Следует указать, что изучение осмоса выяснило еще большие возможности растения в этом отношении. Известно, что концентрация фосфатов в клеточном соку может быть даже в несколько сот раз выше концентрации их в почвенном растворе. Кроме того, корни растений, помимо всякого испарения, способны всасывать воду из почвы и гнать ее в стебли и листья. Это явление получило название корневого давления. Оно легко обнаруживается при срезании стебля растений.
Тимирязев производил собственные исследования по изучению поднятия воды в растениях. О результатах этих исследований он в 1885 г. сделал на заседании Ботанического отдела Общества любителей естествознания доклад «О движении воды в растении».
Большое значение для углубления наших знаний о водном режиме растений имели произведенные под непосредственным руководством Тимирязева исследования его ученика Е. Ф. Вотчала.
Современный взгляд на причины поднятия воды в растении дает новое доказательство того, что испарение отнюдь не играет при этом решающей роли. Отсюда ясно, что растение могло бы питаться вполне нормально и без обычной громадной траты воды на испарение. Правда, испарение играет еще известную положительную роль как регулятор температуры зеленого листа, что совершенно необходимо для его нормальной жизнедеятельности. Однако для этого совершенно не нужно того огромного количества воды, которое фактически тратится при испарении. Отсюда Тимирязев делает вывод, что большая часть воды испаряется совершенно бесполезно для растения. Испарение Тимирязев рассматривает лишь как неизбежное физическое зло, с которым приходится бороться растению и человеку.
Растение вынуждено испарять большие количества воды в силу своего строения, необходимого для удовлетворения совершенно иной существенной его потребности. Дело в том, что растение, поглощая при помощи листьев углекислый газ, не может полностью покрыть их непроницаемым для воды веществом, ибо тогда растение умерло бы с голода. «Следовательно, — говорит Тимирязев, — растение роковым образом вынуждено много испарять для того, чтобы успешно питаться, так как условия обоих процессов одни и те же». Правда, у растения есть целый ряд приспособлений, при помощи которых оно находит некоторое разрешение этого противоречия.
Растение большую часть своих листьев покрывает оболочкой, подобной клеенке или вощанке. Так оно обеспечивает более экономное расходование воды. А для проникновения углекислого газа эта непроницаемая оболочка имеет огромное количество отверстий, так называемых устьиц. При остром недостатке влаги устьица автоматически закрываются, сокращая расход воды. Кроме устьиц, растения имеют ряд других приспособлений для сокращения испарения: густое покрытие листьев серебристыми волосками, расположение листьев ребром по отношению к солнечным лучам и т. д. Но все эти автоматически действующие приспособления растения оказываются недостаточными при наступлении засухи. Здесь-то, по мнению Тимирязева, и должен человек притти на помощь растению.
Эти глубокие теоретические положения Тимирязева нашли свое дальнейшее развитие в трудах его учеников. Русская
агрономическая наука и физиология растений сумели выработать единственно правильные пути при решении вопросов борьбы с засухой. Тимирязев указывает, что этих путей существует два: 1) создание условий для более экономного расходования растением воды и 2) увеличение необходимого для растения прихода воды.
К первому пути Тимирязев относит выведение новых, более засухоустойчивых сортов растений, борьбу с сорняками, применение удобрений (в этом случае растение на единицу созданного им сухого вещества расходует воды значительно меньше), создание полезащитных лесных полос, замедляющих движение ветра и тем значительно сокращающих испарение.
Впервые в агрономической науке Тимирязев высказывает также мысль о необходимости сокращения числа растений, возделываемых на данной площади, в районах с недостаточным количеством влаги.
В качестве второго пути он называет борьбу за сохранение осенних и весенних вод. «Здесь, очевидно, могут принести пользу две меры: во-первых, задержание возможно большего количества воды в самой почве при помощи ее разрыхления, т. е. глубокой, особенно осенней, вспашки, и сохранение неудержимого почвой избытка в оврагах, превращенных в водохранилища». Второй мерой он называет создание такой ирригационной системы, при помощи которой можно было бы из этих водоемов автоматически подавать воду на поля. Для этого он предлагает использовать ветряные и солнечные двигатели, которые будут увеличивать подачу воды с усилением ветра и зноя, вызывающих также и усиление испарения воды растениями. Эти последние меры борьбы с засухой Тимирязев называет активными, ибо человек выступает здесь «активным деятелем, не приспособляясь к данным климатическим условиям, не подчиняясь, а подчиняя себе природу».
О необходимости создания мощных оросительных систем и защиты лесов Тимирязев писал также в 1907 г. в своем письме А. И. Чупрову, где рассматривает те меры, которые необходимо принять для подъема крестьянского хозяйства в России. «Я полагаю, — писал Тимирязев, — что без каких-либо оросительных работ на большую ногу у нас не обойдется. Теперь меня пугает мысль, как бы при погоне за увеличением площади возделанной земли наши умники (как например М. Энгельгардт, Мертваго и др.) не подняли своего похода против лесов. Помнится, об этом даже заходила речь в Думской Комиссии прошлой весной. У меня был проездом Воейков (знаменитый русский метеоролог.— Г. П.), — прямо от Брюкнера, и я его подбивал начать метеорологический поход против наших лесофобов, почему-то всегда ссылающихся на авторитет Брюкнера».
Кроме указанных выше вопросов физиологии растений, тесно связанных с агрономией, пристальное внимание Тимирязева привлекало изучение патологии растений. В современной литературе о Тимирязеве его занятия в этой области почему-то совершенно преданы забвению. А между тем Тимирязев был пионером не только в преподавании, но и в изучении болезней растений и мер борьбы с ними. «По предложению К. А. Тимирязева, — пишет один из его учеников, профессор А. Ф. Фортунатов, — с осени 1889 г. (в Петровской академии.— Г. П.) введено преподавание патологии растений, а когда в 1891 г. преподававший ее ассистент С. Г. Навашнн перешел в С.-Петербург, Климент Аркадьевич сам взялся за преподавание этого предмета. К сожалению, курс этот, также как и курс физиологии, не был обработан автором для печати; пишущему эти строки посчастливилось ознакомиться с курсом патологии по обстоятельным стенографическим запискам тогдашнего студента В. В. Винера; с сельскохозяйственной точки зрения курс этот представлялся чрезвычайно поучительным, особенно в мало затронутой исследователями области негрибных заболеваний».
В Музее К. А. Тимирязева имеется ряд его рукописей, посвященных патологии растений. Одна из них, озаглавленная «Болезни растений», начинается с определения того, что представляет собой болезнь: «Много времени, слов и бумаги потрачено на определение того, что должно разуметь под болезнь. ... Нас этот вопрос интересует только с практической точки зрения — и потому болезнью мы вправе называть всякое уклонение от нормального состояния — а нормальным состоянием опять-таки с нашей практической точки зрения считаем такое, когда р[астение] дает нам наибольшее количество продуктов наилучшего качества.
Учение о болезнях — патология, следовательно, представляет нам как бы оборотную сторону физиологии, т. е. учения о нормальных жизненных отправлениях. Отсюда и все болезненные процессы можно подвести под случаи нарушения нормальных условий существования.
Р[астение] нуждается прежде всего в пище. Недостаток или избыток пищи будет вызывать нарушение нормальных процессов. Нуждается в О. Недостаток или избыток вызывает болезнь. То же верно относительно воды — тепла — света. Нормальная жизнь протекает между крайностями, и обыкновенно даже можно определить наиболее благоприятное количество того или другого фактора. Но рядом с этой категорией болезненных явлений существуют еще и другие. Растение может получать всего вдоволь, но тем не менее будет страдать, так как плоды этой нормальной жизни будут у него отняты другим растением — паразитом. Этот паразит отнимает следовательно и у человека плоды его труда.
При изучении болезненных явлений, как и в медицине, мы должны заботиться о верном диагнозе — знать его этиологию — и на основании этого представить здоровую гигиену, а в случае заболевания — терапию. И здесь, как и там, ключом к патологии служит физиология».
Далее Тимирязев рассматривает, какие заболевания могут быть у растений в результате недостатка питательных веществ, в частности, железа, хлора, азота, а также избытка тех или иных веществ в почве, в результате действия неблагоприятных физических факторов, недостатка или избытка кислорода, воды, тепла. Говоря об установлении количественных норм необходимой воды, Тимирязев указывает, что впервые это сделал Ильенков, а в скобочках замечает: «Гельригель и Вюильмен только повторяли».
Рассмотрев причины заболеваний растений, Тимирязев переходит далее к показу средств и путей борьбы с ними.
В другой рукописи — «Физиология и патология» — Тимирязев, кроме болезней, вызываемых действием неблагоприятных условий существования, рассматривает также и болезни, вызываемые бактериями и грибами, в частности ржавчину, головню, спорынью. Здесь же он указывает на меры борьбы с ними.
Эти рукописи, видимо, представляют собой предварительные записи Тимирязева, произведенные им в процессе подготовки к соответствующим лекциям. Как видно из годичных отчетов Петровской земледельческой и лесной академии, Тимирязев читал патологию растений не только для студентов, но и для народа, выступая с публичными лекциями на темы «О пользе и вреде грибов» (1878), «Заразные болезни растений и человека» (1885).
По совету Тимирязева и под его непосредственным руководством ассистент С. Г. Навашин провел ряд исследовании по изучению болеаней растений. В частности в Известиях Петровской земледельческой и лесной академии в 1889 г. он опубликовал работу: «Понятие о болезнях растений и об их причинах». Кроме того, им было сделано научное сообщение: «О новой головне, паразитирующей в спорогонии торфяных мхов». Как следует из годичного отчета Петровской академии, Тимирязев и на практических занятиях со студентами по систематике растений обращал «особое внимание на описание паразитных грибов, причиняющих болезни культурным растениям». Как видим, всю свою научную и педагогическую деятельность в области физиологии и систематики растений Тимирязев стремился самым тесным образом связать с агрономией, с решением практически важных в сельском хозяйстве задач.
