Вклад Климента Тимирязева в теорию питания и физиологию растений

Особая заслуга в разработке теории углеродного питания растений принадлежит русскому ученому Клименту Аркадьевичу Тимирязеву (1843–1920). Он изучил зависимость фотосинтеза от качественного состава света; установил, что фотосинтез осуществляется в строгом соответствии с законом сохранения энергии: энергия солнечного света поглощается хлорофиллом и используется для образования органических веществ из углекислого газа и воды. "Растения, – писал ученый, – посредник между небом и землею. Оно истинный Прометей, похитивший огонь с неба. Похищенный им луч солнца горит и в мерцающей лучине, и в ослепительной искре электричества. Луч солнца приводит в движение и чудовищный механизм гигантской паровой машины, и кисть художника, и перо поэта". К.А. Тимирязев первым показал, что зеленая окраска хлорофилла является приспособлением для поглощения солнечной энергии, а максимум поглощения света хлорофиллом приходится на красную область спектра. Применив точные методы физики и химии к физиологии питания растений, он своими трудами оказал существенное влияние на развитие фундаментальных положений агрономической науки.

В 1867 г. К.А. Тимирязев принял участие в проведении первых в России агрономических опытов, организованных Вольным экономическим обществом.

Хлорофилл (от греч зеленый и лист) – зеленый пигмент растений, содержащийся в хлоропластах. Наименование предложено в 1818 г. французскими учеными П. Пельте и Ж. Каванту.

Под руководством профессора Д.И. Менделеева он закладывал полевые опыты для выяснения влияния минеральных удобрений на рожь и овес. На основании этих и последующих научных экспериментов ученым был высказан ряд теоретических положений о водном режиме, минеральном питании и иных вопросах жизни растения. Задачей ботаника-физиолога Климент Аркадьевич считал не только описание и объяснение явлений жизни растений, но и управление процессами их жизнедеятельности. Одним из основных принципов работы К.А. Тимирязева было изучение физиологии растений в связи с земледелием. Он считал целесообразным выведение сортов с мощно развитой корневой системой или пониженной транспирацией, обосновал возможность сокращения непроизводительных затрат воды растением при помощи удобрений; указывал на необходимость использования вегетационного метода в сельском хозяйстве и создания химических заводов по производству селитры; предсказывал производственное значение выращивания растений при искусственном электрическом освещении. К.А. Тимирязев 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" он очень образно и доступно писал о теории минерального питания растений Ю. Либиха. Говоря о зольных элементах, Климент Аркадьевич 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 Ю. Либихом, и представляющий, как бы ни пытались ограничить его значение, одно из величайших приобретений науки". Одним из важнейших путей повышения продуктивности полей он считал расширение посевов бобовых культур. К.А. Тимирязев высоко оценивал открытие симбиотической фиксации азота бобовыми культурами, которое выделил как "одно из блестящих новейших приобретений учения о питании растений". Он впервые в России начал исследование физиологической роли микроэлементов в жизни растений. Об этом свидетельствуют результаты его экспериментов по изучению влияния железа, никеля, марганца, кобальта и цинка на превращение филоксантина в хлорофиллин.

В 1872 г. Климент Аркадьевич первый обратил внимание на устранение хлороза у растений при опрыскивании листьев водными растворами цинка. По поручению Министерства земледелия в 1896 г. К.А. Тимирязев устраивает опытную станцию на Всероссийской выставке в Нижнем Новгороде. По его плану был построен вегетационный домик, оборудованный необходимой аппаратурой и приборами. Кроме того, он в теплице заложил мелкоделяночные полевые эксперименты, на которых демонстрировал доступные широкой публике опыты по питанию растений. Все это служило предпосылкой для развития агрохимии в России. Здесь уместно привести слова самого К.А. Тимирязева: "Бросая обратный взгляд на пройденный путь, я,... кажется, по совести могу сказать, что сделал, что мог, для того, чтобы обеспечить за ними (научными идеями. – Авт.) успех. Я исследовал вопрос со всех доступных сторон... совершенствуя приемы исследования и пользуясь для его объяснения каждым новым успехом в смежных областях химии и физики. Не покидая ни на минуту почвы прямого опыта... я ограничивался только ролью свидетеля, констатирующего факты и помнящего обязанность... говорить "истину, всю истину и ничего кроме истины".