Внесок Климента Тімірязєва в теорію живлення та фізіологію рослин

Особа заслуга у розробці теорії вуглецевого живлення рослин належить російському вченому Клименту Аркадійовичу Тимірязєву (1843–1920). Він вивчив залежність фотосинтезу від якісного складу світла; встановив, що фотосинтез здійснюється у суворій відповідності із законом збереження енергії: енергія сонячного світла поглинається хлорофілом і використовується для утворення органічних речовин із вуглекислого газу та води. "Рослина, – писав учений, – посередник між небом і землею. Вона справжній Прометей, що викрав вогонь з неба. Викрадений нею промінь сонця горить і в мерехтливій скіпці, і в сліпучій іскрі електрики. Промінь сонця приводить у рух і жахливий механізм гігантської парової машини, і пензель художника, і перо поета". К.А. Тимірязєв першим показав, що зелене забарвлення хлорофілу є пристосуванням для поглинання сонячної енергії, а максимум поглинання світла хлорофілом припадає на червону область спектра. Застосувавши точні методи фізики та хімії до фізіології живлення рослин, він своїми працями справив істотний вплив на розвиток фундаментальних положень агрономічної науки.

У 1867 р. К.А. Тимірязєв взяв участь у проведенні перших у Росії агрономічних дослідів, організованих Вільним економічним товариством.

Хлорофіл (від грец. зелений та листок) – зелений пігмент рослин, що міститься у хлоропластах. Найменування запропоновано у 1818 р. французькими вченими П. Пельте та Ж. Каванту.

Під керівництвом професора Д.І. Менделєєва він закладав польові досліди для з'ясування впливу мінеральних добрив на жито та овес. На підставі цих та наступних наукових експериментів ученим було висловлено низку теоретичних положень про водний режим, мінеральне живлення та інші питання життя рослини. Завданням ботаніка-фізіолога Климент Аркадійович вважав не лише опис та пояснення явищ життя рослин, а й управління процесами їхньої життєдіяльності. Одним із основних принципів роботи К.А. Тимірязєва було вивчення фізіології рослин у зв'язку із землеробством. Він вважав за доцільне виведення сортів із потужно розвиненою кореневою системою або зниженою транспірацією, обґрунтував можливість скорочення непродуктивних витрат води рослиною за допомогою добрив; вказував на необхідність використання вегетаційного методу в сільському господарстві та створення хімічних заводів із виробництва селітри; передбачав виробниче значення вирощування рослин при штучному електричному освітленні. К.А. Тимірязєв високо цінував наукові положення одного з фундаторів агрохімії, Ю. Лібіха, особливо про повернення в ґрунт поживних речовин, що виносяться з урожаєм і яких не вистачає в ньому. У своїй роботі "Землеробство і фізіологія рослин" він дуже образно і доступно писав про теорію мінерального живлення рослин Ю. Лібіха. Говорячи про зольні елементи, Климент Аркадійович наголошував: "Раз вилучені з ґрунту, вони самі не повернуться назад, їх може повернути тільки та сама сила, яка їх вилучила звідти, тобто людина. Звідси зола, вилучена будь-якою рослиною, – злаком чи бобовою, – є зачеплений капітал ґрунту, який має бути відшкодований так чи інакше, якщо ми бажаємо здати землю нащадкам такою, якою отримали її від предків. Це знаменитий "закон повернення", проголошений Ю. Лібіхом, який представляє, як би не намагалися обмежити його значення, одне з найбільших надбань науки". Одним із найважливіших шляхів підвищення продуктивності полів він вважав розширення посівів бобових культур. К.А. Тимірязєв високо оцінював відкриття симбіотичної фіксації азоту бобовими культурами, яке виділив як "одне з блискучих новітніх надбань учення про живлення рослин". Він уперше в Росії розпочав дослідження фізіологічної ролі мікроелементів у житті рослин. Про це свідчать результати його експериментів із вивчення впливу заліза, нікелю, марганцю, кобальту та цинку на перетворення філоксантину в хлорофілін.

У 1872 р. Климент Аркадійович перший звернув увагу на усунення хлорозу в рослин при обприскуванні листків водними розчинами цинку. За дорученням Міністерства землеробства у 1896 р. К.А. Тимірязєв влаштовує дослідну станцію на Всеросійській виставці в Нижньому Новгороді. За його планом був побудований вегетаційний будиночок, обладнаний необхідною апаратурою та приладами. Крім того, він у теплиці заклав дрібноділянкові польові експерименти, на яких демонстрував доступні широкій публіці досліди з живлення рослин. Все це слугувало передумовою для розвитку агрохімії в Росії. Тут доречно навести слова самого К.А. Тимірязєва: "Кидаючи зворотний погляд на пройдений шлях, я,... здається, по совісті можу сказати, що зробив, що міг, для того, щоб забезпечити за ними (науковими ідеями. – Авт.) успіх. Я досліджував питання з усіх доступних сторін... удосконалюючи прийоми дослідження і користуючись для його пояснення кожним новим успіхом у суміжних галузях хімії та фізики. Не покидаючи ні на хвилину ґрунту прямого досліду... я обмежувався лише роллю свідка, який констатує факти і пам'ятає обов'язок... говорити "істину, всю істину і нічого крім істини".