Развитие фундаментального раздела агрохимии - учения о питании растений в работах К.А. Тимирязева

Климент Аркадьевич Тимирязев (1843 - 1920 гг.) - всемирно известный ученый, основоположник русской школы физиологов растений, член-корреспондент Петербургской Академии наук с 1890 г.

К.А. Тимирязев родился в Петербурге в прогрессивно настроен­ной дворянской семье. Отец его - Аркадий Семенович, республика­нец по своим взглядам, занимал крупное служебное положение в таможенном ведомстве, учил сына безграничной любви к истине.

К.А. Тимирязев в 1865 г. окончил Петербургский университет вольнослушателем, так как в 1862 г. был исключен из него за участие в студенческих сходках. Еще будучи вольнослушателем универси­тета, в 1864 г. Климент Аркадьевич в «Отечественных записках» публикует статью о Дарвине, а в 1865 г. выпускает первое издание своей книги «Чарльз Дарвин и его учение». Университет он закончил со степенью кандидата и золотой медалью. В дальнейшем он про­должает серьезные научные поиски в области физиологии растений.

Глубокое понимание тесной связи устоев агрономии с изуче­нием жизни растений проявилось у К.А. Тимирязева уже в 1867 г., когда он, только что, окончив университет, принял на себя поручение Вольного экономического общества по проведению полевых опытов в Симбирской губернии с применением аммиачного удобрения.

В 1868 году он направляется за границу для подготовки к профессорскому званию. В заграничной поездке он работал в Гейдельберге в лабораториях Кирхгофа, Бунзена, Гофмейстера, а в Париже он слушал лекции Буссенго, учеником которого он себя называл.

Осенью 1870 г. Климент Аркадьевич был приглашен препо­давателем ботаники в Петровскую сельскохозяйственную академию. В 1871 г. он защищает магистерскую диссертацию на тему «Спек­тральный анализ хлорофилла» и избирается профессором Петровской сельскохозяйственной академии, а в 1875 г. защищает докторскую диссертацию об усвоении света растениями. В октябре 1877 г. К.А. Тимирязев был избран экстраординарным профессором Москов­ского университета (но продолжал оставаться профессором Петров­ской академии до реорганизации ее в 1892 г. в Сельскохозяйственный институт) и занял в университете первую в России кафедру анатомии и физиологии растений, организовав там физиологическую лабора­торию, и, наряду с преподаванием, углубляется в научную работу.

К.А. Тимирязев был ученым-экспериментатором. Применив точные методы физики и химии к физиологии питания растений, он своими трудами оказал существенное влияние на развитие фунда­ментальных положений агрономической науки. Как вдохновитель научного земледелия он указывал на необходимость взаимосвязи полевых и лабораторных исследований. Достижения науки следует проверять на полях, а наблюдения в поле могут быть объяснены только лабораторными опытами.

К.А. Тимирязев как великий гражданин и патриот своей страны, радетель за развитие отечественного научного земледелия постоянно выступал за масштабное развитие опытного дела. Ссыла­ясь на одного из лучших представителей научного земледелия - Грандо, который отмечал, что все задачи земледелия сводятся к определению и возможно строгому осуществлению условий питания растений, Климент Аркадьевич отмечал, что непонимание этой коренной истины приводило ко многим ошибкам, делало бесплодными по отношению к главной задаче земледелия целые направления в науке.

Выступая за сочетание фундаментальных и прикладных ис­следований, он считал, что научное земледелие и физиология расте­ний являются пограничными областями знаний и их связывает общая мысль, что без науки научной не было бы науки прикладной.

Как популяризатор науки он свои идеи непременно связывал с заботой об отечественном земледельце, отстаивая системный подход в решении насущных задач сельского хозяина. «...Если бы у нас было не по одному какому-нибудь опытному полю на уезд, а десятки, сотни дешевых опытных полей, то наш крестьянин знал бы, само растение подсказало бы ему, что ему нужно в каждом отдельном случае», - так образно доказывал Климент Аркадьевич необходи­мость проведения повсеместных полевых исследований.

Уже в 1867 г. К.А. Тимирязев в качестве помощника Д.И. Мен­делеева участвовал в постановке первых в России опытов с минераль­ными удобрениями, организованных Вольным экономическим обществом, в 1868 - 1870 гг. работал в лабораториях в Германии и Франции.

Климент Аркадьевич оказал значительное влияние на развитие опытного дела в России. Начиная еще с проведения агрохимических опытов по плану Д.И. Менделеева (1867 г.), он много внимания уделял организации показательных опытных станций. В.Л. Комаров (1948), описывая жизнь и деятельность К.А. Тимирязева, отмечал, что «одним только продвижением опытного дела в отсталое сельское хозяйство России, он, несомненно, вошел в число тех, кто заслуживает благодарность человечества» (Тимирязев. Избр. соч., Т.

I. 1948. с. 41).

Популяризируя свои идеи о развитии в России опытного дела, о приложении физиологии растений к земледелию, об организации в России опытных станций, которые должны быть местом не только проведения исследований, но и демонстрации достижений науки, К.А. Тимирязев отмечал, что страна по преимуществу земледель­ческая, страна, благосостояние которой связано с существованием растения, до сих пор сделала и делает менее всех для изучения этого растения. Между тем как в Англии находятся люди, жертвующие на это дело миллионы, между тем как Германия потеряла и счет своим опытным станциям, у нас за эти полвека не возникло ни одной.

Его яркие пропагандистские выступления, а также публикация сборника его лекций по проблеме «Земледелие и физиология расте­ний» оказали большое влияние на развитие агрохимических исследо­ваний в России в XX веке.

Климент Аркадьевич высоко оценивал заслуги Буссенго, особенно как ученого-экспериментатора, отмечая, что вместо полу- эмпирических, полуаприорных представлений о питании растений, из которых исходил Тэер, которые шли вразрез с фактами, приобретен­ными наукой, Буссенго поставил строго научную задачу: при помощи весов учесть баланс вещества для каждого агрономического процесса и получения растительного продукта. И далее К.А. Тимирязев писал: «Нигде, быть может, не выступает с большей очевидностью тож­дество целей и средств научной агрономии и физиологии растений, как в этой полувековой научной деятельности Буссенго» (там же, с. 209-210).

К.А. Тимирязев считал Буссенго основателем вегетационного метода, следовал правилу своего учителя: «спросить мнение расте­ния» о значении для него того или иного источника пищи. Для раз­вертывания исследовательских работ К.А. Тимирязев создал физио­логическую лабораторию и совместно с И.А. Стебутом в 1870 г. устроил на опытном поле академии первую в России теплицу для выращивания растений в искусственных условиях (вегетационный домик).

К.А. Тимирязев сочетал в себе редкий пример талантливого ученого, строгого исследователя, блестящего публичного лектора, умевшего соединять общедоступность изложения с глубиной мысли. В своих выступлениях он много внимания уделял связи теорети­ческих исследований с практическими вопросами научного земле­делия, всегда думал о земледельце и о долге интеллигенции перед ним. Он часто заканчивал лекции о питании растений напоминанием о том, что поднятие крестьянского земледелия - самая насущная задача, прямо и косвенно касающаяся каждого русского гражданина.

К.А. Тимирязев нередко выступал с публичными лекциями на агрономические темы, откликаясь на события в жизни страны (засуха 1891 г. и последовавший за ней голод 1892 г., охвативший не только юго-восток, но и центр черноземной полосы).

Он постоянно уделял внимание пропаганде агрономических знаний, так как считал, что сельскому хозяину, занимаясь земле­делием, приходится решать сложные задачи. «Нигде, быть может, ни в какой другой деятельности не требуется взвешивать столько разно­образных условий успеха, нигде не требуется таких многосторонних сведений, нигде увлечение односторонней точкой зрения не может привести к такой крупной неудаче, как в земледелии» (Тимирязев, Избр. соч., М. Т. II, 1948, с. 67 - 68).

Темами его публичных лекций служили и важные научные открытия, из которых Климент Аркадьевич делал выводы для практики сельского хозяйства.

Он высоко ценил научные положения одного из основателей агрохимии, Ю. Либиха, особенно о возврате в почву уносимых с урожаем недостающих в ней питательных веществ. В своей работе «Земледелие и физиология растений» Климент Аркадьевич очень образно и доступно писал о теории минерального питания растений Ю. Либиха. Говоря о зольных элементах, он подчеркивал: «Раз извлеченные из почвы, они сами не вернутся обратно, - их может вернуть только та же сила, которая их извлекла оттуда, т.е. человек. Отсюда зола, извлеченная любым растением, - злаком ли или бобовым, - есть затронутый капитал почвы, который должен быть возмещен так или иначе, если мы желаем сдать землю потомкам такою, какою получили ее от предков. Это знаменитый «закон возврата», провозглашенный Либихом, и представляющий как бы ни пытались ограничить его значение, одно из величайших приобретений науки» (там же, с. 150-151).

Климент Аркадьевич высоко ценил вклад Буссенго в науку, отмечая, что он проделал громадный труд, «чтобы получить возможность с полною уверенностью сказать, что за какие-то четыре, пять лет в это поле поступило столько-то и удалено с него столько-то килограммов углерода, водорода, азота и пр., это был научный подвиг, до той поры невиданный, и поэтому совершенно справедливо мнение Дюма, что Буссенго явился в области агрономии тем, чем был для химии Лавуазье» (там же, с. 152 -153).

Одним из важнейших путей поднятия производительности земледелия России Тимирязев считал клеверосеяние, а также рас­ширение посевов других бобовых культур. «...Особенность гороха и всех бобовых, отличающая их от злаков, - способность усваивать свободный азот атмосферы находится в связи со способностью их корней заражаться известными бактериями почвы» (Тимирязев, Избр. соч., М., Т. III, 1948, с. 130).

Он высоко оценивал открытие симбиотической фиксации азота бобовыми культурами, которое назвал как «одно из блестящих новейших приобретений учения о питании растений» (там же, с. 129).

Высоко оценивая достижения агрономической химии и физиологии растений, К.А. Тимирязев писал в 90-х годах XIX века: «Чем отмечены научные успехи за этот последний век, отразившиеся на земледелии, совершенно изменившие его характер, превратившие его из бессвязного собрания рецептов и слепого подражания успешным примерам в более или менее сознательную разумную деятельность? Конечно, возникновением двух отраслей знания: агрономической химии и физиологии растений...»

И далее он приводил в пример величайшего из теоретических и практических авторитетов XIX столетия Ж.Б. Буссенго, который по­ставил в заголовке своих сочинений три слова: <(А%гопотге, сЫтге а^гопотгдие, ркузЫо&е» («Агрономия, агрономическая химия, фи­зиология»). Такова в действительности их последовательность: агро­номия ставит практические задачи, агрономическая химия предлагает материальные средства и научное обеспечение их применения; физиология же растений, проводя фундаментальные исследования на живом объекте деятельности агронома, дает теоретическое обоснова­ние использованию этих средств. Успехи агрономической химии связаны с совершенствованием методологии исследований, а это расширяет область науки. Проверка же научных положений непосредственно на растении сообщает но­вую информацию и приводит исследователя к конкретным выводам. Поэтому Климент Аркадьевич заключает: «Земледелие стало тем, что оно есть только благодаря агрономической химии и физиологии растений; это очевидно арпоп (вперед, само собой) и доказывается самой историей» (там же, с. 51).

Он впервые в России начал исследование физиологической и биохимической роли микроэлементов в жизни растений. Об этом свидетельствуют результаты его опытов по изучению влияния железа, никеля, марганца, кобальта и цинка на превращение филоксантина в хлорофиллин (Тимирязев, 1937).

В последнее десятилетие XIX века Климент Аркадьевич стал уделять много внимания минеральным удобрениям, с которыми ему пришлось работать еще в пору молодости в опытах, организованных Д.И. Менделеевым в 1867 г.

К.А. Тимирязев обращал внимание на необходимость более широкого использования удобрений в борьбе с засухой, особенно после бедственных последствий засухи, постигшей земледелие Рос­сии в 1891 г. В публичной лекции (1892 г.) он отмечал, что к числу внешних воздействий, при помощи которых человек может понизить непроизводительную трату воды растением, относится прежде всего применение удобрений. Растение, получившее удобрение, расходует воду с относительно большей пользой, так как за равное количество воды дает более органического вещества в сравнении с растением, не получившим удобрения (там же, с. 132).

С первых лет работы в Петровской академии К.А. Тимирязев, как преемник своего учителя Ж.Б. Буссенго - автора вегетационного метода исследований, совместно с И.А. Стебутом организовал в Петровско-Разумовском вегетационный домик, который стал прототипом теплиц на многих станциях России. Другая тепличка под его руководством была построена в 1890 г. для этих же целей в Московском университете (за неимением места - на крыше здания).

В 1896 г. по поручению Министерства земледелия Климент Аркадьевич устраивает опытную станцию на Всероссийской выставке в Нижнем Новгороде. По его плану был построен вегетационный домик, оборудованный необходимой аппаратурой и приборами, приобретенными у русских и заграничных фирм. Кроме того, он в теплице заложил мелкоделяночные полевые опыты. Все это было широко доступно публике, поскольку Климент Аркадьевич устраи­вает широкую демонстрацию опытов по питанию растений.

В 1897 г. изящно построенная металлическая теплица была передана в Петровскую академию в распоряжение Д.Н. Прянишни­кова, который на протяжении более чем полувека (до своей кончины в 1948 г.) успешно вел физиологические и агрохимические исследо­вания.

В публичной лекции «Физиология растений как основа науч­ного земледелия» (1897 г.) Климент Аркадьевич отмечал, что при­менение физиологии растений и агрономической химии наряду с развитием химической промышленности учетверило урожаи в передовых странах Западной Европы по сравнению со средневековым уровнем. Здесь же он говорил о важности для земледелия таких наук, как сельскохозяйственная метеорология и почвоведение, так как они определяют условия жизни растений. Так, химический анализ почвы может получить должное толкование только в сопоставлении с показаниями растения.

В январе 1901 года Климент Аркадьевич выступил в универси­тете с актовой речью «Столетние итоги физиологии растений», в заключение которой дал высокую оценку и агрономической химии, отмечая их исключительную значимость в земледелии: «Познается древо по плодам его. Химия и физика, придя на помощь физиологии растений, в течение одного века дали человечеству возможность расширить «права» жизни и сократить власть смерти - большего знамения своей полезности не может предъявить никакое знание» (Тимирязев. Избр. соч., М. Т. V. 1948. с. 427 - 428).

К.А. Тимирязев высоко оценивал великое завоевание науки - превращение азота атмосферы при помощи электричества в селитру. Он отмечал, что это важнейшее из удобрительных веществ, широкое применение которого изменит в будущем судьбу земледелия. «Благо­детельное же значение этого важнейшего завоевания научной техники едва ли можно вполне оценить для будущности человечества». Для такого суждения было достаточно оснований. Уже в то время потребность земледелия европейских стран в азотных удобрениях обеспечивалась в основном за счет чилийской селимы.

Мастерское изложение сложных вопросов минерального пита­ния растений в доступной для слушателей форме, демонстрация опытов в теплицах тысячам посетителей на Нижегородской выставке, пропаганда опытных станций создавали предпосылки для дальней­шего развития агрохимических исследований.

К.А. Тимирязев в вопросе эффективного применения удобре­ний большое внимание уделял зарубежному опыту. Он перевел на русский язык курс лекций немецкого агрохимика П. Вагнера «Основы разумного удобрения», где в простой форме излагается значение удобрений для различных растений. К агрохимической тематике можно отнести и книгу А. Гарвуда «Обновленная земля. Сказание о победах современного земледелия в Америке», которую Климент Аркадьевич перевел с английского языка.

Климент Аркадьевич проявлял постоянную заботу о росте научных кадров. Так, он внес в совет Академии ряд ценных предложений, направленных к повышению уровня преподавания. По его предложению на старшие курсы Академии привлекались лица, окончившие физико-математический факультет университета и обладавшие серьезными естественнонаучными знаниями, с тем чтобы готовить их к профессуре по агрономическим дисциплинам. Первыми по университетским дипломным работам из числа окончивших университет на конкурсной основе были привлечены к аспирантуре П.С. Коссович, Д.Н. Прянишников, Н.В. Соболев, а позднее -

В.С. Буткевич, А.Н. Лебедев, А.Г. Дояренко, П.И. Лисицын, Е.В. Бобко, А.Ф. Тюлин и др.

Среди многочисленных талантливых учеников К.А. Тимирязева

- Д.Н. Прянишников, основатель отечественной агрохимической школы. Под руководством К.А. Тимирязева развивалось мастерство исследователя-агрохимика и преподавателя П.С. Коссовича; своими лекциями и выступлениями Климент Аркадьевич повлиял на станов­ление большого знатока опытного дела профессора А.Г. Дояренко. Известными учениками К.А. Тимирязева являются: выдающийся физиолог, автор классических работ по минеральному питанию расте­ний Д.А. Сабинин, а также крупные ученые В.Л. Комаров, С.А. Но­виков, Е.Ф. Вотчап и др.

За выдающиеся заслуги в науке К.А. Тимирязев был избран почетным членом многих иностранных академий, университетов, школ, научных обществ. Так, он получил степень почетного доктора наук Женевского университета как преемник Сенебье и Соссюра - ученых, посвятивших себя как физиологии растений, так и агрохимии (Торшин, 1993).

Академик И.П. Павлов назвал К.А. Тимирязева (по случаю его 70-летия), «источником света для многих поколений» (Петербург­ский, 1946). История естествознания, и в частности агрохимии, подтвердила правоту этих слов.

Профессор А.Г. Шестаков (1940) в статье «К.А. Тимирязев и вегетационный метод» отмечает, что работы Климента Аркадьевича по усвоению солнечной энергии и углекислоты растениями при­надлежат к числу фундаментальных работ в области физиологии растений, и поэтому имя его заслуженно пользуется славой крупней­шего физиолога. Деятельность К.А. Тимирязева проникнута идеей максимального использования достижений физиологии и других наук для земледелия. На протяжении своей научной и общественной деятельности он боролся за развитие опытной работы, за широкое использование вегетационного и полевого опытов.

Климент Аркадьевич является примером ученого-обществен- ника. «Талантливый человек, добившийся крупнейших успехов в области физиологии растений, К.А. Тимирязев неотступно боролся за использование достижений физиологии растений в земледелии. Жизнь и работа К.А. Тимирязева являются примером целеустремлен­ности и понимания гражданского долга» (Шестаков, 1940).

В воспоминаниях о К.А. Тимирязеве как о своем учителе Дмитрий Николаевич Прянишников (1940) писал, что «в нем мы видели не только редкий пример исследователя, умеющего соединить с тонкостью эксперимента изящество изложения своих научных сообщений, но и блестящего лектора, энергичного популяризатора, знакомившего русское общество с трудами и жизнью крупнейших светочей естествознания мира».

Д.Н. Прянишников близко соприкасался по роду своей науч­ной деятельности с Климентом Аркадьевичем. Он сдавал ему магистерские экзамены по физиологии растений (экзамены по агрономической химии - у Н.Е. Лясковского). Климент Аркадьевич был рецензентом и главным оппонентом по магистерской и докторской диссертациям Дмитрия Николаевича. У них были общие научные интересы, находившиеся в плоскости соприкосновения агрохимии с физиологией растений.

В заключение своего воспоминания Д.Н. Прянщнников пишет: «Мне остается выразить настойчивое желание, чтобы наша молодежь читала Тимирязева в подлиннике: нужно знать Тимирязева, нужно не забывать того, чем он жил и за что боролся, чему посвятил всю свою светлую жизнь, и каждому следовать его примеру по мере сил» (с. 13).

Контрольные вопросы

1. Исследования в области каких наук К.А. Тимирязев считал основой научного земледелия?

2. Оценка К.А. Тимирязевым значимости агрохимии в жизни людей.

• 3. Отношение К.А. Тимирязева к теории минерального питания Ю. Либиха, его законам выноса питательных веществ растениями из почвы и их возврата в нее.

4. Роль К.А. Тимирязева в становлении и развитии вегетацион­ного метода в России.

5. Оценка значимости клеверосеяния в поднятии производи­тельности сельского хозяйства в России.

6. Мысли К.А. Тимирязева о роли агрономических школ и, в частности, агрохимии в развитии физиологии растений.

7. Оценка К.А. Тимирязевым заслуг Буссенго как основателя физиологической школы научного земледелия.

8. К.А. Тимирязев о значимости минеральных удобрений в повышении продуктивности полей. Значение переводов К.А. Тимиря­зевым на русский язык книг зарубежных агрохимиков для развития агрохимии в России.

9. Роль К.А. Тимирязева в создании школы ученых-агро- химиков в России.