Точными химическими опытами Либих доказал, что в состав всех растений входят десять основных элементов:
"углерод, кислород, водород, сера, железо, кальций, магний, азот, калий и фосфор. Первыми тремя элементами в достатке снабжают атмосфера и вода: углекислота обеспечивает растения углеродом, а вода - кислородом и водородом. Остальные элементы, минеральные, поставляет земля. Анализы почвы убедили Либиха, что она может в достатке дать растениям все нужные элементы, кроме азота, фосфора, калия. И был сделан правильный вывод, который вроде бы напрашивался сам собой, но никем ранее не был ни четко осознан, ни методически "чисто" доказан, ни недвусмысленно высказан: для поддержания плодородия почвы надо постоянно вносить в нее эти элементы причем столько, сколько она теряет, "выдавая" сельскохозяйственную продукцию.
Доказательство необходимости возвращения полям утраченных ими минеральных веществ, а следовательно, производства и применения минеральных удобрений - главная заслуга Либиха. Существовавшую в его время систему земледелия он называл "системой грабежа" и приводил яркие примеры: "Действия земледелия, основанного на грабеже, нигде не были так очевидны, как в Америке, где первые колонисты в Канаде, в штате Нью-Йорк, в Пенсильвании, Виргинии, Мэриленде и т. д. находили пространства земли, доставлявшие вследствие одной вспашки и после того много лет подряд постоянные урожаи пшеницы и табака, причем земледельцу вовсе не нужно было думать о возвращении полям того, что он у них отнимал в составе хлеба и табачных листьев.
Все мы знаем, что стало с этими полями. Менее чем в течение двух поколений эти столь богатые нивы были превращены в пустыни, и во многих районах они были приведены в такое состояние, что даже после оставления их под пар в течение целого столетия они уже не давали более вознаграждающих урожаев зерновых".
Увы, такая порочная система земледелия и сейчас еще практикуется во многих районах Земли, где минеральные удобрения из-за их высокой стоимости недоступны миллионам мелких единоличных крестьянских хозяйств. Между тем уже земледельцы древности знали, что поля нужно удобрять.
В XIX веке на помощь практике пришла теория, объяснившая, как биогенный, то есть вызванный живыми существами, круговорот элементов осуществляется в природе. Оказалось, что растения лишь одно из звеньев в этом сложном механизме: они обеспечивают синтез органических веществ, избирательное накопление отдельных элементов. Основным потребителем живых тканей растений и части их мертвых остатков выступают животные, а трупы животных и значительную долю остатков растений перерабатывают микробы, доводя разложение до простейших химических соединений и возвращая почве то, что когда-то поглотили растения. Так совершается биологический, или биогенный, круговорот вещества.
А составными звеньями этого круговорота в почве является "великая триада": микроорганизмы, корни высших растений и почвенные животные.
Немалая заслуга в изучении почвы принадлежит Д. И. Менделееву. Его как исследователя интересовали прежде всего методы рационального ведения сельского хозяйства. Еще в студенческие годы он опубликовал в "Журнале Министерства народного просвещения" такие работы, как "Влияние азотнокислых солей на растения", "Откуда берется азот в растениях".
В апреле 1866 года на заседании Вольного экономического общества России Менделеев предложил программу возделывания опытных полей. Общество ассигновало на эти опыты около 7 тысяч рублей. Так удалось, хотя средства были и невелики, организовать в России четыре опытных поля. Наблюдения вели ученики и знакомые Д. И. Менделеева: К. А. Тимирязев - в Симбирской губернии, Г. Г. Густавсон - в Смоленской, Т. А. Шмидт - в Московской, А. В. Советов - в Петербургской. По точности и многосторонности, географическому подходу менделеевские опыты стали исключительным событием не только для России, но и для всего мира.
Думая о будущем России, ученый ставил такие проблемы развития сельского хозяйства, осуществление которых стало возможным лишь в советское время. Это - введение травопольных севооборотов с системой удобрений, механизация сельскохозяйственных работ, мелиорация и орошение, полезащитное лесоразведение. Он писал:
"Наибольшего и наивернейшего успеха, по моему мнению, можно ждать от устройства орошения больших пространств земли по сухим в климатическом отношении берегам низовьев Волги, Урала, Дона и Днепра. Особую важность во всех отношениях... должно иметь устройство обширных площадей орошения по берегам Волги..."
Вера в неисчерпаемые возможности позволила ему сделать вывод, правильность которого подтверждена историей: "Сила народная будет определяться умелым сочетанием индустрии и сельского хозяйства".
Незримые соседи
Микроорганизмы - мельчайшие живые существа, в большинстве своем одноклеточные, были открыты голландцем А. Левенгуком в конце XVII века. Левенгук создал уникальные микроскопы, имея в объективе всего лишь одну двояковыпуклую линзу, они давали увеличение в 250-300 раз. Очень долго прогресса в изучении этого загадочного живого мира не наблюдалось, пока гениальный французский ученый Л. Пастер не проник в тайны многих процессов в природе, регулируемых микробами. К этому времени, середине XIX века, были созданы вполне пригодные для повседневной работы микроскопы, а знаменитый немецкий микробиолог Р. Кох, современник Л. Пастера, придумал ряд простых приемов, позволяющих не только изучать, но и культивировать микробы. Эти приемы используются в лабораториях и поныне.
Незримый мир бактерий, риккетсий, вирусов, лучистых грибков и плесневых грибов, дрожжей и других микроорганизмов повсюду окружает нас. Воздух, которым мы дышим, вода в прудах, озерах, морях и океанах, почва, дающая жизнь растительному царству, руда, из которой выплавляется металл, пищевые продукты, приобретенные на рынке или в магазине, книга, которую мы читаем, и рука, переворачивающая очередную страницу, густо населены микроорганизмами. Они живут в самой глубокой океанской впадине и на высочайшей земной вершине - Эвересте, их находят во льдах Арктики и Антарктиды и в подземных источниках горячих вод.