实验植物生理学的奠基人萨克斯

萨克斯（Julius von Sachs，1832～1897）是实验植物生理学的奠基人。他于1832年10月3日出生在波兰一个贫困的艺人家庭。在萨克斯小的时候，他父亲在一家工厂里做雕刻师，虽然这位雕刻师颇具艺术天才，可是挣到手的钱却难以保障全家人的衣食需要。几年之中，萨克斯他们八个兄弟姊妹有五个相继夭折。贫困忧愁的父母把希望和未来全都寄托在活着的孩子们身上。少年的萨克斯在父亲的熏陶和影响下，逐渐显现出来一点儿绘画的天赋。他还对大自然怀有浓厚的兴趣。但是，由于家里很穷，上学很晚。后来，总算通过自己的努力取得了优异的学习成绩，少年萨克斯才得以进入伊丽莎白中学学习。可是，命运好像总是捉弄不幸的孩子。不久，萨克斯因为父母双亡的家庭变故，刚刚年满17岁就成了一个贫困的孤儿。只读到高中一年级的萨克斯从此失学了。

住在萨克斯家附近的邻居中，有一位研究生理问题的学者，他名叫普金叶（J.E.Purkyne）。萨克斯从小就与普金叶的孩子们有过许多的交往。他们经常在一起玩耍，一起观察和研究自然，收集生物标本。普金叶的孩子们还带着萨克斯到家里去看父亲的实验室，鼓励萨克斯学习自然科学。这一方面使得萨克斯接触到了实验生理学，另一方面也让普金叶了解到了年轻的萨克斯在绘画上的天赋和对大自然的浓厚兴趣。

1850年，普金叶在布拉格担任教授之后不久，就把孤苦无依而又聪明好学的萨克斯带到布拉格，留在身边做自己的科学绘画师和研究工作的助手。萨克斯非常珍惜这个机会，他在与普金叶很好合作的六年当中，通过自己的努力逐渐补上了中学的课程，并且进入大学学习。1856年，萨克斯通过了博士学位的考试。这无疑为他后来的科学研究活动铺平了道路。在此后的三年中，初涉科学殿堂的萨克斯成了全世界研究植物生理学专业的第一位讲师。他还先后写出了18篇主要涉及形态学方面的论文，发表在普金叶主办的《生命》杂志上。

在人类科学的发展历史中，早在17世纪至18世纪，就有人提出过要研究植物生理学方面的问题。当时人们把主要的注意力集中在关于植物的营养、性别和向性以及植物是如何生长这些方面。在研究方法上，科学家们已经可以将物理学和化学的手段运用于植物学方面的研究，定量的和比较精确的实验观察，正在逐渐成为推动这个学科发展的主要动力。但是，由于已有的一些错误观点的干扰（如：亚里士多德认为，植物吸收的营养全都来自土壤之中；植物没有性别差异等），和当时仪器设备的水平十分有限，使得有关的研究难以在物理学、尤其是在化学方面更加深入。就是在这样一个大的时代背景下，萨克斯首创了水培植物来研究和测量植物新陈代谢的方法。运用这种方法，萨克斯了解到植物离开了土壤也可以在营养液中充分地生长和发育。因为，有实验证明植物是依靠吸收土壤中溶于水的营养成分来生活的。这就证实了英格豪斯（Ingenhousz）等人提出的关于“二氧化碳能够形成植物体中有机物”的认识。萨克斯的这个水培实验，有力地证明植物中的含碳化合物是来自空气中的二氧化碳，而并非来自土壤有机质。同时，萨克斯的这项工作也引起了塔朗特林学院的学者施特克哈尔特的注意。于是，他聘请萨克斯来学院做生理学助教，萨克斯在这里一干就是三年。

在塔朗特林学院工作了三年以后，萨克斯借助于自己在植物营养学和其他方面的研究成果，为自己在波恩附近的波贝斯多夫农学院又找到了一个做教师的职位。从1861年～1865年，他在波贝斯多夫农学院一边教学，一边完成了自己在塔朗特林学院时就开始写作的《植物实验生理学手册》。这本书后来于1865年在莱比锡出版，它使萨克斯一举成为实验植物生理学的奠基人。

1866年，萨克斯应聘担任了布赖斯高弗赖堡大学的教授。又过了两年以后，萨克斯被聘为维尔茨堡大学教授。在维尔茨堡大学，萨克斯全面展开了他的植物生理学研究工作。他的研究领域涉及植物胚胎学、植物营养学、光和黑暗条件对植物的影响以及植物的生长形态和水在植物体中是如何运动的等等许多问题。他要为植物生理学这个新兴的学科描绘出一个蓝图，为今后这方面的研究指明方向，也为今后这方面的研究在方法和设备上做了更充足的准备。

在萨克斯关于实验方法和器械设备方面的贡献中，有他发明的“气泡计量法”。这是一种通过统计植物光合作用产生气泡的体积，来测量光合作用强度的实验方法。萨克斯还发明了称量半片叶子在光合作用前后的干重之差，用来测算干物质积累情况的“半叶法”。他设计了把一块玻璃安放在装满泥土的木箱中，种上植物来观察根在生长过程中表现出来的向地性的装置；他还研制过一种手持的分光镜和能够获得稳定温度的恒温器等实验设备。

在为后人指明植物生理学的主要研究方向这方面，萨克斯思考问题的范围十分广泛。他不仅已经考虑到要从植物与温度的关系、植物与光以及植物与土壤等方面入手，去研究植物的生活。还注意到了在不同生长时期植物与自然界各种生物和非生物因素之间的微妙关系。例如，他曾经钻研过交替出现的光亮环境和黑暗环境对于植物花的形成有哪些影响。应当指出，近百年来人类在自然科学方面确实取得了值得骄傲的巨大成就，然而，萨克斯当年关于植物叶片在光下产生“形成花的物质”这个猜测，至今还没有令人信服的准确答案。

萨克斯还在18世纪60年代做过这样一个有关植物叶片的实验：他首先将照过光的植物绿叶用酒精煮一会儿，以除去叶绿素。然后把煮成乳白色的叶子用清水洗过，再滴上碘酒。这时，叶子就显现出蓝色。因为淀粉遇到碘会变蓝，所以，这个实验证了光合作用能够产生淀粉。

萨克斯通过孜孜不倦、勤奋努力的工作，为现代实验植物生理学的起步和发展做出了卓越的贡献。他精确地在这个研究领域阐明的同化作用、膨压和土壤蓄水力等许多基本概念，仍然是今天一些相关学科进行教学和科学研究工作的重要基石。

萨克斯不仅是一位杰出的科学家，也是一位桃李满天下的导师。他培养了一大批优秀的学生，后来这些学生在许多国家的植物生理学研究领域都取得了令人瞩目的成就。在他们中间有：

法兰士·达尔文（Francis Darwin），这位查理斯·达尔文的儿子，是剑桥大学教授，在刺激生理学和研究蒸腾作用方面作出了贡献；

格贝尔（Karl Gobel），在器官学和实验形态学等方面建树颇多；是罗斯托克、马尔堡和慕尼黑大学的教授；

德·弗里斯（Hugo de Vries），阿姆斯特丹大学的教授，是研究细胞生理学和遗传学、突变论的学者。

萨克斯的一生都是在不断地进行科学探索中度过的。紧张的工作安排使他无暇顾及家人和朋友，也从来没有时间去度假和休养。他也无法用更多时间去研究哲学和关心政治问题。但他始终认为，自己所从事的科学研究工作就是人类生活的一个重要部分。

萨克斯是一位态度谨慎的自然科学家，更是一位坚定的唯物主义者。在他看来，所有的宗教都是和科学格格不入的，应当坚决予以反对。

萨克斯在1897年逝世，终年65岁。他为我们开创了一个崭新和重要的自然科学学科——实验植物生理学。