در آغاز قرن هفدهم میلادی، یان باتیستا فان هلمونت، شیمیدان و پزشک بلژیکی، آزمایشی را آغاز کرد. پنج سال به طول انجامید و بعدها با عنوان «آزمایش درخت بید» شناخته شد.
آزمایش اولیه
این آزمایش، با وجود آنکه بر پایه معیارهای علمی امروز دارای خطاهای جدی به شمار میآید. اکنون بهعنوان یکی از نخستین تجربههای کمی در تاریخ زیستشناسی مدرن شناخته میشود و جایگاهی مهم در تحول روش علمی دارد.
این آزمایش در دورهای انجام شد که دانش بشر درباره سازوکار رشد گیاهان بسیار محدود بود. پیش از کشف فرآیند فتوسنتز، دیدگاهی که ریشه در فلسفه یونان باستان و بهویژه اندیشههای ارسطو داشت. بر این باور استوار بود که گیاهان غذای خود و توده زیستیشان را مستقیما از خاک دریافت میکنند. بر اساس این تصور، گیاهان موجوداتی منفعل تلقی میشدند. مواد آماده رشد را از خاک جذب میکنند، بیآنکه واکنشهای شیمیایی پیچیدهای در درون آنها رخ دهد.
این برداشت در آن زمان منطقی به نظر میرسید، زیرا گیاهان پسماند قابل مشاهدهای تولید نمیکردند و همین موضوع این تصور را تقویت میکرد که آنها تنها عناصر مورد نیاز خود را از خاک «انتخاب» میکنند. با این حال، این دیدگاه همواره مورد توافق کامل نبود. قرنها پیش از ارسطو، فیلسوف یونانی، طالیس، نقش آب را در رشد گیاهان برجسته دانسته بود؛ ایدهای که فان هلمونت حدود دو هزار سال بعد تصمیم گرفت آن را بهصورت تجربی بیازماید.
فان هلمونت شاخهای از درخت بید به وزن تقریبی ۵ پوند را در گلدانی حاوی ۲۰۰ پوند کاشت. معادل ۹۰٫۷ کیلوگرم، خاک خشک و با دقت وزنشده. او طی پنج سال، تنها آب باران یا آب مقطر به گیاه افزود و با دقت مانع ورود گردوغبار یا هر ماده خارجی دیگر به خاک شد. در پایان این دوره، وزن درخت به حدود ۱۶۹ پوند رسید، در حالی که وزن خاک کمتر از ۲ اونس کاهش یافته بود.
نتیجه نهایی
او از این نتیجه گرفت که تقریبا تمام جرم گیاه از آب بهدست آمده و سهم خاک در رشد آن ناچیز بوده. اگرچه این نتیجهگیری بعدها نادرست تشخیص داده شد، اما آزمایش نشان داد که برخلاف باور رایج آن زمان، بیشتر توده گیاهی از خاک تامین نمیشود. پژوهشگران امروزی معتقدند همین نکته، آزمایش فان هلمونت را به نقطه عطفی در تاریخ علم تبدیل کرد. زیرا راه را برای تفکر تجربی و اندازهگیری کمی در مطالعه موجودات زنده هموار ساخت.
امروزه علم ثابت کرده است که گیاهان بخش عمده جرم خود را از طریق فتوسنتز و با استفاده از دیاکسید کربن و آب بهدست میآورند. عناصر خاک تنها نقش مکمل دارند. با این حال، آزمایش درخت بید همچنان بهعنوان شاهدی تاریخی از آغاز روش علمی در زیستشناسی و گامی مهم در مسیر شناخت رازهای زندگی گیاهی باقی مانده است.
