Процесс горения — это соединение углерода и водорода с кислородом воздуха. Сгорая, тело «забирает» кислород воздуха и выделяет углекислоту и водяной пар. Дыхание животных и растений — это тоже как бы медленное горение: в теле животного при вдохе углерод и водород тоже соединяются с кислородом, при выдохе — выделяются углекислота и вода. Без кислорода горение невозможно, невозможно и дыхание.
Почему «испорченный» при горении и дыхании, насыщенный углекислотой воздух не отравляет окружающей нас атмосферы, почему он вновь становится хорошим? Не играет ли тут роль растение?
Первый над этими вопросами задумался знаменитый ученый XVIII века Пристлей. 18 августа 1772 года он сделал следующий опыт. Под стеклянный колпак, помещенный над водой, в котором задохлась мышь и потухла свеча, он поместил растение — мяту — и оставил его там. Растение не только не погибло, — оно даже продолжало развиваться. Через несколько дней Пристлей под этот же колпак посадил мышь. Теперь она не задохлась; поместил горящую свечу — она не потухла. Значит, растение «очищает» воздух, испорченный дыханием животных. Позже, когда был открыт кислород и определен состав углекислоты, выяснилось, почему это так. Животное поглощает кислород и выдыхает углекислоту; растение поглощает углекислоту я выдыхает кислород, удерживая углерод при себе. Значит, между растительным и животным миром происходит круговорот веществ.
Более поздние исследования показали, что процесс разложения углекислоты в растении, очищающий воздух, надо рассматривать как процесс питания растения. Углерод, остающийся в растении, служат для построения его тела. Атмосферная углекислота — одна из важнейших составных частей пищи растения. Позже ученый Ингенгуз показал, что расщепляется углекислота в растении только под влиянием солнечного света.
Но как происходят все эти процессы в растении? На этот вопрос ответил Климент Аркадьевич Тимирязев. Точными к бесспорными опытами он доказал, что световая энергия солнца, попадая на зеленые листья растений, не пропадает даром, а поглощается ими и используется в химических процессах, протекающих в живом организме, и этим еще раз он подтвердил закон, открытый учеными Робертом Майером и Гельмгольцем, — закон сохранения и превращения энергии. Тимирязев доказал, что именно красные лучи солнечного спектра, в наибольшей степени поглощаемые листозеленью, производят наибольшее действие как в процессе разложения углекислоты листом, так и в накоплении крахмала в клетках листа, точнее — в хлорофилловых зернышках, наполняющих его мякоть.
Освобожденные при разложении углекислоты частицы кислорода возвращаются в воздух, делая его снова пригодным для дыхания, углерод же остается в листе. Там, соединяясь с водой, он превращается в сахар и в крахмал. Вещества эти идут на питание растения, на его рост и вызревание плода; соединяясь с азотом и серой, добываемыми корнями растений из почвы, они служат материалом для образования главной основы жизни — белка. Крахмал и белок в больших количествах отлагаются в зерно, плоды, которыми питаются человек и животное. Из этих же веществ образуется и древесина, которую человек использует как топливо.
Так протекает совместная работа зеленого листа и солнечных лучей. Растение как бы консервирует эти лучи, заготовляет впрок: оно посредник между солнцем и жизнью на земле.
Вот над какими вопросами работал и что открыл Климент Аркадьевич Тимирязев.
Здание Тимирязевской сельскохозяйственной академии в Москве.
Дом, где помещалась лаборатория К. А. Тимирязева, в Демьянове (1906 г.).
К. А. Тимирязев в лаборатории (1898 г.).
* * *
Знаменитый английский ученый Чарльз Дарвин в своей гениальной книге «Происхождение видов» доказал, что все существующие формы растений и животных и даже сам человек — продукт исторического развития, длившегося миллионы лет. Дарвин доказал, что на протяжении этих лет виды животных и растений все время изменялись, одни виды переходили в другие. Замечательное совершенство организмов, их приспособленность к окружающей среде выработались в жестокой борьбе за существование, имевшей следствием естественный отбор: более приспособленные к окружающим условиям особи и группы особей оставались и развивались дальше, слабые, неприспособленные, погибали.
«Происхождение видов» произвело переворот в старой науке, которая не могла объяснить существующее многообразие и совершенство органической природы и утверждала, что все виды неизменны.