Stengelteile der ebengenannten
Sumpfpflanzen im
Wasseroder an der
Luft wachsen, entwickeln sie in ihrer Korkbildungsschicht
(Phellogen) entweder zartwandiges, unverkorktes Luftgewebe oder den gewöhnlichen Peridermmantel, indem im erstern
Falle der eingetretene Sauerstoffmangel des innern Stengelgewebes das
Plasma der Phellogenzellen zur
Bildung von Luftgewebe zu veranlassen
scheint. Die in diesemGewebe
[* 2] vorhandene
Luft erwies sich dem entsprechend sauerstoffreicher als die
Atmosphäre.
Das Luftgewebe hat demnach die Aufgabe, dem Atmungsbedürfnis unter
Wasser oder im Schlamme wachsender Pflanzenteile zu genügen.
Die mit dieser Gewebeform ausgestatteten Pflanzenteile, wie z. B. die untergetauchten ältern
Stengelteile und Nebenwurzeln von Jussiaea peruviana zeichnen sich äußerlich durch schwammige, weiche
Beschaffenheit und schneeweißes Aussehen aus. Beides wird durch einen dicken Luftgewebemantel hervorgerufen, der ganz
so wie der
Kork
[* 3] aus einer besondern Bildungsschicht
(Phellogen) der primären
Rinde hervorgeht und daher von braunen, abgestorbenen
und zersetzten Resten derselben bedeckt erscheint.
Bei der genannten Art kommt das Luftgewebe dadurch zu stande, daß von den
Zellen der Phellogenschicht etwa die
Hälfte in radialer
Richtung lange, rundum freie, cylindrische Zellbalken ausstreckt, zwischen denen ungestreckte
Zellen stehen
bleiben. Hierdurch kommt ein ganz regelmäßiger, schon mit bloßem
Auge
[* 4] sichtbarer, konzentrischer
Aufbau des Luftgewebemantels
zu stande, dessen Intercellularräume allein die
Luft führen, während die
Zellen mit klarem Safte gefüllt
sind. An
Exemplaren von
Epilobium hirsutum, die aus trocknem Standort in
Wasser versetzt wurden, entstand an allen untergetauchten
Teilen schon nach vier
Wochen eine ansehnliche Aërenchymschicht, die in diesem
Falle nicht aus regelmäßigen
Zonen, sondern
aus locker gefügtem
Gewebe besteht. An untergetauchten
Stengeln und
Wurzeln von Lythrum Salicaria tritt
dagegen eine der von Jussiaea sehr ähnliche Aërenchymschicht auf; dieselbe schrumpft zu einer braunen
Haut
[* 5] ein, wenn die
Pflanze auf trocknen
Boden gebracht wird, und wird durch Korkschichten abgeschieden.
Mit dem Luftgewebe verwandte
Bildungen treten an Sumpfstauden oder im
Wasser wachsenden
Holzgewächsen
(Salix viminalis,
Eupatorium cannabinum,
Bidens tripartita u. a.) in Form von Wasserlenticellen
(Rindenporen) auf, deren Füllzellen als weiße,
zarte
Masse aus der Öffnung der
Poren hervorquellen und eine dem
Aërenchym gleiche Gewebeform aufweisen; nur ist hier dasselbe
auf einzelne kleine
Stellen beschränkt. Ebenso gehören die sogen. aërotropischen (d. h.
luftwendigen)
Wurzeln hierher, d. h. senkrecht aufwärts wachsende Wurzelgebilde schlammbewohnender
Pflanzen, wie
besonders bei
Arten von Jussiaea und bei Mangrovebäumen (Sonneratia,
Avicennia, Laguncularia), welche ebenfalls aus
Aërenchym
bestehen; bei Jussiaea peruviana sind außer ihnen noch Schlammwurzeln vorhanden, welche
büschelartig mit haardünnen Seitenwürzelchen
besetzt sind und die
Aufnahme von Nährsalzen vermitteln.
Bei Neptunia oleracea, Sesbania aculeata und den schwammigen
Wurzeln von Jussiaea natans bedingt das auch
die Schwimmfähigkeit dieser
Pflanzen.
AërotropischeLuftwurzeln werden von
Palmen
[* 6] bei
Kultur auf nassem
Boden erzeugt, und zwar
entwickeln sich dann eigentümliche, den
Lenticellen entsprechende
Atmungsorgane
(Pneumathoden), die äußerlich als
Stellen
von mehliger
Beschaffenheit auf den
Luftwurzeln auffallen und anatomisch aus einer von engen
Spalten durchsetzten äußern
Hartschicht (Sklerenchymschicht) mit darunter liegendem,
Luft führenden Schwammgewebe bestehen.
[* 8] Die Quecksilberluftpumpen haben in neuerer Zeit mannigfache Verbesserungen erfahren, durch welche eine
viel weiter gehende Luftverdünnung als früher ermöglicht wird. Die
Geißlersche
[* 9] Quecksilberluftpumpe
[* 10] (Fig. 1) wurde dadurch
vervollkommt, daß in die
Röhre hr, welche sich über der Erweiterung
A derTorricellischenRöhre C erhebt, außer dem
Hahn
[* 11] h noch zwei
Hähneh' und h'' eingeschaltet wurden. Vom
Hahnh aus geht ein Seitenrohr, mit welchem das
Manometer
[* 12] M und der Trockenapparat T in
Verbindung stehen, nach dem
Rezipienten R, resp. nach den Schliffstücken, an welche die zu entleerenden
Glasgefäße angeschmolzen werden.
Das
Gefäß
[* 13] T wird mit konzentrierter
Schwefelsäure
[* 14] oder wasserfreier
Phosphorsäure gefüllt, die von ihm aufsteigenden
Röhren
[* 15] enthalten mit
Schwefelsäure befeuchtete Bimssteinstücke; durch die
Hähne t und t' kann der Trockenapparat
von dem Pumpenkörper und dem
Rezipienten abgesperrt werden. Durch das gekrümmte Glasrohr r, welches in das trichterförmige
Ende des
Rohres h h'' eingeschliffen ist und daselbst durch etwas in den Trichter gegossenes
Quecksilber vollkommen gedichtet
wird, können die aus demRezipienten ausgepumpten
Gase
[* 16] in die
pneumatische Wanne W übergeführt und daselbst
über
Quecksilber aufgefangen werden.
Das Auspumpen des
Rezipienten geschieht nun auf folgende
Weise. Während die
Hähne h', h'', t, t' offen, h geschlossen ist,
wird mittels der
Kurbel
[* 17] K das von dem starken
Gurte G getragene Quecksilberreservoir B so weit gehoben,
daß etwas
Quecksilber durch den
Schlauch D über den
Hahn h' steigt. Jetzt wird h' geschlossen, B gesenkt, h geöffnet; nun
strömt die
Luft aus
R in das sich entleerende
Gefäß A.
Hat man durch Wiederholung dieser
Operation die Verdünnung so weit
getrieben, daß die
Barometerprobe nahezu aufNull steht, so kann man sie noch vervollkommnen durch Benutzung
des bisher offenen
Hahnes h''. Man läßt nämlich bei dem nächsten
Hube das
Quecksilber bis über h'' steigen, schließt h'', senkt B, bis das Quecksilber unter h' gesunken ist, schließt nun h' und senkt
dann erst weiter, bis A entleert ist. Wird nun h geöffnet und dann wieder geschlossen, hierauf das Quecksilber wieder bis
h' gehoben, so wird die dort zusammengedrängte Spur von Luft beim Öffnen des Hahnes h' in den zwischen
h' und h'' vorhandenen luftverdünnten Raum entweichen. Der Raum zwischen h' und h'' wirkt also ähnlich wie der Babinetsche
Hahn bei einer gewöhnlichen Luftpumpe. Eine sinnreiche Abänderung der GeißlerschenPumpe
[* 19] ist die Quecksilberluftpumpe von Töpler,
mit Verbesserungen von Bessel-Hagen und Neesen, an welcher Hähne und Ventile ganz vermieden sind.
In der
[* 18]
Fig. 2, welche dieselbe darstellt, sind die analogen Teile wie bei der GeißlerschenPumpe bezeichnet. An das Gefäß
A schließt sich oben das Auslaßrohr b c, ein Rohr in Form eines Heberbarometers, dessen längerer und engerer Schenkel b 815 mm,
der kürzere, weitere und oben offene Schenkel c 250. mm lang ist. Zwischen dem obern und untern Ende des
Gefäßes A ist ein seitliches Verbindungsrohr d angeschmolzen zur Vermeidung der heftigen Stöße des Quecksilbers beim Eintritt
der Luft aus dem Rezipienten.
Die Verbindung zwischen A und dem bei R vor dem Hahn H anzusetzenden Rezipienten wird durch die Vorrichtung
pEG vermittelt. Von dem Punkte p aus erhebt sich nämlich bis E eine 110 cm lange, oben offene Steigröhre, welche durch den
Boden eines mit Quecksilber gefüllten, cylindrischen, oben offenen Gefäßes F hindurchgeht; über sie ist ein weiteres, unten
offenes Rohr FE gestülpt, welches unten in das Quecksilber in F taucht, oben aber mit der abwärts steigenden
Röhre G verschmolzen ist, die nach dem Trockengefäß T und nach dem Rezipienten bei R führt.
Der zur Einfüllung der Trockensubstanz in T eingeschliffene Stöpsel sowie der nach dem Rezipienten führende Hahn können
erforderlichen Falls auch vermieden werden, wenn T nach erfolgter Füllung zugeschmolzen und der Rezipient
bei R angeschmolzen wird. Hebt man das Quecksilbergefäß B, so wird, sobald das Quecksilber in C bis p gestiegen ist, die
Verbindung von A mit R durch die in pE emporsteigende Quecksilbersäule abgesperrt und die in A zusammengepreßte
Luft durch das im Auslaßrohr bc befindliche Quecksilber hindurch in Blasen ausgetrieben.
Wenn man, nachdem A bis oben mit Quecksilber gefüllt war, das Gefäß B wieder senkt, so wird, sobald die Einmündungsstelle
p frei geworden ist, die Luft durch GEp aus dem Rezipienten gesaugt, und gleichzeitig steigt im Auslaßrohr
b das Quecksilber aus c und in dem zwischen Steigrohr pE und Überstülprohr enthaltenen Zwischenraum das Quecksilber aus F
bis zu einer Höhe, welche dem Unterschied des Druckes zwischen dem äußern und der im Rezipienten noch vorhandenen Luft entspricht.
Dieses Verfahren wird so lange wiederholt, bis beim Heben des Gefäßes B bei c keine oder nur unbedeutende
Luftblasen entweichen. Um nun die Luft, die noch in b zurückgeblieben ist, deren Druck gleich ist demjenigen der Atmosphäre,
vermehrt um
die kleine Quecksilbersäule in c, auch noch fortzuschaffen, wird B langsam höher gehoben und zwar so weit,
daß Quecksilber aus A in b eintritt und die Luft vor sich her aus c hinaustreibt. Wird sodann B wieder
in die tiefste Lage gesenkt, so entsteht in A die Toricellische Leere, welche mit dem Rezipienten in Verbindung tritt, sobald
die Stelle p frei wird.
Die Töplersche Pumpe ist hiernach als eine Verbindung von drei Barometern anzusehen, von welchen eines
(AC) als Pumpe, die beiden andern (bc und FEG) als Ventile wirken. Da die Verdünnung, welche man mit der Töpler-Hagenschen
Quecksilberluftpumpe erreicht, bis 0,000009 mm geht, so kann dieselbe mit einer gewöhnlichen Barometerprobe nicht mehr gemessen
werden. Die Druckmessung geschieht vielmehr durch die Pumpe selbst. Zu diesem Zwecke befindet sich oben
an dem Rohre b eine Skala, welche einerseits eine Millimeter, anderseits eine Volumeneinteilung trägt.
Man liest den Stand des Quecksilbers in b ab, während das Quecksilber in AC so tief steht, daß eben noch die Verbindungsstelle
p frei ist, ferner, wenn das Quecksilber bis an das obere Ende von A gehoben ist. Ist jetzt V das in b
zurückgebliebene Luftvolumen, welches ebenfalls an der Skala abgelesen wird, ferner V das ein für allemal bestimmte Volumen
des Gefäßes A samt der Röhred, h die aus den beiden ersten Ablesungen sich ergebende Differenz der Quecksilbersäulen
und x der zu bestimmende kleine Druck der verdünnten Luft, so ist nach dem MariotteschenGesetz Vx = v(x+h), woraus sich ergibt
x = v/(V-v). h, oder genau genug, da V im Vergleich mit V sehr klein ist, x = (v/V) h. Auf demselben Prinzip der Messung kleiner
Drucke beruht das Manometer von Mac Leod, welches mit der Geißlerschen oder jeder andern Quecksilberluftpumpe
verbunden werden kann.
Nicht auf dem Prinzip der Toricellischen Leere, sondern auf demjenigen des Mitreißens der Luft durch eine fallende Flüssigkeitssäule
(wie bei der Bunsenschen Wasserluftpumpe) beruht die Sprengelsche Quecksilberluftpumpe, die von Gimingham verbessert, von
Weinhold vereinfacht wurde. In letzterer Form ist sie durch
[* 18]
Fig. 3 dargestellt.
Das Quecksilbergefäß. B auf der Konsole
[* 20] c wird mittels des Stiftes s anfangs so hoch an dem Stativ angebracht, daß das Niveau
in demselben etwas über der Einmündung des Zuführungsrohrs r in das Fallrohr f steht.
Indem das durch den Schlauch D und das Rohr r zugeführte Quecksilber durch die Röhref in das Sammelgefäß
g herabstürzt, reißt es die Luft in derselben mit und bewirkt in dem obern weitern Teile Luftverdünnung. Dieser mündet
in das Trockengefäß T, in welches die Barometerprobe M sowie die nach dem Rezipienten führende Röhre
R eingesetzt ist. Das Trockengefäß wird durch die Schlifföffnung des Manometers mit konzentrierter Schwefelsäure oder wasserfreier
Phosphorsäure beschickt; es ist durch den Kork k gestützt, der auf das Brettchen b geleimt ist; wird letzteres um die Schraubea zur Seite gedreht, so kann das Trockengefäß nach unten hin abgenommen werden. Am Sam-