o p e r m i t c o n s i d e r a b l e t r a v e l l i n g s o t h a t N I c O L A S

F I G . 2 . The town h o u s e i n G e n e v a w l h e r e NiCOLAs THPODORE DE SAUSSURE s p e n t i m u c h i o fh i s c h i l d h o o d .T H E O D O R E , a s w e l l a s h i s f a t h e r , w a s i n d i r e c t c o n t a c t w i t h t h e w o r k o f f o r -e i g n s c i e n t i s t s . T h e summer o f 1 7 9 3 h e s p e n t i n E n g l a n d i n company w i t hd i s t a n t r e l a t i v e s , b u t l a t e i n D e c e m b e r o f t h a t y e a r h i s m o t h e r i n f o r m e d h i mo f t h e l o s s o f t h e f a m i l y f o r t u n e a n d a d v i s e d h i m t o s e e k a t r a v e l l i n g t u t o r -s h i p , f o r h i s f a t h e r w a s n o l o n g e r a b l e t o p r o v i d e h i m w i t h t h e e a s e t o w h i c hh e h a d b e e n a c c u s t o m e d . S u c h a t u t o r s h i p w a s n o t t o b e f o u n d , h o w e v e r ,f o r t h e E n g l i s h p a t r o n s w e r e f a r m o r e i n t e r e s t e d i n t h e c l a s s i c s t h a n i ns c i e n t i f i c s t u d i e s , a n d N I C O L A S T H E ' O D O R E r e t u r n e d t o G e n e v a i n t h e summero f 1 7 9 4 . He h a d n o t b e e n home l o n g when h e a n d h i s b r o t h e r w e r e f o r c e dt o f l e e t o R o l l e o n a c c o u n t o f t h e g r e a t d i s o r d e r i n G e n e v a r e s u l t i n g f r o mt h e e f f e c t s o f t h e r e v o l u t i o n i n F r a n c e . I t w a s i n R o l l e i n 1 7 9 4 a n d 1 7 9 5

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P L A N T P H Y S I O L O G Yt h a t N I C O L A s T H E ' O D O R E s p e n t a g r e a t d e a l o f t i m e c o r r e c t i n g p r o o f o f t h el a s t t w o v o l u m e s o f h i s f a t h e r ' s " V o y a g e s . " T h e f o l l o w i n g y e a r h e r e -t u r n e d t o G e n e v a , m a r r i e d RENEE F A B R I , a n d s e t t l e d down o n c e m o r e t o h i ss c i e n t i f i c c a r e e r . T h e t r e a t i s e o n c a r b o n i c a c i d i n i t s r e l a t i o n t o v e g e t a t i o n ,

F I G . 3 . N I C O L A s T I d O D O R E D E S A U S S U R E i n l a t e r l i f e a s P r o f e s s o r o f M i n e r a l o g y a n dG e o l o g y i n t h e A c a d e m y o f G e n e v a .

a p r e l u d e t o h i s p r i n c i p a l w o r k " R e c h e r c h e s C h i m i q u e s , " w a s w r i t t e n i n1 7 9 7 . A f t e r a s h o r t i n t e r v a l t h e r e w a s m o r e t r a v e l l i n g s o t h a t s e v e r a l y e a r sw e r e s p e n t i n E n g l a n d a n d i n F r a n c e , a n d t h e w a n d e r e r s d i d n o t r e t u r n t o

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B R I E F P A P E R SG e n e v a u n t i l 1 8 0 2 . At t h a t t i m e D E S A U S S U R E r e c e i v e d t h e a p p o i n t m e n t o fP r o f e s s o r o f M i n e r a l o g y a n d G e o l o g y i n t h e Academy o f G e n e v a . T h e p o s i -t i o n c a r r i e d a s t i p e n d b u t w a s a n h o n o r a r y a p p o i n t m e n t w i t h n o r e g u l a rd u t i e s ; t h u s h e w a s f r e e t o c o n t i n u e t h e w o r k h e h a d b e g u n . H i s " R e -c h e r c h e s C h i m i q u e s s u r l a V e g e t a t i o n , " w h i c h w a s p u b l i s h e d i n 1 8 0 4 , r e -c e i v e d g r e a t a t t e n t i o n f r o m t h e s c i e n t i f i c w o r l d , b u t i t w a s a l o n g t i m e b e f o r eh i s i d e a s w e r e c o m p l e t e l y u n d e r s t o o d a n d a p p r e c i a t e d . T h e o l d humust h e o r y h a d s u c h a s t r o n g h o l d o n t h e b o t a n i s t s o f E u r o p e t h a t D E S A U S S U R E ' Se x p e r i m e n t s w e r e m i s c o n s t r u e d a n d m i s u n d e r s t o o d u n t i l t h e r e a c t i o na g a i n s t t h e t h e o r y o f a v i t a l f o r c e s e t i n t w e n t y o r t h i r t y y e a r s a f t e r h i sp u b l i c a t i o n .DE S A U S S U R E i n s i s t e d t h a t c e r t a i n m i n e r a l s f o u n d i n t h e a s h o f p l a n t sw e r e n o t a c c i d e n t a l i n g r e d i e n t s t a k e n i n w i t h t h e s o i l w a t e r b u t w e r e e s s e n -t i a l t o t h e p l a n t a s f o o d s i n s p i t e o f t h e f a c t t h a t t h e y w e r e o f t e n p r e s e n t i ne x t r e m e l y s m a l l q u a n t i t i e s . He r e c o g n i z e d t h e f a c t t h a t i n t h e a b s e n c e o fa n y o n e o f t h o s e e s s e n t i a l e l e m e n t s d e v e l o p m e n t o f t h e p l a n t w a s i m p o s s i b l e .He a l s o w a s a w a r e o f t h e f a c t t h a t t h e a m o u n t o f a n e l e m e n t w a s n o t t h e a l l -i m p o r t a n t c o n s i d e r a t i o n , b u t t h a t a t r a c e o f o n e s u b s t a n c e m i g h t b e s u f f i c i e n tw h i l e l a r g e r q u a n t i t i e s o f o t h e r s u b s t a n c e s w e r e n e e d e d .

R e s p i r a t i o n w a s s t u d i e d a s w e l l a s c a r b o n a s s i m i l a t i o n . G r o w t h o f t h ep l a n t s w a s i m p o s s i b l e w i t h o u t r e s p i r a t i o n , a n d t h o s e p a r t s i n w h i c h p h y s i -o l o g i c a l p r o c e s s e s w e r e m o s t a c t i v e r e q u i r e d m o r e o x y g e n t h a n t h e p a r t s i nl e s s a c t i v e s t a t e s .

N I C O L A s T H E O D O R E D E S A U S S U RE w a s a c o r r e s p o n d i n g m e m b e r o f t h eF r e n c h I n s t i t u t e a n d a f o r e i g n m e m b e r o f t h e B r i t i s h R o y a l S o c i e t y . Hew a s a l s o a m e m b e r o f t h e S o c i e t e d e P h y s i q u e e t d ' H i s t o i r e N a t u r e l l e o fG e n e v a . F i g u r e 3 i s t a k e n f r o m a p o r t r a i t p a i n t e d d u r i n g h i s l a t e r l i f e .M o s t o f h i s l i f e w a s s p e n t i n G e n e v a a n d i t w a s t h e r e t h a t h e d i e d A p r i l 1 8 ,1 8 4 5 . W i t h I N G E N - H o u s z a n d S E N E B I E R , D E S A U S S U R E i s r e s p o n s i b l e f o rf o u n d i n g t h e m o d e r n t h e o r y o f p l a n t n u t r i t i o n . - H E L E N H A R T , D i v i s i o n o fP l a n t P a t h o l o g y a n d B o t a n y , U n i v e r s i t y F a r m , S t . P a u l , M i n n e s o t a .

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