Nr. 10 (1685). W a rsza w a, 1 k w ietn ia 1928 r.
SERJA DRUGA T om I (XXXIV).
PISMO P R Z Y R O D N I C Z E , W Y C H O D Z 1 1 i 15 K A Ż D E G O M IESIĄCA
Redaktor: R Y S Z A R D B Ł Ę D O W S K I Wydawca: T-wo wyd. „WSZECHŚWIAT" sp. z o. o.
Adres Redakcji: Polna 30, tel. 140-53.
Pracownia Zoologiczna Wolnej Wszechnicy Polskiej.
Redaktor przyjmuje codziennie w redakcji od godz. 14 do 15.
Adres Administracji: Szpitalna 1 m. 3, tel. 295-85.
Administracja otwarta od 9 do 3 i od 17 do 19.
Warunki prenumeraty i ogłoszeń na okładce.
TREŚĆ: Feliks Kotowski: Funkcja kosmiczna rośliny. Piotr Słonimski: O archi tektonice kory mózgo
wej. Antoni Gałecki: W setną rocznicę odkrycia ruchów Browna. Jadwiga Viewegerowa: P h. Z T-w Naukowych. Kronika Naukowa: Prywatne Laboratorja Badawcze w St. Zjedn. Nowa metoda analizy ilościowej, Działanie antyracliityczne światła, -Synteza ciała czynnego tarczycy. Mechanizm rozpadu cukru. Sprawozdania z literatury. List do Redakcji. Sprostowania.
F U N K C J A K O S M I C Z N A R O Ś L I N Y
N a p isa ł
F E L I K S K O T O W S K I (Skie rn iew ic e).
W szystk ie pro cesy n a naszej planecie w e
d łu g orzeczenia fizyków dążą do stan u ró w now agi, k tó ra d o p ro w ad zić m a do z a p an o w an ia zim nej k ra in y śm ierci. A je d n a k te p o n u re h o ro sk o p y nieodw racalnego d z ia ła n ia e n tro p ji n ie p rę d k o się ziszczą.
W alczy z n ią ziem ia przez dopły w energji z a k lę tej w p ro m ien iac h słońca. T en d a r słońca p o g lądo w o w y razić m ożem y jak o spalenie w ciąg u ro k u 4 X 1023 to n a n tr a cy tu ; ta k a jest bow iem m ia ra rocznego p ro m ien io w an ia słonecznego w edług astro fiz y k a a m ery k ań sk ieg o A b b o t ‘a (1911). Od w ieków ta en e rg ja n a ziem ię spływ a, ale tylko d ro b n y je j u ła m e k zo stał u m iejsco w iony i m oże służyć do u ży tk u naszego globu. W a lk a o b y t w śró d isto t żyw ych o tę w łaśn ie u w ięzioną en erg ję słoneczną się toczy, boć w zasadzie k aż d y chce zdo być dla siebie cz ąstk ę energji p otencjalnej, za w arte j w cukrze, skrobi, m ięsie, węglu, nafcie.
R o ślin y są tem i m o to ram i, k tó ry c h p ra c a p rz e tw a rz a i m a g a z y n u je en erg ję p ro m ien i słonecznych, a b y z n iej k o rz y sta ła cała o l
b rzy m ia re sz ta org an izm ó w , n iezdo ln ych do bezpośredniego g ro m ad zen ia no w y ch z a p a sów energji, za p ew n iający ch im p rz e trw a nie w śro d o w isk u o stale ro z p rasza jące j się energji. D zieje się to przez asym ilację C 0 2 n a słońcu przez ro ślin y zielone. R ośliny sp ełn iają w ten sposób sw ą fu n k c ję k o s
m iczną; dzięki niej glob n asz jest tak im ja k im jest.
Gzy sp e łn ia ją on e swe zad an ie dobrze?
P ro d u k ty fotosy ntezy o raz jej przebieg d a ją n a m w sk a ź n ik z ja k ą sp raw n o ścią ro śli
n a sw ą fu n k c ję ko sm iczn ą w ykonyw a.
P a rę p rz y k ła d ó w o b ja śn i n a m sto sun ek zacho dzący m iędzy ilością energ ji o trz y m a n e j o d słońca, a ilością tejże energ ji zw ią
za n ej przez roślinę.
W ed ług obliczeń K i m b a 11 a (1915) w śro d k o w y ch S ta n ach Z jednoczonych (Ne- h ra sk a, Illin ois), jed en h e k ta r ziem i pod u p ra w ą k u k u ry d z y o trz y m u je o d słońca przeciętnie w ciąg u trzech m iesięcy (m aj, czerwiec, lipiec) ró w n o w ażn ik en erg ji z a w a rty w 500 to n ach a n tra c y tu ; w a rto ść k a loryczna 14 k w in tali z ia rn a k u k u ry d z y .
78 W S Z E C H Ś W IA T X s 10
uzy sk an eg o w ty ch w a ru n k a c h , w yniosła 0.33 to n a n tra c y tu . W iąz an ie energji, o b li
czone w ed łu g p rz y ro s tu sezonow ego Se- k w o ji k a lifo rn ijsk ic h , d ało 0.41 to n a n t r a cy tu ; to sa m o d la E u c a ły p tu s g lo b u lu s d a ło 0.82 to n a n tra c y tu . U m iejscow iona e n e r
gja słońca n ie doch o d zi w ty ch p rz y k ła d ac h do 1 %.
P i i t t e r (1914) w y k a z u je ja k g ro m ad z ą en erg ję sło n eczn ą nastze ro ś lin y u p ra w n e w w a ru n k a c h g o sp o d a rk i ro ln e j w N iem czech śro d k o w y ch . M am y je p o d a n e n a t a belce, k tó ra jest o p ra c o w a n a n a za sa d a c h n a s tę p u ją c y c h :
W a rto ść k a lo ry c z n a 1 gr. surow ego pro - teiinu w ynosi 4.8 k a lo ry j, 1 gr. surow ego tłuszczu 9.2 kal., 1 gr. s u b s ta n c y j w ęglow o
d an o w y ch 4 kal. S u b sta n c je o rg a n ic zn e, k tó re p o z o sta ją p rz y żn iw a ch w ziem i, o k re ślono dla pszenicy n a 2670 kg. z h e k ta ra , d la żyta — n a 4044 kg., d la jęczm ien ia dw u rzęd o w eg o —- n a 1802 kg., d la o w sa — n a 2100 kg. p rz y w a rto śc i k alo ry c zn ej 1 gr. = 3.6 k a lo ry j. P ro m ie n io w a n ie sło necizme obliczo n o d la o k re su w egetacyjnego
(18— 21 tygodni) n a p o w ierzch n ię jednego m e tra kw .
E n e r g ja d o sta rc z o n a
ro ślin ie w k a lo r ja c h n a m.*
E n e r g ja u w ięzio n a w
p ro d u k ta c h fo to s y n t e z y w kł>l.na m .ł
P ro c e n t e n e rg ji zu
ż y tk o w a n e j (łą c z n ie z m a te rja łe m s p a lo n .p r z y odd ych an iu
P sz e n ic a ja r a 221500 6270 f-26
Żyto- ja r e 209000 4670 2,60
Ję c z m ie ń d w u rz ę d o w y 195000 4375 2,60
O w ie s 218000 6270 3-3T
Z ie m n ia k i 250000 6530 3.02
B u ra k i c u k ro w e 300000 55oo 2 .12
T en p rz y k ła d d a je n a m po jęcie o le p szej sp ra w n o ści ro ślin , ro sn ą c y c h w E u r o pie Ś rodkow ej, aniżeli sp ra w n o ść ro ślin w p rz y k ła d zie, z a c z e rp n ię ty m ze S tanów Z jednoczonych, gdyż p rz e c ię tn a ilość energji zg ro m a d z o n e j p rzez fu n k c ję k o s
m iczną n asz y ch g łó w n y ch ro ślin u p ra w n y c h w ynosi około 3% en e rg ji o trz y m a n e j od słońca. Je d n a k ż e n a le ż y z a u w aż y ć, że wsizystkie p rz y to c zo n e p rz y k ła d y są tylko b a rd z o g ru b y m i n ie d o k ła d n y m ujęciem rzeczy i d lateg o też n ie m o ż n a n a ich p o d staw ie sąd zić o o statec zn ej, rzeczyw istej sp ra w n o ści p ra c y m o to ru roślinnego.
S to su n k i en ergetyczne, ja k ie zachodzą w liściu asy m ilu ją c y m , są ta k ró ż n o ro d n e, że ich ro z w ik ła n ie n a le ż y do n a jtr u d n ie j
szych za g a d n ie ń fizjologicznych.
D latego też m a m y ty lk o n ieliczn e p ró b y ścisłego o zn aczen ia, ile en e rg ji słonecznej zużyw a się n a fotosyntezę, a sp ec ja ln ie ja k i je st stosu nek w y k o n a n e j p ra c y chem icznej (U) d o ilości z a a b so rb o w a n e j en e rg ji p r o m ien istej ( E) .
S pó łczyn nik . 100 jest m ia ro d a jn e m k ry te rju m do oceny zdolności ro ślin y zielo
nej w zak resie w y k o n y w a n ia sw ej fu n k c ji kosm icznej.
B r o w n i E s c o m b e (1905) podjęli z a g ad n ien ie zm ia n energety czny ch liścia w czasie foto syn tezy i pierw si u siło w ali ro z w iązać je d ro g ą su b teln y ch p o m iaró w , lecz a n i oni, an i pó źniejsza p ra c a P u r j e w i - c z a (1914) n ie o p e ru ją spó łczy n n ik iem
^ . 100. S tu d ja B r o w n a i E s c o m b a , za ró w n o ja k i P u r j e w i c z a, nie m ogą rościć p re te n sji do oceny fu n k c ji k osm icz
nej ro ślin y w sposób w łaściw y i m eto dy cz
nie słuszny.
D opiero b a d a n ia la t p o w o jen n y c h rzuciły n a m ca ły snop św iatła n a zagadnienie, w ja k im sto p n iu ro ślin a zielona jest u z d o l
n io n a do najw ażn iejszeg o sw ego zad an ia, t. j. do p rz y sp a rz a n ia zap asó w energji n a n asz y m globie.
W a r b u r g i N e g e l e i n ogłosili p rz ed k ilk u la ty (1922) w y n ik i sw ych p o sz u k i
w a ń n a d fo to syn tezą jed no k o m ó rk o w eg o glonu C hlorella uulgaris. O m inęli w ten sposób tru d n o śc i, połączone z ob serw acją ro ślin lądow ych. O d p a d a w ów czas proces p a ro w a n ia i w p ły w p o śre d n i tego procesu n a k s z ta łt szparek. M ożnaby za rzu cić W a r b u r g ‘o w i i N e g e 1 e i n ‘o w i, że posług iw ali się zaw iesiną ro ślin y je d n o k o m ó rk o w ej oraz, że ro ślin a ta zn a jd o w a ła się w śro d o w isk u n i en a tu r aln em (roztw ór kw aśn eg o w ęglanu s o d u ); ale B r o w n o w i i E s c o m b o w i też n ależy w y tk n ąć , że m a n ip u lo w a li o dciętem i liśćm i n a peł- n em św ietle słoneczmem, a tem sam em d o św iadczenia ich nie o d b y w ały się w w a r u n k a c h n a tu ra ln y c h . P o m im o to, p ra c a W a r - b u r g a i N e g e l e i n a jest niew ątp liw ym k ro k iem n a p rz ó d w d o k ład n iejsze m p o z n a n iu zu ż y tk o w an ia en erg ji p ro m ien istej przez roślinę.
Z astosow ali o n i św iatło m o n o c h ro m a ty c z ne, a w ym ierzy w szy w a rto ść energ etyczną św iatła czerw onego, żółtego, zielonego i n ie bieskiego, o k reślili sto su n ek w y k o n a n ej p ra c y chem icznej do ilości poch ło niętej en ergji p ro m ienistej. W y n ik i te p o d a je n a stęp u jąc a ta b e lk a :
B a r w a ś w i a t ł a D łu g o ść fal W W
W sk a ź n ik U
— .T O O
sp ra w n o śc i E
cz erw o n e 6 10 —690 59-0
żó łte 578 53 5
zielo n e 546 44.4
n ie b ie sk ie 436 33-8
W a r b u r g i N e g e l e i n o trzy m ali w a rto ści n iep o ró w n y w aln e z w y n ik am i B r o w n a i E s c o m b a , a tak że z w y n i
kiem P u r j e w i c z a . N a to m iast d ali oni
J 6 10 W SZ E C H ŚW IA T 79
p o p ra w n ą odpow iedź n a pytan ie: ja k a jest ilość p ra c y chem icznej, w yk o n an ej w czasie fo to sy n tezy przez je d n ą k a lo rję poch ło n ię
tej energji p rom ienistej.
B a d a n ia P u r j e w i c z a (1914) w sk az y w ały n a to, że t a część zaab so rb o w an ej energji, k tó rą liść zu ż y tk o w u je do sw ej p r a cy chem icznej, zwięksizała się, gdy n atęż e
nie św iatła m alało. W o ln o w ięc p rz y p u sz
czać, że m a k sy m a ln ą zdolność do w iązania energji słonecznej b ęd ą p o siad ały rośliny p rz y słab em ośw ietleniu organów asym ilu- jących. I rzeczyw iście, W a r b u r g i N e g e 1 e i n , o trz y m a li w ysokie w sk aźn ik i spraw ności, p ra c u ją c p rz y słabem natężeniu św iatła; w ów czas dopiero zdobyto dow ód, że ro ślin a p o tra fi w łożyć połow ę całej p o ch łoniętej energji słonecznej w sw oją p o d staw o w ą fu n k c ję k osm iczną, ja k ą jest ro z k ła d C 0 2 i w y tw a rzan ie p ro d u k tó w asy m i
lacji, przyczem niew ątpliw ie k o rz y stn iej jest d la ro ślin y p ra co w ać w św ietle czerw onem , aniżeli w św ietle niebieskiem .
W a r b u r g i N e g e 1 e i n udow odnili rów nież, że ro ślin a zielona p ra c u je tu taj w m yśl z a sa d fo tochem ji now oczesnej.
T e o rja k w a n to w a w ym aga, ab y działanie fotochem iczne było w iększe w m n iej ła m li
wej części w id m a, a słabsze w b ard ziej ła m liwej. P ochod zi to stąd, iż k ażd a m a te rja p rz y p rz e m ia n a c h fotochem icznych p o c h ła n ia en erg ję w k w a n ta c h (są to n iejak o a to m y en erg ji), a m ian ow icie jeden k w a n t na je d n ą d ro b in ę.
D zieje się to w edług p ra w a E i n s t e i n a , k tó re głosi fotochem iczną ró w n o w arto ść energji. P o n iew aż jed en k w a n t w ynosi hv, gdzie h jest sta łą św iatow ą P l a n k ‘a (h = 6.55 X 10 27 erg. X sek), a v jest licz
b ą d rg a ń odpow iedniej fa li św ietlnej, p rz e to ilość k w a n tó w n a je d n ą g ra m o k a lo rję w św ietle czerw onem będzie znacznie w ięk sza, aniżeli w św ietle niebieskiem . Liczba k w an tó w , a n ie ich wielkość, decyduje o spraw n o ści p ra c y fotochem icznej, czyli
p rz em ian a en erg ji p ro m ien istej w ró żn ych częściach w id m a jest p ro p o rc jo n a ln a do d łu gości fali.
U zdolnienie rośliny , jeśli p rzy pu ścić, że i ona pod leg a w sw ej p ra c y n a d asy m ilacją C 0 2 p ra w u fotochem icznej rów n o w arto ści energji, w in n o w zm ag ać się w m y śl teo rji kw anto w ej, g dy długość fali św ietlnej r o śnie, a ilość p och ło niętej energji, w y ra żo n a w k w a n ta ch — m aleje. D ośw iadczenia W a r - b u r g a i N e g ę l e i n a w y k a zały słu sz
ność ty ch założeń d la przebiegu fotosyntezy u C hlorella uulgaris, albow iem stw ierdzili oni, że n a ro z k ła d jed nej d ro b in y d w u tlen k u w ęgla glon te n zu ży w ał około 4 k w an tó w energji w św ietle żółtem i czerw onem , a około 5 k w a n tó w w św ietle niebieskiem .
B yłoby rzeczą przed w czesn ą snuć szero kie u og ólnien ia tz p ra c y W a r b u r g a i N e g e l e i n a , jed n a k ż e przez n ią m am y już zdo by te p o d staw y , k tó re św iadczą 0 tem, ja k w y b itn ie d o k ła d n y m i sp ra w n y m a p a ra te m fo toch em iczn ym jest ro ślin a zie
lona. N iektórzy bad acze są zd a n ia (np.
W u r m s e r, 1925), że w sk aźn ik sp ra w n o ści leży jeszcze w yżej, a ro ślin a jest zdo ln a m ag azy no w ać do. 80 % po chłon iętej energji św ietlnej. N ajbliższa przyszłość o b d arzy n as zapew ne no w em i fa k ta m i w tej dziedzinie.
O becnie w iele jesizcze m u sim y się dom yślać 1 przeczuw ać. D latego też w y n ik i obliczeń, k tó re p o d an e zo stały w edług p ra c K i m - b a l l a i P i i t t e r a , n ie m o g ą się ostać i w y m agać b ę d ą rew izji, k tó rą n ależy w y konać, m a ją c je d n a k n a uw ad ze m eto d y k ę k lasyczny ch w tej m ierze b a d a ń W a r b u r g a i N e g e l e i n a . Jed n o należy tu jeszcze p od kreślić. Nie ulega już d zisiaj w ą t
pliw ości, że ro ślin a zielona jest n a jp o tę ż niejszy m o d b io rcą energji p rom ien istej, sp ły w ającej n a ziem ię od słońca, zaś fu n k c ja ko sm iczna ro ślin y jest ty m czynnikiem , k tó ry tę en erg ję w ysoce eko nom icznie p rz e tw arza i o d d aje n a w y ró w n y w an ie strat, j a kie p o no szą stale w szy stk ie in n e o rg an izm y n a ziem i, a w tem i o n a sam a.
O A R C H IT E IC T O N IC E K O R Y M Ó Z G O W E J
N a p isa ł
PIOTR SŁONIMSKI Jest rzeczą zro zu m iałą, iż m ózg, jak o n a j
szlach etn iejszy z n aszy ch organów , b u d ził zaciekaw ienie izarówno w śród psychologów , ja k i an a to m ó w i fizjologów . D|zięki b a d a n io m an a to m ic z n y m i fizjologicznym (d ra żnienie p rą d e m elektryczny m , u su w an ie p e
w nych okolic k o ry m ózg ow ej), jak o też d zię
k i obserw acjom n a d lu d źm i o u szkodzonych p ew n y ch częściach m ózgu — m a te rja ł f a k ty czny stale w z ra sta ł tak , że dziś n a u k a o m ózgu stan o w i p o tężny dział w spółczesnej m ęurologji.
80 W S Z E C H Ś W IA T N° 10
D ługi czas w ierzono, iż ju ż obserw acje n a d m o rfd lo g ją m a k ro sk o p o w ą d a d z ą n a m d o stateczn e d an e dla ogólnej i in d y w id u a ln e j c h a ra k te r y s ty k i m ózgu, ja k o sied lisk a św ia d o m y ch sta n ó w psychicznych. W y su n ięto w ted y koncepcję, iż o d rę b n o ść m ózgu lu d z k iego polega n a w iększy m ciężarze jego ogólnej m a sy tk a n k o w e j. P o g lą d ten je d n a k n ie m óg ł siię długo u trz y m a ć , gdyż w net stw ierd zon o, iż sto su n k o w o n ajcię ższy m ózg (w o dniesieniu do o gólnej w agi ciała) sp o ty k a m y u d ro b n y c h s s a k ó w ( m y sz), choć n a j w iększy a b so lu tn y cięż ar m ózgu w y k a zu je m ózg w iększych ssak ó w dzisiejszych (słoń) N astępnie zw ró co n o uw agę n a u k s z ta łto w a n ie p o w ierzch n i m ózgu, a w ięc n a liczbę z a k rę tó w (g y r i), p rz y jm u ją c , iż im w ięcej z a k rę tó w (zaw ojów ) p o siad a m ózg, tem i c z y n ności jego w in n y b y ć w yższe. J e d n a k b a d a n ia n a d ilością z a k rę tó w i b ró z d w m ózgach poszczególnych p rz ed staw icieli św iata zw ie
rzęcego w y k a zały , że i ten p u n k t w idzen ia n ie m oże b y ć u w a ż a n y za słuszny. T ak n. p.
m ózg dość p ry m ity w n eg o w z a k re sie sw ej o rg a n iz a c ji ssak a m orsk ieg o , d elfin a , w y k a zuje w iększą liczbę zaw o jó w aniżeli m ó zgi zw ierząt, k tó re u w a ż a ć m ożem y za w yżej o d niego sto jące p o d w zględem b u d o w y i p rz e ja w ó w życia psychicznego.
W śró d n a jn iż sz y c h ssaków , stekow ców (M o n o tre m a tn ) je d n e g a tu n k i p o sia d a ją m ózg silnie p o fa łd o w a n y , in n e o p ra w ie nie- p o fa łd o w a n e j pow ierzchni. Z resztą b ra k n a m d ostatecznie p ew nych d an y c h , co do zn a czen ia sa m y c h za w o jó w , gdyż pnzebieg b ró z d nie o d p o w ia d a polom (p ow ierzch
niom ) o ró żn ej czynności fizjologicznej.
D opiero sy stem aty cz n e b a d a n ia m ik ro s k o pow e n a d b u d o w ą k o ry m ózgow ej u szeregu kręgow ców , w sp a rte fa k ta m i z fizjo lo g ji i pa- ta lo g ji m ózgu, d a ły n a m b a rd z ie j ścisłą p o d s ta w ę d la d a lsz y c h b a d a ń w ty m z a k r e sie. Ju ż p o sz u k iw a n ia w iedeńskiego p sy c h ia try Al e y n e r t a (1867— 1872) w y k a z a ły, iż k o ra m ó zg o w a człow ieka s k ła d a się z szeregu o k re ślo n y c h w a rstw k o m ó rk o w y c h , n ac ech o w an y ch o d rę b n y m u k ła d e m w p o szczeg ólnych częściach m ózgu. O p ie ra ją c się n a a n a liz ie o b ra zó w m ik ro sk o p o w y c h kotry m ózgow ej lu d zk iej M e y n e r t w y ra z ił p o gląd, stan o w iąc y p o d sta w ę w spółczesnej cy- to a rc h ite k to n ik i k o ry m ó zg o w ej: ty lk o p o zo rn ie m ózg i jego k o ra p rz e d sta w ia się ja k o n a rz ą d jed n o lity , w rzeczyw istości zaś p o sia d a on o d m ien n ą b u d o w ę w o k re ślo n y c h o k o licach, co św iad czyć m oże i o o d m ien n ej czynności po szczególnych części k o ry , sp eł
n ia ją c y c h ja k b y rolę o d rę b n y c h „ n a rz ą d ó w ".
D la p o p a rc ia sw ego tw ie rd z e n ia M e y n e r t zw ró cił u w a g ę n a o d rę b n ą b u d o w ę k o ry Fis-
su ia calcarina, po d p ew nem i w zg ędam i p rz y p o m in a ją c ą b udo w ę siatk ó w k i ( retin a ), p o czytu jąc ją za w zro ko w e pole korow e. P ra w ie rów nocześnie z n im B e t z w y k ry ł o lbrzym ie k o m ó rk i, w y stęp u jąc e w p rz e d n im zakręcie śro d k o w y m i o k re ślił je ja k o elem enty cha- irakterysityczme d la p o la ruchow ego kory.
D alsze b a d a n ia , a zw łaszcza p ra ce S m i t h a , B r o d m a n n ‘a, C. i O. V o g t ó w, E c o - n o in o, a z n asz y ch uczonych M. R o s e g o, ro zw in ęły ideje sw ych p o p rzed n ik ó w i p rz y czy niły się do b a rd z ie j w y czerpującego po- iznania lo k aln ej to p o g ra fji poszczególnych pól k o ry . D la tego k ie ru n k u b a d a ń przy jęto nazw ę p o sz u k iw a ń n a d „a rch itek to n iczn em zróżn ico w an iem k o ry m ózgow ej", przy czem odn ośn e p ra c e o p ie ra ją się n a stu d ja c h m i
kro sk o p o w y c h serjow ych p rz e k ro jó w m ó zgu człow ieka i zw ierząt. Ju ż słabe p ow ię
kszenie m ik ro sk o p o w e p o zw ala stw ierdzić, iż n ie ty lk o k o m ó rk i, ale i w łó k n a nerw ow e p o sia d a ją o d m ien n y u k ła d w poszczegól
n y ch częściach m ózgu. Dziś u w ag a uczo n y ch sk ie ro w a n a jest raczej n a k o m ó rk i, aniżeli n a w łó k n a, ale w przyszłości cy to -arch itek- to n ik a k o ry u zu p e łn io n a będzie b a d a n ia m i n a d m y elo -arch i tek ton i k ą m ózgu. Poszcze
gólne po la arch itek to n iczn e \ areae architec- tonicae) rozm ieszczone s ą niezależnie od m o rfo lo giczn ych w łaściw ości po w ierzch ni (zawoje, brózdy) i w in n y b yć uw ażane, j a ko a n a to m ic z n y w yraz zasad y d o sk on alen ia się przez p o d ział czynności ’).
Tę o gó ln ą z a sa d ę po d ziału n a poszczegól
ne p o la stw ierdzić m ożem y n iety lk o w sze
regu ro d o w y m zw ierząt, ale tak że i podczas ich ro z w o ju osobniczego. I ta k b a d a n ia B r o d m a n n a n a d rozw ojem m ózgu lu d z kiego w y k azały , iż m ózg p ło d u ró żn i się od m ózgu człow ieka dorosłego i że od 3 m iesią
ca życia płodow ego stopniow o n a stę p u je ro z czło n k o w an ie się po czątk ow o jednolitego u g ru p o w a n ia k o m ó rek n a 6 w a rstw , k tó re łatw o d a ją się w yróżnić w k o rze m ózgow ej 6 — 8 m iesięcznych z a ro d k ó w ludzkich, a k tó re p ó źn iej u leg ają jeszcze dalszym p rz eg ru p o w an io m .
Ten 6-cio w a rstw o w y ty p b u d o w y k o ry m ózgow ej2) zo stał p rz y ję ty za schem at, n aj-
1) R o s e M. Die Organdifferenzierung der Gross- hirnrinde im Lichle der vergleichenden Architekto- nik. Die Naturwassensehaften, T. 14. 1926.
2) Zarówno w pierwszem, jak i w drugiem wy
daniu (1924) znanego polskiego „Podręcznika Hi- stologji i Anatomji mikroskopowej" S z y m o n o - w i c z a , przedstawiono budowę kory mózgowej według dawniejszego schematu na 4 tylko warstwy (p. str. 394). Wzgląd ten upoważnia autora niniej
szego artykułu do podania w kilku choćby słowach nowszego podziału kory mózgowej.
N° 10 W SZEC H ŚW IA T 81
lepiej ilu stru ją c y za w iłą budow ę k o ry m ó zgow ej człow ieka (rys. A).
K ora m ózgow a z b u d o w an a jest z 6-ciu n a stę p u ją c y c h po sobie w arstw , o gran icach n aw et p o d m ik ro sk o p em niezaw sze w y ra źnie w idocznych.
Rys. A. Schemat budowy kory mózgowej (według B r o d m a a n‘a i V o g t‘a) . 1 — VI warstwy ko
mórkowe. 1 — 6 warstwy włókien nerwowych.
W a rstw a I zw ie się w arstw ą drobinow ą i zb u d o w an a jest z is to ty szarej, w k tórej s p o ty k a m y stosunkow o m ało ko m ó rek n e r
w ow ych; p rz e w a ż a ją n a to m ia st w łó k n a n e r
wowe, stan o w iące bąd ź to n eu ry ty , b ąd ź też d e n d ry ty k o m ó rek należących do w arstw głębszych. K om órki nerw o w e sp o ty k an e w tej w a rstw ie (k om órki C a j a Pa) m a ją k sz ta łt g ru szk o w a ly albo w rzecionow aty i u k ła d a ją się rów nolegle do pow ierzchni z a
krętów .
W a rs tw a II n az y w a się w a rstw ą zia rnistą ze w n ę trzn ą , gdyż k o m ó rk i tej w a rstw y są gęsto obok siebie ułożone i kształtem sw ym p rz y p o m in a ją z ia re n k a .
W a rstw a II I p osiada m niej liczne k o m ó r
ki, w y k ształco n e w fo rm ie p iram id , w sk u tek czego n a z y w a m y ją w a rstw ą piram idalną.
Z ajm uje o n a zn aczn iejszą część p rz ek ro ju , aniżeli poniżej z n a jd u ją c a się
W a rstw a IV, ziarn ista w ew n ętrzn a , o b u dow ie p o d o b n ej do wyżej w y m ienionej w a r
stw y z iarn iste j zew nętrzn ej. N astępn a
W a rstw a V (k o m ó r e k z w o jo w y c h ), m oże by ć inaczej n a z w a n a w a rstw ą p ira m id a ln ą w ew nętrzną, gdyż k o m ó rk i tu sp o ty k an e p o s ia d a ją ten sam k ształt, co i k o m ó rk i w a r stw y III.
W a rstw a VI z b u d o w an a jest z k o m órek ró żn o k ształtn y ch , po m iędzy k tó rem i p rz e w a żają k o m ó rk i w rzecionow ate, dzięki cze
m u w a rstw ę tą n a z y w a m y w a rstw ą k o m ó r e k w rzecio n o w a tych (wzgl. ró ż n o k sz ta łt
nych). P on iżej sp o ty k a m y już istotę rd z e n ną, której w łó k n a splecione w gęste w iązki p ro m ien iu ją k u istocie korow ej. W w iązk ach ty ch sp o ty k am y w łó k n a nerw ow e, będące n eu ry ta m i kom órek k o ry (drogi o d śro d k o we) oraz w łó k n a biegnące ku k orze (drogi d o śro d k o w e ). N a p re p a ra ta c h specjalnie b a r w ionych dla u jaw n ien ia w łókien m ożna stw ierdzić, iż istn ieje połączenie m iędzy isto tą rd z en n ą m ózgu a pow yżej n iej położo- nem i w a rstw a m i ko ry , aż do w a rstw y k o m ó re k p ira m id a ln y c h w łącznie.
N ietylko u k ła d i liczba sam y ch kom órek k ory, ale tak że i jej g ru b o ść u leg ają zm ianom w poszczególnych m iejscach m ózgu. N ajcień sza jest k o ra w okolicach Fissura calcarina i F issura R olandi (około 1,5 -— 2 m m ), n a j g ru bsza zaś w okolicach p rzedniego za k rętu środkow ego oraz p ła tu p rzedn ieg o sk ro n io wego (4— 4,5 m m .). J a k o stałe zjaw isko n a leży zaznaczyć zw iększanie się grubości isto ty szarej n a w yniosłościach zakrętów , zm niejszanie się jej ( i to d o 50 %) w ścian ach brózd. P oszczególne w a rstw y k o ry z m ie n ia ją sw oją grubość, przy czem n a gran icy p e
w ny ch pó l p rzejścia m ogą być b a rd z o ostre, n a in n y ch zaś o w iele łagodniejsze.
Istn ieją okolice k o ry m ózgow ej, k tó re n ie ty lk o w ciągu życia człow ieka, ale tak że w czasie jego ro zw o ju płodow ego nie p o d p a d a ją p od schem at 6 -w arstw ow ej k o ry . Jest to t. zw. k o ra ró ż n o p o ch o d n a (heterogenicz
na) lub A llocortex (B r o d m a n, V o g t ) . N ato m iast ja k o k o rę ró w n o p o c h o d n ą (hom o
geniczną) lu b Isoco rtex określić m o żn a korę, k tó ra czy to w ciągu życia osobniczego, czy też tylk o w ciągu życia płodow ego wykazuje:
ty p b u d o w y sześciow arstw ow ej. A llocortex stanow i tylk o n iezn a czn ą część m ózgu lu d z kiego (Vi2), w m ózgu zaś n ie k tó ry c h zw ie
rz ą t z a jm o w a ć m oże p rz ew aż ając ą część p o w ierzchni p ó łk u l m ózgu w ielkiego (np. u je ża % ) *).
1) E c o n o m o. G. v. Zellaufbau der Grosshirn- rinde des Menschen. Berlin, Springer 1927.
82 W S Z E C H Ś W IA T JSTs 10
G ranica m ięd zy Iso co rtex a A llo co rtez zw ykle b y w a b a rd z o w y ra ź n a . N a to m iast gran ice m ięd zy poszczególnem i p o la m i Iso- co rtez niezaw sze o stro d a ją się uchw ycić.
S am c h a ra k te r b u d o w y Iso c o rte z w y k a zu je znaczn e ró żn ice w ob ręb ie poszczególnych pól, ta k że wraiz z E c o n o m o m o żn a w je go o b rębie w y ró ż n ić 5 n a stę p u ją c y c h spec
ja ln y c h typ ów b u d o w y zestaw ion ych n a rys.
B. K ilka ty ch typów , a m iano w icie: typ czołow y (2), ciem ieniow y (3) i biegunow y (4), u trz y m u ją w dalszy m ciągu c h a ra k te r sześciow arstw ow y, podczas gdy w ty p ie zia rn isty m (5) i b ez ziarn isty m (1), sześcio- w arsłw o w o ść m ózgu człow ieka dorosłego całkow icie się zaciera.
i vy p s im
i 4^ A:M ■ .'j i l
f r v ^ V ' t
Rys. B. 5 typów budowy kory mózgowej (objaśnienie w teksoie) (według E c o n o m o ) .
T yp czo ło w ej k o ry w y k a z u je 6 -w arsłw o- w ą b u d o w ę d o ść w y ra ź n ie ; k o m ó rk i p ir a m i
d a ln e są tu duże i w a rstw y III i V z a jm u ją sp o rą p rzestrze ń w ogó ln y m o b ra z ie kory.
W ty p ie cie m ie n io w y m za o b serw o w ać m o żem y zn aczn iejszy ro z ro st w a rstw z ia rn i
stych (II i IV ), p rzy czem sam e k o m ó rk i p i
ra m id a ln e są m niejsze i gorzej w y k s z ta ł
cone.
T y p b ieg u n o w y (sp o ty k an y n a obu b ie g u n a c h p ó łk u l m ó zg o w y ch : czołow ym i p o tylicznym ) re p re z e n tu je k o rę w ą sk ą, b. b o g a tą w k o m ó rk i, z k tó ry c h n a w y m ien ie
nie z a słu g u ją - sp o re k o m ó rk i p ira m id a ln e w a rstw y V-tej.
K ora b ezzia rn ista p o sia d a ten ty p b u d o w y, k tó ry d aw n ie j o p isy w an o ja k o sche
m a t 4 -w arstw o w ej b u d o w y ca łe j k o ry m ó zgow ej. W elem en tach k o m ó rk o w y c h b ra k
tu k o m ó rek zia rn isty c h (w arstw a II i IV ), n a m iejsce k tó ry c h z ja w ia ją się k o m ó rk i p iram id aln e.
J a k o p rzeciw staw ien ie tego ty p u w korze zia rn istej k o m ó rk i p ira m id a ln e w arstw y III i V u stę p u ją m iejsca k o m ó rk o m z ia rn i
stym , k tó re d o m in u ją w cały m o b razie k ory.
T e różn e ty p y b u d o w y Iso co rtez p o siad ają w łasn ą to p o g rafję , k tó rą p rz ed staw ia n am rys. C. Z a zróżn ico w aniem czynnościow em k o ry m ózgow ej, k tó rej re zu ltatem częścio
w ym jest w yżej w k ró tk o ści om ów iona b u do w a m ik ro sk o p o w a, p rz em aw ia rów nież przebieg i rozw ój w łó kien n erw o w y ch, tw o rzących t. z w. szlaki m ózgow e. W sz y st
kie bo w iem sizilaki, czy to w y chodzące z k o r y (drogi od śro d k o w e), czy leż do niej d o chodzące (drogi dośrodkow e) rozp oczy n ają, w zględnie ko ń czą się w og ran iczo n y ch pod
■N° 10 W SZEC H ŚW IA T 83
w zględem to p o g raficzn y m częściach po w ierzchni p ó łk u l1). P ola te m ożna n azw ać ogólnie p o łam i p ro je k c y jn e m i; poza niem i w y ró ż n iam y przestrzenie kojarzen io w e, w a żn ą o d g ry w a jące rolę w procesie k o jarzę- n ia poszczególnych d róg m ózgow ych. Otóż w yżej w y m ien io n a k o ra ty p u ziarnistego jest zlo k alizo w an a w obrębie pól zm ysło
w ych (np. Fossa calcarina). N atom iast typ beziziam istej k o ry w y stęp u je w obrębie pól, stan o w iący ch przew ażn ie p u n k ty w yjścia dró g n erw o w y ch odśrodkow ych, częścio
wo o w y ra ź n y m c h a rak terze szlaków ru chow ych (np. okolica przedniego za k rętu środkow ego). W ięk szą część Isocorte,x p o w leka k o ra m ózgow a o zdecydow anym c h a ra k te rz e sześciow arstw ow ym .
Z naczen ie fizjologiczne tych części k o ry n ie jest jeszcze całkow icie w yjaśnione, je d n a k m o żn a p rz y ją ć n a zasadzie pew nych dośw iadczeń, iż są one m iędzy innem i sie
d lisk am i tw o rz e n ia się pojęć i zespalania się dró g k o jarz en io w y ch m iędzy poszczegól- n em i za k re sa m i czuć.
B ard z o ciekaw ym terenem n a k tó ry m M. B o s e m ógł udow odnić daleko id ą ce zró żn ico w an ia architek to n iczn e kory, w zw iązku z za sad ą p odziału pracy , jest A llo co rtez2). N a zasadzie szeroko z a k ro jo n y ch b a d a ń p o rów naw czych i rozw ojo
w ych a u to r ten ro z w in ął w łasn ą koncepcję b u d o w y k o ry m ózgow ej, k tó ra w wielu p u n k ta c h przeciw staw ia się poglądow i d a w niejszych autorów .
B ard ziej w y czerpujące przedstaw ienie poglądów M. B o s e g o zaprow adziłob y n a s izadaleko, je d n a k w spom nieć w arto o re zu lta ta c h b a d a ń tego a u to ra n a d rozw ojem k o ry e n to rh in a ln e j (G y ru s h ip p o ca m p u s) u szeregu kręgow ców . Z arów no u n ie k tó ry c h gadó w (większe ja sz c z u rk i), jak i u w szy stk ich p tak ó w w y stęp u je ona jak o n a rz ą d p ie rw o tn y o jednolitej czynności.
U ssak ó w w y ró żn ić w n iej m ożem y już k il
ka lu b k ilk an aśc ie o d rę b n y ch pól, np.
u p sa 8, u m a łp (paw jan) 14. U człow ieka zaś sp o ty k a m y w tej okolicy m ózgu 23 wtó- ro rzęd n e p o la architektoniczne. J a k w ia dom o okolica ta m a spełniać rolę wyższego o śro d k a w ęchow ego, je d n a k pod względem zm ysłu w ęchu człow iek niżej stoi od in n y ch
1) B i n g R. Zarys nauki o rozpoznawaniu umiej
scowienia zmian w mózgu i rdzeniu kręgowym.
(Przekład). Warszawa 1924.
2) R o s e M. Der Allocortex bei Tier und Mensch.
Journal f. Psychologie und Neurologie, T. 34, 1926, oraz tenże autor: Die sog. Riechrinde beim Menschen und beim Affen. Ibid. 1927.
ssaków (pies), tak. że zgodzić się m usim y w tym w zględzie z R o s e m , iż albo p o szczególne pola te j okolicy k o ry w zakresie w ęchow ym u człow ieka p ra c u ją w sposób b ard ziej złożony, aniżeli u zw ierząt, albo
Rys. C. Rozmieszczenie 5 typów budowy kory na powierzchni półkul (rys. górny) i przekroju mózgu
(rys. dolny) (według E e o n om o).
też, że część ich służy p o p ro stu do in n y ch celów. Jest rz ecz ą p ra w d o p o d o b n ą, iż p o w onienie jest u w ielu zw ierząt głów nem źród łem św iadom ości i bodźcem d o czynu, jed n ak jego w p ływ n a p ostępo w an ie zw ie
rz ą t jesrt ograniczon y, gdyż sam przez się zm ysł ten ty lk o n ied o k ład n ie p o zw ala n a zjorjentow anie się zw ierzęcia w sto su n k ach p rz estrze n n y ch 1). D opiero w zrok d o starcza organizm ow i k o n tro li ru ch ó w w p rzestrze
n i i wiele fa k tó w w sk az u je n a to, iż w p r a cy m ózgu zn aczn iejsza liczba ośrodków w sp ó łp ra cu je ze sobą. M imo całą sw ą w y ż
szość in telek tu aln ą, człow iek n ie jest w ol
n y od w zru szeń n a tu ry w ęchow ej. Gdy je steśm y gło dn i n ietylk o w idok, ale sam z a p ac h jakiejś p o traw y zm ienia n asz n astró j i pob u d za czynność gruczołów traw ien n y ch . Jeszcze silniej re a g u ją zw ierzęta, np. pies
*) E. S m i t h : „Meaning of the brain“. Ameri
can Naturalist. 1926.
84 W SZ E C H Ś W IA T N° 10
m o rsk i, k tó ry , gdy po czu je z a p a c h m ięsa, literaln ie d rż y z em ocji. P o w yższe zjaw isko jest zw iązan e ze w zm ożeniem się czynności gruczołów , p rz y g o to w u ją c y c h n a rz ą d t r a w ien n y do p rz y ję cia p o k a rm u . Szereg in n y ch zw ie rzą t w p o szu k iw a n iu zdobyczy k ie ru je się w z ro k iem i m a ją one b. do b rze ro zw in ięte m ech a n izm y , k o n tro lu ją c e ich o rje n ta c ję w p rz estrzen i. S treszczając, n a leży zaznaczyć, iż p o zn a n ie p lam i s tr u k tu ra ln e g o m ózgu d ać n a m m oże w gląd w r o lę czynn ików , k ie ru ją c y c h za ch o w a n ie m się u stro ju .
Gdy idzie o liczbę poszczególnych pól a r chitek to n iczn y ch , k tó re w y ró ż n ić m o żn a w obrębie k o ry lu d zk iej, to liczba ich z p o stępem b a d a ń stale w z rasta. P o d cza s gdy n a p o czątk u bieżącego stulecia u człow ieka z n a n y c h było zaledw ie 12 zu p e łn ie w y r a źnie o d g ra n ic z a n y c h pól, to dziś E c o n o - m o liczy ich 109, a z n a k o m ity k ie ro w n ik In s ty tu tu d la b a d a ń m ózgu w B erlinie O. V o g t liczbę tę pow ięk sza do 200. Oczy-
w isłem jest, iż wiele z ty ch pól u w ażać n a leży za cechy sw oiście ludzkie, nie w y stę
p u jące w m ózg ach zw ierzęcych. W zw iązku z tem n a s u w a się p ytan ie, czy m ózgi ludzi, sto jących pow yżej (w ybitne jed n o stk i), lub też poniżej (jed no stk i upośledzone) p rz e ciętnego p oziom u in telek tu aln eg o w y k a z u ją sw oiste w łaściw ości s tru k tu ra ln e ? W chw ili obecnej sp ra w a ta nie je st jeszcze dostateczn ie w y św ietlo na; tylk o w p rz y p a d k a c h zależności m iędzy procesam i cho- robow em i, a zm ian a m i a n a to m o - patolo- giczmemi w m ózgu ro z p o rzą d zam y b ard ziej pew nem i w y nikam i.
J a k z tego kró tk ieg o za ry su w yn ik a, zw iązek m ięd zy s tru k tu rą a p ra c ą m ózgu zaczy na się w y łan iać w coraz w y ra ź n ie j
szym k o n tu rz e z m ro k ó w niew iedzy. A w o bec w ielkich sukcesów tej now ej n a u k i w o l
n o n a m w ierzyć, iż n ied alek a przyszłość w y jaśn i n a m wiele z p o śró d ty c h fak tów , k tó re dziś jeszcze u znać m u sim y za n ie jasne.
W S E T N Ą R O C Z N I C Ę O D K R Y C I A R U C H Ó W B R O W N A
N a p isa ł
ANTONI GAŁECKI (Poznań).
Sto la t w łaśn ie m in ęło od d a ty o d k ry c ia tego tak doniosłego z ja w isk a fizy c/n eg o , k tó re stało się p u n k te m w yjścia d e c y d u ją cych ro z strzy g n ięć w dziedzinie n a jb a rd z ie j z a sad n iczy ch pog ląd ó w n a z d a rz e n ia p r z y rodnicze.
B o tan ik ang ielski R o b e r t B r o w n p rzy sposobności b a d a n ia za p ło d n ie n ia r o ślin za u w a ż y ł w ro k u 1827, że w p ro w a d z o ne do w ody z a ro d n ik i ro ślin y C larckia pul- chella pod m ik ro sk o p e m p o ru s z a ją się s a m o rzu tn y m , w ła sn y m ru c h e m n ie re g u ia r nym , b ez ła d n y m . D ośw iadczenia powtórz©
ne ze sp o ra m i i in n e m i częściam i ro ślin n e mi, n aw et tak iem i, k tó re setkę la t p rz e c h o w y w an e b y ły w zieln ik u , d alej d o św iad c ze
n ia ze sm ołam i, m in e ra ła m i, ziem iam i, m e talam i, n aw et z g ra n ite m , p o ch o d zący m ze sfin k sa egipskiego, o k az ały , że cząstk i ty ch su b stan cy j, o ile są d o stateczn ie d ro b n e, w szystkie trz ę są się i d rg a ją ty m ru c h em w łasn y m i to w w a ru n k a c h , w k tó ry c h są w yklu czo n e zapobiegliw ie w strz ąśn ien ia o raz p rą d y k o n w e k cy jn e, po ch o d zące zze- w n ą trz . P ow szech n o ść tego z ja w isk a zo
stała stw ierd zo n a przez wielu b ad aczy , ja k B r o w n (1828), W i e n e r (1863), C a n- t o n i (1867), B o d a s z e w s k i (1881), G o u y (1888) i inni. N iezm ienność cz aso w a w in n y ch stałych w a ru n k a c h , jest także u d e rz a ją c ą cechą tego ru c h u : nie zm niejsza się, d o p ó k i d ro b n e cząstki są zaw ieszone czy to w cieczy, czy to w o śro d k u gazow ym , do póki w ielkość ty ch cząstek p ozo staje ta sam a, d o p ó k i te m p e ra tu ra i ciśnienie p a n u ją te sam e.
W szelk ie tłu m a cze n ia ru c h ó w B r o w - n o w s k i c h p rz y czy n a m i po chodzenia ze w nętrzn ego , a więc p rą d a m i k onw ekcyjne- m i ( W i e n e r 1863), ośw ietleniem (K o- l a ć e k 1889, Q u i n c k e 1898), a także przy p u szczen ia co do u d z ia łu sił o d p y c h a jący c h p o m ięd zy cz ąstk am i (M e a d e B a c h e 1894), sił elek try czn y ch ( J e v o n s 1869), w ło sk o w aty ch ( M e m s b r u g g h e 1869, M a l t e z o s 1894) n ie w jd rz y m a ły k ry ty k i i u s tą p iły m iejsca m o lek u ra ln o - k i nety czn ej te o rji ru c h ó w B r o w n o w - s k i c h.
S etna ro czn ica o d k ry c ia ro zw ażaneg o z ja
Ns 10 W SZEC H ŚW IA T 85
w iska zbiega się n iem al z dziesiątą rocznicą przedw czesnego zgonu nieodżałow anego M a- r j a n a S m o l u c h o w s k i e g o (1872 —•
1917), k tórego nazw isko obok A. E i n s t e i n a jest trw ale zw iązane z u g ru n to w a • niem i rozw inięciem m o lekuralno-kinetycz- nej teo rji ru c h ó w B r o w n a . P o m y sł do tej teorji podali C a r b o n e l l e (1874) i D e 1 s a u I x (1877), w y p o w iad ając m n ie
m anie, że ru c h B r o w n o w s k i zawieszo nych w cieczy cząstek jest w ynikiem zde
rzeń ty ch cząstek z cząsteczkam i sam ej cie
czy, o żyw io nem i ru c h em kinetyczno-m ole- k u la m y m . T en p o g ląd w ygłosił później (1888) tak że G o u y. Liczni in n i fizycy, ja k W i e n e r , C a n t o n i , R e n a r d , B o u s- s i n e s q, by li zd an ia, że ru c h y cząstek za w ieszonych są n a m a c a ln y m dow odem słu szności naszej hipotezy o ru c h u kin ety cz
n y m cząsteczek gazow ych lub w cieczach N a g e l i (1879) w y stąp ił przeciw ko mole- k u larn o -k in e ty czn e m u tłu m a cze n iu ruchów B r o w n o w s k i c h , u trzy m u jąc , że d z ia ła ją c ze w szystkich stro n jed n ak o w o n a zaw ieszone cząstki, ow e zderzenia m o lek u larn e nie m ogą spow odow ać żadnego d o strzegalnego ru c h u ty ch cząstek zaw ieszo
nych. D op iero S m o l u c h o w s k i obalił tak ie ro zu m o w an ie, d a ją c p o ró w n an ie z r e z u ltatem g ry h az ard o w e j (1906).
T ym czasem w ślad za jakościow em i o b serw acja m i pod jęte zo stały ilościowe b a d a n ia ru c h ó w B ro w now skich pod m ik ro sk o pem , a p o tem p o d t. zw u ltram ik ro sk o p em , Za pierszego pom ysłodaw cę u rz ąd ze n ia ul- tra m ik ro sk o p u z boczncm ośw ietleniem u w a żać m ożn a Ł u k a s z a J u l j a n a B o d a - s z e w s k i e g o 1), a to n a podstaw ie jego ciekaw ych dośw iadczeń, opisanych w 7-ym ro czn ik u (1882) ,,K osm osu", czasopism a P olskiego T o w arzy stw a P rz y ro d n ik ó w im.
K opernika. P o d sk ro m n y m tytułem „C iała
*) Ł. J. B o d a s z e w s k i (1849 — 1908), asy
stent Politechniki Lwowskiej, później zastępca pro
fesora fizyki ogólnej i technicznej, wreszcie bu downictwa wodnego tamże. Poirównaj: A. G a ł e c k i e g o „Przyczynek do historji ultramikroskopu"
w Archiwum Historji i Filozofji Medycyny oraz Historji Nauk Przyrodniczych, tom VI, str. 151 — 154 (1927).
w stanie lotny m p od m ik ro sk o p em 11 B o- d a s z e w s k i p o d aje opis pierw szych w o góle ob serw acy j ru c h u B r o w n o w s k i e g o cząstek, zaw ieszonych w gazach (dym spalanego p ap ieru , d rzew a, cy g a ra i l. p.) i to w w a ru n k a c h o św ietlenia u ltra m ik ro skopow ego, ja k b y śm y dziś powiedzieli. Te szczególne w a ru n k i ośw ietlenia, p ry m ity w nie p rzezeń stosow ane, ak c en tu je B o d a s z e w s k i , p o d ając z kolei opis a n a lo g ic z nych sw ych ob serw acyj, ty m razem w zw y
kłem ośw ietleniu m ikrosk op ow em . Działo się to w ro k u 1881, opis zaś sk o n stru o w a nego przez H. S i e d e n t o p f a i R. Z s i g- m o n d y ‘e g o u Itr a m i k ro sk op u z bocznem ośw ietleniem o p u b lik o w an y zo stał w ro k u 1903. Od tego też czasu m am y m ożność n ie
ty lk o pod ziw iać w cały m sw ym przep ych u o lśniew ający obraz ruch ów B r o w n o w- 'S k i c h, ale (co w ażniejsze) dogodnie i p re cyzyjnie m ierzyć w ielkości ty ch ruchów . D ługi ciąg ty ch p o m iaró w rozpo czyn a w ła
śnie R. Z s i g m o n d y (1905), poczem u k a zu ją się liczne i niezw ykle pom ysłow e p race do św iadczalne T h e S v e d b e r g a i je
go w spó łp raco w n ik ów , oraz P e r r i n a , N o r d l u n d a , W e s t g r e n a , L o r e n z a , G e r l a c h a i in nych.
T h e S v e d b e r g (1906) d o k o n ał licz
nych p om iaró w , m ając do swej dyspozycji ro ztw o ry koloidow e m etalicznego sodu, w ap n ia i p la ty n y w acetonie, alko ho lu e ty lowym , octanie am y lo w y m , w odzie i w a l
koholu p ro p y lo w y m n o rm a ln y m ; m ierzył przesunięcie w yp ad k o w e a. cząstek k oloido
w ych (w m ik ro n a c h ), czas x (w sekundach) i lepkość ’f] (w jed n o stk ac h CGS) tych ró ż nych o śro dk ów , w k tó ry c h cząstki ko lo id o
we by ły zaw ieszone. N a tej d ro dze • stw ier
dził, że:
— = co n st. a x
arj = co n st.
a stąd
a ar, = co n st.
T czyli
a 2 — co n st. — ri
86
T en w zór em p iry c zn y , o trz y m a n y n a dro dze dośw iad czaln ej, o k a z a ł się w zasad zie id en ty czn y z w y ra ż e n ia m i teoretycznem i, w y d e d u k o w an em i p ra w ie jednocześnie, a ca ł
kiem niezależnie od siebie przez E i n s t e i n a i S m o l u c h o w s k i e g o (1906), a k tó re nie b y ły jeszcze z n a n e S v e d b e r- g o w i 1). T a n iesp o d zie w an a k o n fro n ta c ja d ośw iadczenia z te o rją ru c h ó w B r o w n a s ta ła się p o czątk iem d alszy ch św ietn y ch try u m fó w tej, ta k d oniosłej w k o n se k w e n cjach, teo rji.
E i n s t e i n 2) i S m o l u c h o w s k i ’) doszli do ty ch sam y ch w y n ik ó w odm ienne- m i d ro g am i, do ja k ic h w p a rę lat potem doszedł tak że L a n g e v i n (1908), a k tó re to w y n ik i stresz cza ją się w e w z o rach , d a ją c y c h zw iązk i m a te m a ty c z n e p o m ięd zy w ielkościam i, o k re śla ją c e m i ru c h y B r o w - n o w s k i e , a d o stęp n em i d la p o m iaró w fi
zycznych. W ten sposób o tw orem sta n ę ły d ro g i ró ż n o ro d n e, p ro w a d z ą c e do d o św iad czalnego sp ra w d zen ia słuszności m o le k u la r-
*) T h e S v e d b e r g , D ie Existenz deT Mole
kule, Lipsk 1912, str. 112.
2) „W s z e c h ś w i a t“, 28, 289 (1909).
3) Pism a M. S m o l u c h o w s k i e g o , w ydane z polecenia Polskiej Akademji Um iejętności, Kra
ków 1924 (tom I), 1927 (tom II).
*Ns 10
no-kinetycznej teo rji ru ch ó w B r o w n o w s k i c h 4) ; tem i też d ro g am i p o d ąż ały licz
ne, ro zm aite a p rzed ziw nie pom ysłow e p r a ce, czy to n a d sam em zjaw isk iem ruchów B r o w n o w s k i c h , cząstek poszczegól nych, czy też n a d zjaw isk a m i stąd pocho- dzącem i, m ianow icie w a h a n ia m i zagęszczeń (flu k tu a c ja m i), d yfuzji, ro z k ła d u zagęszczeń tłu m n y c h zb io ro w isk cząstek koloidow ych w polu g raw itacy jn em .
W w y n ik u tych żm u d n y ch i p ełnych in w eneji b a d a ń o k az ało się, w edług w łasn ych
słów S m o l u c h o w s k i e g o , że „jeste
śm y niew ątp liw ie u p ra w n ie n i do z a p a- t r y w a n i a s i ę n a r u c h y B r o w n a j a k o n a d o w ó d p r a w d z i w o ś c i h i p o t e z m o l e k u l a r n o-k i n e t y cz - n y c h f i z y k i o b e c n e j “. To też w w y n ik u tych b a d a ń te o rja k in ety cz n a m aterji zd ołała w reszcie w y stąp ić z pnzekonyw ują- cem i nao czn ie do w o d am i ra c ji sw ych k a r d y n aln y ch w yw od ów i d ob itnie przed sta w ić istotę dru g iej zasad y term o d y n a m ik i, ja k o p rzyb liżon ego p ra w a n a tu ry , w czem znow u o grom zasług i p rz y p a d a w udziale li tylk o św ietn em u talen to w i S m a 1 u c h o w s k i e g o .
ł ) „ W s z e c h ś w i a t " , 28, 501 (1909).
W SZ E C H ŚW IA T
P h
N a p i s a ł a
JA D W IG A Y IEW E G ER O W A
W szystkie organizm y, zarów no roślinne jak i zw ie
rzęce, w przeważającej części składają się z wody.
W oda również jest naturalnem środow iskiem nie
zmiernej liczby organizm ów, jest ona jednocześnie głów nym rozpuszczalnikiem tych ciał, które dzięki swej pospolitości w przyrodzie wchodzą w ciągłą styczność z organizm ami i w ytwarzają dla nich te lub ii.ne warunki życia. Znajom ość ogólnych w łasności takich roztw orów jest w arunkiem zrozu
m ienia w ie lj zjaw isk życiow ych.
Jedną z takich w łasności roztw orów w odnych jest obecność w nich pewnej ilości jonów w odoro
wych. Z łatwością zrozum iem y w ażność tych kwe- styj, gdy zastanow im y się nad zagadnieniam i, w których odgrywa ona niezm iernie dużą rolę: od
dychanie i fotosynteza roślinna, przepuszczalność komórki, jej ruchy, zapłodnienie i m nożenie się,
wzrost, tropizmy— oto nieliczne przykłady z całego szeregu podstaw ow ych zagadnień życia, na które wywiera w pływ stężenie jonów w odorow ych w roz
tworach wodnych.
W czasach ostatnich rola jonów wodorowych w ocenie środowiska istot żyw ych jest tak wybitna, iż zapoznanie w szystkich przyrodników (zwłaszcza biologów) z odnośnem i zasadami i metodami w y daje się być rzeczą nieodzow ną. Uwagi poniższe, nie wyczerpując całości kwestji, mają na celu po
inform ow anie czytelnika o istocie stężenia jonów w odorowych i najw ażniejszych metodach ich okre
ślania.
Pew ne związki chemiczne, a m ianowicie sole, za
sady i kw asy w roztworach w odnych ulegają roz
padowi na cząstki, które noszą nazw ę jonów , in a
czej m ówiąc, ulegają dysocjacji. Związki pow yższe
JV° 10 W SZ E C H ŚW IA T 87
noszą nazw ę elektrolitów. Roztwór każdej soli za
wiera jony metalu (katjony) i jony reszty k w a s o w ej (anjony); roztwór każdego kwasu — jony w o dorowe (H ) roztwór każdej zasady — jony w o dorotlenow e (OH'). Stopień dysocjacji elektrolitycz
nej nie jest jednakowy dla wszystkich roztworów;
jest on zależny od jakości elektrolitu, od rozcień
czenia, temperatury i t. d. Każdy roztwór przedsta
wia masę cząsteczek niezdysocjow anych i jonów, których ustosunkowanie liczbowe m oże ulegać zm ia
nom, zależnie od warunków.
Sama w oda jest słabym elektrolitem i ulega rów nież rozpadowi na jony (H‘) i (OH'). W wodzie czystej stężenie jonów wTodorowych i w odorotleno
wych jest równe, czyli (H‘) z= (OH'). W edług po
m iarów przew odnictw a najczystszej w ody jeden litr zawiera 0,0000001 grama jonu wodorowego, co ozna
czamy przy temperaturze 22° potęgą 1.10 ‘7, R ównanie (H'l — (OH’) można stosować tylko do w ody najczystszej i do elektrolitów obojętnych w niej rozpuszczalnych,'np. Na CI. Jeżeli jednak elektrolit zawiera joiny (H ‘) lub (OH'), wówczas wzrasta odpow iednio stężenie jonów wodorowych lub w odorotlenow ych danego roztworu. Poniew aż iloczyn stężenia jonów wodorowych i w odorotle
now ych jest w ielkością stałą, więc wzrost stężenia jonów w odorow ych pociąga za sobą odpowiednie stężenie jonów wodorotlenow ych. I odwrotnie. W y
starczy więc dla scharakteryzowania oddziaływania danego roztworu określenie stężenia jonów w odo
rowych. Zwiększenie się liczby jonów wodorowych odpow iada wzrostow i kwasowości, zmniejszenie się ich liczby — w zrostowi zasadowości.
D la uzgodnienia w oznaczaniu stężenia jonów w odorow ych, które w cieczach biologicznych jest wyrażane liczbą ułam kową, a więc posiadającą lo- garytm ujem ny, S o r e n s e n zaproponował w yra
żanie jej ujem ną wartością logarytmu jonu w odo
rowego, oznaczył ją znakiem Pjj i nazw ał „wykład
nikiem wodorowym ". W yjaśnia to wzór;
PH = log (H-) = \og^ 7)
np. (H ) = 0,0000001 = 1.10 '7 , co odpowiada Ph= 7,0. Liczby powyżej P = 7 , 0 oznaczają roz
tw ory zasadowe, poniżej zaś — kwaśne.
Metody, służące do pom iarów stężenia jonów w o dorowych (będziemy to stężenie odtąd oznaczać znakiem P H), są dw ojakie. Najdokładniejsza, lecz wym agająca skom plikow anych i kosztownych przy
rządów, dużych ostrożności i dłuższego czasu p o
miaru, jest m etoda elektromotoryczna. Stosuje się ją w przypadkach w ątpliwych i trudnych, oraz przy sprawdzeniu indykatorów , o czem będzie m owa p o niżej.
Metoda ta, oparta na pomiarach siły elektrobodż- czej, w ym aga znajom ości praw i przyrządów f i
zycznych, znajom ości, która wykracza po za ramy niniejszego artykułu. ]j
Zatrzymamy się nieco dłużej nad drugą, ogólnie stosowaną m etodą kolorym etryczną, opartą na w ła
snościach t. zw. indykatorów. Indykatorami nazyw a
my różne substancje, dodawane w niew ielkich ilo ściach do cieczy doświadczalnej; substancje te zm ie
niają zabarwienie w zależności od stężenia jonów wodorowych; przy danem P H zabarwienie danego indykatora jest stałe.
Liczba stosowanych indykatorów jest b a r d z o
znaczna dlatego, że żaden z nich nie nadaje się do wszystkich m ożliw ych przypadków. Dobór ich musi być bardzo staranny, zależny od w ielkości P H , o d zabarwienia cieczy doświadczalnej i t. d.
Najdawniej stosowane były indykatory pochodze
nia naturalnego, np. wyciąg z kapusty czerwonej (czerwony w roztworach kwaśnych, fioletow y, niebieski w zasadow ych), lakmus i t. p.
Obecnie używ ane są przeważnie sztuczne produk
ty chemiczne związków organicznych, np. fenol- ftaleina, nitrofenol, błękit tym olow y i t. p. Istnieją serje indykatorów, obejm ujących pewną skalę p o
miarów PH z dokładnością do 0.2. D o takich nale
ży serja nitrofenoli i diniitrofenoli M i c h a e l i s a o P H od 2.8 do 8,4, serja C l a r k ‘a i L u b s ‘a, która zawiera 9 różnych indykatorów o skali P H od 1,2 do 9,8, serja S o r e n s e n a i inne.
Bardzo w ygodną i wymagającą minimalnych ilo ści cieczy jest serja „C a p i 11 a t o r“ s) , zawiera
jąca gotowe indykatory w rurkach w łoskowatych o skali P j j o d 1,2 do 9,8.
Pomiary w ykonyw a się w ten sposób, że do cie
czy, której JP H chcem y określić, dodajem y oznaczo
ną ilość indykatora i porów nywam y otrzymane za
barwienie z odpowiedniem zabarwieniem indykator.!
jednej z pow yższych seryj. Pj j odczytujemy wprost na indykatorze.
Musimy jednak zrobić pewne zastrzeżeniie co do metod kolorym etrycznych, stosowanych dla ozna
czenia P H: mają one w artość wtedy tylko, gdy są sprawdzone i gdy liczby ich są zgodne z pom iara
mi, otrzymanemi metodą elektromotoryczną, która, jak zaznaczyliśm y wyżej, jest jedynie miarodajna
1) Czytelnik, interesujący się tą kwestją, znaj
dzie odpow iednie w skazówki w „Podręczniku do ćwiczeń z chemji fizycznej" prof. C e n t n e r - s z w e r a i Ś w i ę t o s ł a w s k i e g o (1921), oraz w książce p. t. „Die W assersłoffionenkonzentration"
M i c h a e l i s a (1914).
2) W yrób The Britisch Drug Houses, London.
