Если бы факт зависимости питания растений от воздуха не был так широко известен, то одних, приведённых выше, опытов водных и песчаных культур было бы достаточно для его доказательства.
В самом деле, ни в одной из этих культур мы не доставляли растению элемента, наиболее важного, образующего почти половину его сухого веса, — углерода. Не было его ни в прокалённом песке, ни в дестиллированной воде, ни в той щепотке соли, которой покрывались все потребности наших растений. Для углерода, очевидно, остаётся один источник — воздух. Воздух всегда содержит углерод в виде его соединения — углекислоты. Но количество этого газа в атмосфере очень невелико, примерно, 2 или 3 десятитысячных, и нужно собственными глазами увидеть, как мал этот кусочек угля, растворённого в громадном объёме воздуха, чтобы понять, как ничтожно это содержание (1). И тем не менее, только это ничтожное количество углерода в атмосфере делает возможным существование растения, а следовательно, и существование человека с его земледелием. Питание растения на счёт скудно рассеянной в атмосфере углекислоты долго смущало даже учёных, пока не было доказано классическими опытами Буссенго, но самый
-----------------------------------
1. В нашей теплице это было наглядно показано при помощи следующей модели: большая стеклянная кубическая клетка изображала объём воздуха, а помещавшийся на ней едва эаметный кубик угля — содержание углерода в этом объёме.
-----------------------------------
этот опыт вследствие своей хлопотливости после Буссенго почти не повторялся, и поколения не только агрономов, но и ботаников, исповедуя этот факт, не имели возможности убедиться в нём собственными глазами. Благодаря остроумному приёму, придуманному Дегереном, мы теперь легко можем показать это явление каждому. Возьмём две стеклянных трубки по метру в длину и сантиметров пять в диаметре и положим их горизонтально на общей подставке. С обоих концов трубки ваткнуты каучуковыми пробками и с одного конца получают черев узенькие каучуковые трубочки струю обыкновенного воздуха, подаваемого уже знакомым нам газометром (см. рис. 2). С другого конца, выходя через такие же тонкие стеклянные трубочки, прошедший через трубки воэдух промывается в двух колбочках с баритовой водою. Одну из двух длинных трубок наполняют свежесобранными листьями так, чтобы они образовали как бы внутреннюю обкладку трубки. Когда прибор таким образом собран, выставлен на солнце и струя воздуха пущена из газометра, через несколько времени убеждаемся, что между тем как вовдух, прошедший через пустую трубку, замутил баритовую воду, воздух, омывший поверхность листьев, уже не мутит её в другой колбе. Осадок углекислого барита в первой колбе показывает присутствие углекислоты в атмосфере; отсутствие его в другой колбе доказывает, что вся углекислота извлекается из воздуха, пришедшего в прикосновение с листьями, освещенными солнцем. Что явление зависит именно от солнца, нетрудно также доказать: стоит набросить чёрное сукно на трубку с листьями, и мы увидим, что тогда выходящий из неё воздух начнёт мутить баритовую воду так же, как воздух, не прошедший над листьями, и даже сильнее, потому что листья в темноте не разлагают, а ещё выделяют углекислоту. Над этим опытом, хотя он не приводит к непосредственным практическим выводам, сельскому хозяину не мешает почаще задумываться, так как в нём выражается одна из особенностей его промысла. Говорят, существуют такие промышленники, которые торгуют щенками, предварительно обучив их, куда бы их ни занесли, возвращаться к ним домой; понятна выгодность такого промысла, если бы только он не сталкивался с соображениями этического характера. Но сельский хозяин может без укоров совести торговать углекислотою воздуха, которая без всякого с его стороны участия сама к нему возвращается. В этом и заключается основная мысль рационального хозяйства, провозглашённая Либихом. Продавайте, отчуждайте из своего хозяйства только то, что вам ничего не стоит, что даром возвращается через воздух, а обо всём, что вы извлекаете из почвы, помните, что оно само уже не вернётся к вам, что или вы должны его возместить в форме удобрения, или должны готовиться к упадку плодородия ваших полей. Точно ли несоблюдение этого правила — бессознательное удаление из почвы того, что само собою в неё не возвращается — было одной из причин падения древних цивилизаций, как это красноречиво проповедывал Либих и ещё ранее Дэви, — трудно сказать, но, во всяком случае, его учение о необходимости «возврата» неуязвимо, как закон природы. И едва ли правы те писатели-экономисты, которые пытались доказать рациональность «хищнического» хозяйства на том будто бы основании, что практика «возврата», т. е. возвращения в удобрениях всего того, что извлечено урожаем, появится сама собою, когда это окажется экономически необходимым. Этим противникам закона возврата нужно было бы ещё прежде доказать существование a priori (т. е. вперёд) очевидного и столь же несомненного, как закон возврата, закона природы, в силу которого везде, где истощённая земля откажется родить попрежнему, под рукою земледельца всегда окажется экономически выгодное удобрение. А пока такого закона природы не найдено, предусмотрительность, вытекающая из знакомства с действительным законом природы, указанным Либихом, требует признать за правило более дальновидной экономической деятельности, если не с личной, то с общественной точки зрения.
Но если, сами о том не заботясь, мы успешно эксплоатируем так скудно рассеянную в воздухе углекислоту, то что же сказать о кислороде и азоте? Необходимость кислорода, если не для питания, то для дыхания, весьма наглядно выразилась в тех опытах, с которыми мы уже успели ознакомиться. Мы видели, что при водных культурах в растворы необходимо пропускать воздух, а в культурах в песке необходимо заботиться, чтобы вода не выполняла всех промежутков между твёрдыми частицами почвы, а оставляла место для воздуха. Как в нашей научной практике, так и в земледелии, если человеку в приходится заботиться о доставлении растению кислорода, то разве только по отношению к корням, — с этим связаны рзличные приёмы обработки почвы, дренажа и пр.
А самая главная составная часть воздуха, его азот, составляющий 4/5 атмосферы, пользуется ли им растение, научился ли им пользоваться человек? Открытие факта возможности питания растения свободным азотом воздуха, открытие удивительных условий, при которых совершается это питание, составляет одно из крупнейших приобретений науки за последние десятилетия. Оказалось, что тайной усвоять свободный азот атмосферы обладают только микроорганизмы, бактерии, или в связи с другими растениями, как это открыл Гельригель, или и без их участия, как это позднее доказал Виноградский. Первое открытие, как известно, бросило яркий свет на эмпирические приёмы земледелия, практиковавшиеся в глубокой древности, но получившие особенно широкое применение с конца прошлого столетия, — на значение бобовых растений в плодосмене (1). Что растения этой группы предъявляют почве иные требования, чем злаки, что они как-то обогащают почву, являлось эмпирическим результатом агрономической опытности, что эта особая роль бобовых растений в плодосмене должна быть связана с вопросом о происхождении азота этих растений, высказал ещё в 40-х годах Буссенго, но только в 1884 г. Гельригелю удалось доказать, что бобовые растения могут быть выращены в песке, не содержащем следов азота, лишь бы в нём находились известные бактерии, вызывающие, как это показал ещё ранее М. С. Воронин, на корнях бобовых растений
---------------------------
1. Вопрос втот подробно разобран мною в лекции «Источники азота растений». [Стр. 143 данного тома. Ред.]
---------------------------
особого рода желвачки. Когда на корнях имеются эти наросты, бобовые растения получают способность жить на счёт атмосферного азота; когда этих желвачков нет, а почва не содержит соединений азота, растение погибает. Вот наглядная форма опыта, в том виде, как нам удалось её также показать тысячам посетителей Нижегородской выставки (1). Ряд стеклянных
---------------------------
1. Могу смело сказать, что ещё ни одному учёному не удавалось в одной лекции иллюстрировать все основные факты, касающиеся питания растений, как это удалось мне 20 августа 1896 г. на Нижегородской выставке. Все основные положения были доказаны не на рисунках или засушенных экземплярах, а на живых культурах, притом выращенных во всех своих стадиях в течение месяцев на глазах у публики. На Брюссельской выставке 1897 г. предполагалось обратить особое внимание на такие научные демонстрации, но, повидимому, на ней не было ничего такого, что могло бы выдержать сравнение с нашей опытной станцией.
----------------------------
банок наполнен промытым и прокалённым песком, полит уже известным нам раствором, но без селитры, следовательно, без азота, и засеян горохом. Затем в некоторые сосуды (нечётные на нашей фотографии, рис. 8) прилито с напёрсточек (несколько кубических сантиметров) воды, в которой была предварительно разболтана обыкновенная полевая или огородная почва, всегда содержащая необходимые для нас бактерии. После этого мы можем быть уверены, что в чётных сосудах, так как песок их был прокалён, бактерий нет, в нечётные же мы их умышленно ввели. Какой получается от этого результат, превосходно показывает нам фотография. Растения в чётных сосудах за неимением азота погибли; в нечётных, где благодаря доставленным их почве бактериям они могли добывать азот из воздуха, они превосходно развились, цвели и принесли обильные стручки и спелые горошины.
На основании всего сказанного, одного взгляда на развитые (нечётные) растения достаточно, чтобы предсказать, что их корни должны быть покрыты желвачками, но, признаюсь, не без некоторого замирания сердца стали мы их отмывать на глазах у публики, предварив вперёд, что экземпляры развитые должны иметь желвачки на своих корнях, экземпляры же не развившиеся должны отличаться их отсутствием. Ожидание, конечно, и на этот раз оправдалось. Третий сосуд справа представляет такой отмытый от песка и перенесённый в воду экземпляр, корни которого были покрыты желвачками.
Итак, бобовые растения при содействии бактерий пользуются даровым азотом, этим самым дорогим из удобрений; мало того, они оставляют часть своего азота в виде корней в почве, удобряя её для последующих культурных злаков; мы, наконец, можем запахать всё растение в землю, как зелёное удобрение, которое заменит нам навоз, и т. д. И всё это благодаря присутствию ничтожного количества бактерий, которые сообщают этим растениям ценную способность существовать не только на счёт дарового углерода, что делают все растения, но и на счёт такого же дарового азота. Такая роль этих бактерий, естественно, подала мысль разводить их искусственно. И с 1896 г. возникла новая промышленность — торговля бактериями, заменяющими азотистые удобрения. Удобрение для целого поля в жилетном кармане, — эти слова звучат чем-то фантастическим, но, взглянув на эту фотографию, кто же усомнится в полной возможности такого факта? Весною 1896 г. мне привелось видеть один из первых образцов этого нового удобрения (нитрагина) у самого его изобретателя, профессора Ноббе в Таранде, — запаянную стеклянную трубочку с застывшей в ней желатиной, содержащей разводку бактерий. Стоит распустить эту желатину в воде, смешать с землёю, разбросать по полю, и поле удобрено самым ценным удобрением — азотом. Пока, впрочем, ещё не приходится слышать об особенно широком применении этого нового удобрения. Может быть, оно и лучше. Лучше потому, что доказывает возможность в большей части случаев обойтись и без него; сама природа таровато рассыпала его в любой почти почве. Только в некоторых исключительных случаях, например, на почвах торфяниковых, где, повидимому, нет этих микроорганизмов, удобрение ими оказалось, несомненно, полезным. Таким же образом оно, быть может, окажется полезным для более редких из культивируемых бобовых растений, так как опыты Ноббе показали, что бактерии, поселяющиеся на различных растениях, повидимому, различны (1). Что же касается обыкновенных почв и обыкновенных бобовых растений, то, по всей вероятности, мы будем и впредь довольствоваться теми дозами естественного нитрагина*, которые природа, земля доставляет даром.
Что касается самого процесса усвоения свободного азота при содействии этих бактерий, поселяющихся в корнях бобовых, то мы должны признаться, что ничего пока о нём не знаем.
---------------------------------
1. Завод Луциуса изготовляет по указанию Ноббе различные бактерии для различных бобовых растений. [Примечание 1906 г. Ред.] * См. примечания к стр. 192. Ред.
---------------------------------
Мы не знаем даже, где и как совершается этот процесс, — одно только очевидно, что мы не имеем здесь дела с явлением так называемого симбиоза, т. е. союза двух организмов; это, напротив, какая-то борьба с переменным счастьем. В первые моменты поселения бактерий на корнях растение как будто даже хиреет, но погон оправляется, пожирает своих постояльцев и на их счёт откармливается.
Как бы то ни было, открытие Гельригеля даёт в первый раз человеку рациональное средство эксплоатировать азот атмосферы, как он до той поры эксплоатировал только её углерод. Для извлечения углерода ему достаточно было культивировать свои зелёные растения; для извлечения азота приходится подумать об одновременной культуре невидимых бактерий. Но, может быть, культура этих последних, для той же цели, окажется возможной и без участия растений, прямо в почве. Исследования последних лет, в особенности замечательные работы Виноградского, Бертло и Дегерена, повидимому, позволяют ожидать многого и в этом направлении. Быть может, они принесут нам научную разгадку и для других приёмов практики, например, объяснят нам значение пара и т. д.*
Итак, земледелие эксплоатирует не одну только почву и её влагу, как это представлялось человеку вполне понятным с незапамятных времён, но прежде всего и главным образом воздух, о чём мы узнали по отношению к углероду всего одно столетие, а по отношению к азоту с небольшим одно десятилетие тому назад.
-----------------------------
Наличие в почве свободно живущих азотоусвоятелей и среди них особенно энергичного азотобактера в настоящее время является твёрдо установленным фактом. Ведётся работа по усилению деятельности этих микробов, в целях повышения плодородия. Ред.
-----------------------------
