Как Тимирязев раскрыл тайну превращения неживого в органику
Тимирязев родился 3 июня 1843 года в Петербурге, в старинной дворянской семье. Его отец Аркадий Семенович был начальником таможенной службы Петербурга. Он был известен честностью, вольнодумством и за годы службы не накопил состояния. Мать Аделаида Климентьевна была англичанкой, а ее предки происходили из Эльзаса. Поэтому Климент хотя и считал себя безусловно русским, но признавал, что в нем есть значительная доля английской крови.
Семья Тимирязевых была большая и дружная. Все дети получили от матери отличное образование. Климент Аркадьевич свободно владел английским и французским языками, хорошо говорил по-немецки. На всю жизнь он сохранил любовь к музыке и изобразительному искусству, увлекался пейзажной фотографией, его работы показывали на выставках. Большое влияние на него оказали старшие братья — Василий (впоследствии известный литератор), Николай и особенно Дмитрий (будущий известный статистик), который побудил Климента к изучению органической химии.
Несмотря на достаточно высокое положение, жизнь Тимирязевых складывалась непросто. Когда главу семьи уволили со службы, семье стало почти не на что жить. Климент еще подростком стал сам зарабатывать деньги. Позднее он вспоминал:
В 1860 году Тимирязев был принят на юридический факультет Петербургского университета, но вскоре перевелся на естественное отделение физмата и стал посещать лекции ведущих ученых. Среди них были химик Менделеев, ботаники Бекетов и Фаминцын, физиолог Сеченов, историк Костомаров.
Это было время подъема общественного движения в России. В студенческие годы у Тимирязева сложились демократические убеждения, возникло представление "о долге перед обществом" и "кипучая ненависть ко всякой, особенно общественной неправде" — эти идеи он всегда открыто отстаивал. В 1861 году за участие в студенческих волнениях Тимирязев был исключен из университета. Ему позволили вернуться лишь через год и только на правах вольнослушателя. В 1865 году Тимирязев получил золотую медаль за работу "О печеночных мхах" и был удостоен степени кандидата, которая тогда присваивалась выпускникам, окончившим курс с отличием.
Еще в университете Тимирязев проявил себя как талантливый экспериментатор. Он считал необходимым любые теоретические предположения проверить опытным путем и для этого сконструировал совершенно новые приборы, многие из которых используют до сих пор. Талант Тимирязева заметили в Министерстве народного образования и отправили его стажироваться за границу. Два года Климент Аркадьевич слушал лекции и работал в лабораториях самых известных ученых Германии и Франции.
Вернувшись в Россию в конце 1869 года, Тимирязев был избран преподавателем кафедры ботаники Петровской земледельческой и лесной академии в Москве, а в 1872-м его пригласили в Московский университет на должность приват-доцента. В этих учебных заведениях Тимирязев проработал более 30 лет и сделал свои главные открытия, которые принесли ему славу и в России, и в Европе.
Разгадка фотосинтеза
Главные исследования Тимирязева касались фотосинтеза. До него было известно, что на свету растения преобразуют углекислый газ и воду в органические вещества. Но как это происходит, ученые не понимали. Чтобы наконец-то разобраться в процессе, Тимирязев направлял на растения свет, пропущенный через цветные жидкости. Он установил, что красные и синие лучи поглощаются лучше желтых, и от этого зависит интенсивность разложения углекислоты. Но главное — именно Тимирязев понял, что свет усваивается благодаря зернам хлорофилла, которые придают растениям зеленую окраску.
Тимирязев первым высказал мнение, что хлорофилл не только физически, но и химически участвует в фотосинтезе, предвосхитив современные представления. Своими опытами он доказал, что закон сохранения энергии полностью распространяется также и на процесс фотосинтеза, хотя большинство исследователей того времени это отрицало.
В другой серии опытов Тимирязев открыл явление светового насыщения. До него считалось, что главная характеристика света — яркость, но эксперименты Тимирязева опровергли эту догадку. Оказывается, с увеличением яркости растения действительно потребляют все больше углекислоты, но только до какого-то предела. После этого повышать яркость бесполезно, а иногда вредно: из-за слишком интенсивного света сверх меры испаряется влага. Кроме прочего, открытие Тимирязева означало, что в условиях нашего климата даже половины полуденного освещения вполне достаточно для нужд растения.
Изучение фотосинтеза привело Тимирязева к выводу о "космической роли растений". Именно так озаглавил он лекцию, которую прочитал в 1903 году в Лондонском королевском обществе.
Именно растения, использующие для питания энергию солнечного света, создают первичное органическое вещество, еду для животных. Именно они поддерживают постоянство химического состава атмосферы, выделяя кислород, необходимый для дыхания всех живых организмов.
Русские эволюционисты
В университете научным руководителем Тимирязева был ботаник Андрей Бекетов, высказывавший эволюционные идеи задолго до публикации первых трудов Дарвина. Когда в 1859 году в Англии вышла знаменитая книга Дарвина "О происхождении видов путем естественного отбора", отголоски вспыхнувшей дискуссии донеслись и до России. Положения дарвиновской теории обсуждались на кафедрах, в публичных лекциях, периодической печати.
Еще студентом Тимирязев одним из первых перевел главы на русский язык и в 1864-м написал для журнала "Отечественные записки" серию статей "Книга Дарвина, ее критики и комментаторы", а в следующем году собрал эти статьи в книге "Краткий очерк теории Дарвина", которая многократно переиздавалась с дополнениями и приложениями. Благодаря этому российское общество ознакомилось с эволюционной теорией.
Тимирязев настойчиво пропагандировал дарвинизм, защищая его от нападок и искажений. Учение Дарвина он считал крупнейшим достижением науки XIX века. Глубокий анализ Тимирязева, четкое и подробное разъяснение основных положений в наибольшей степени способствовали широкому распространению этой теории в научных кругах России и ее дальнейшему развитию в трудах Северцова, Шмальгаузена, Тимофеева-Ресовского и других русских эволюционистов.
В 1877 году Климент Аркадьевич поехал в Англию. Там ему удалось побеседовать с Дарвином, которому он подарил свою книгу. Эта встреча оставила у него глубокое впечатление. В 1909 году Тимирязев вернулся в Англию на празднование столетия Дарвина. Он был единственным ученым из России, кого пригласили на торжества.
Первая теплица и понятная наука
Климент Аркадьевич был не только теоретиком — он мечтал, что его знания пригодятся в сельском хозяйстве. Тимирязев писал: "При выборе своей научной специальности, физиологии растений, я в известной степени руководствовался и ее отношением к земледелию, определяя это отношение весьма просто: "Наука призвана сделать труд земледельца более производительным".
Еще в 1867 году, вскоре после окончания университета, Тимирязев под руководством Дмитрия Менделеева первым в России провел опыты, чтобы выяснить, как минеральные удобрения влияют на урожай. Для дальнейших исследований в этой области в 1872 году он построил в Петровской земледельческой академии "вегетационный домик" с сосудами, наполненными искусственной почвой. Это была первая в России и третья в мире научно оснащенная теплица. В 1896 году Тимирязев организовал на Всероссийской выставке в Нижнем Новгороде показательную опытную станцию с таким же "вегетационным домиком".
Тимирязев всячески способствовал распространению научных знаний. Он написал более 100 книг и статей, где понятным языком рассказывал о воздействии света на растения и способах повышения урожайности, об истории развития естествознания и открытиях крупнейших европейских ученых. Он писал: "С первых шагов своей умственной деятельности я поставил себе две параллельные задачи: работать для науки и писать для народа, т.е. популярно".
С той же целью Тимирязев проводил публичные лекции, которые пользовались огромной популярностью, особенно среди студентов. Его выступления отличались глубоким анализом, точным изложением фактов, ясной речью и обязательно сопровождались опытами, что для преподавания того времени было новым явлением.
Лекции, прочитанные в Политехническом музее, вошли в книгу "Жизнь растений". Она принесла Тимирязеву всемирную известность и обессмертила его имя. "Жизнь растений" переиздавалась на русском и иностранных языках более 20 раз. В Англии ее тиражи были такими же, как у романов Диккенса, а об авторе говорили как о выдающемся ученом и писателе.
Несмотря на международное признание, власти недолюбливали "вольнодумного" профессора. В 1892 году Петровская земледельческая академия была закрыта из-за "неблагонадежности", и Тимирязев потерял работу. Через шесть лет его исключили из штата Московского университета, но оставили заведовать ботаническим кабинетом. В 1911 году Тимирязев окончательно покинул Московский университет, подав в отставку вместе с другими профессорами в знак протеста против распоряжения министра народного просвещения Кассо о введении полицейского надзора во время занятий.
Вскоре после Октябрьской революции, которую Тимирязев — один из немногих российских ученых такого уровня — полностью принял и поддержал, он был вновь избран профессором Московского университета, но из-за слабого здоровья уже не читал лекции. 28 апреля 1920 года Климент Аркадьевич умер от пневмонии и был похоронен на Ваганьковском кладбище. Сегодня его имя носят Московская сельскохозяйственная академия, Институт физиологии растений РАН, Государственный биологический музей, улицы в разных городах, район Москвы, даже речной теплоход и кратер на Луне, но, к сожалению, мало кто из наших современников вспомнит, чем же был знаменит Тимирязев.
Михаил Касаткин, заведующий отделом общей биологии Государственного биологического музея им. К.А. Тимирязева