Михаил Чайлахян - К. А. Тимирязев - ученый, борец, мыслитель

Всеми этими опытами Тимирязев всесторонне показал, что оптическим и химическим сенсибилизатором зеленого листа является хлорофилл — основное звено, связывающее Солнце, лучистую солнечную энергию и жизнь на Земле.

Итак, задача, поставленная Майером и Гельмгольцем, была как будто решена, те опыты, о которых мечтал Гельмгольц, были выполнены. Дано также и объяснение зеленому цвету — эмблеме всего растительного царства в свете эволюционной теории Дарвина. Но решение задачи было неполным. Впереди оставалось еще самое трудное: нужно было иметь смелость выступить против мировые авторитетов физики и во всеуслышание заявить, что растение, выполняя свою космическую роль по улавливанию солнечной лучистой энергии для создания органического вещества на земной планете, в процессе эволюции приспособилось больше всего к улавливанию красных лучей, обладающих наибольшей тепловой энергией.

Такая смелость была нужна, ибо современная Тимирязеву физика учила, что наибольшим тепловым эффектом обладают лучи, лежащие за пределами видимого спектра, — инфракрасные лучи.

Горячо убежденный в правоте своих взглядов, Тимирязев сделал этот смелый шаг. «…Ходячие воззрения на распределение тепловой энергии относятся только к призматическому спектру, в котором тепловой эффект различных частей зависит не только от специфического свойства данного луча, но и от различия в дисперсии. В невидимой темной части лучи наиболее скучены, в видимой, наоборот, наиболее рассеяны. Единственным средством для изучения теплового эффекта различных лучей являлось исследование распределения теплоты в спектре нормальном, и в этом случае… представляется возможным, что maximum теплового действия окажется именно в той части спектра, которая соответствует абсорбционной полосе хлорофилла, где лежит и maximum разложения углекислоты» [14] К. А. Тимирязев. Соч., т. I, стр. 383. .

Десять лет спустя исследования американского физика Ланглея и английского физика Абнея полностью подтвердили правоту утверждения Тимирязева.

Исключительный пример в науке, когда физиолог на основании своих биологических данных вскрыл ошибку и предвосхитил открытие в такой точной науке, как физика. Причиной этого явилось то, что Тимирязев мастерски владел как экспериментальными методами, так и могущественным методом научного познания, историческим методом в биологии.

В современной литературе по фотосинтезу встречаются соображения о том, что после создания квантовой теории света и согласно закону Эйнштейна важно не общее количество энергии, поглощаемой веществом, а число квант, поглощаемых в единицу времени, и величина отдельных квант. Варбург на этом основании доказывал, что количество энергии одного кванта увеличивается от красных длинноволновых лучей к синим коротковолновым и в том же направлении должна увеличиваться фотосинтетическая активность света.

Но расчеты количества квантов в солнечном спектре показывают, что максимум концентрации квантов света падает как раз на область красного света и красные лучи должны быть наиболее эффективны в своем фотохимическом действии. Не зная квантовой теории света и опираясь на современную ему волновую теорию, Тимирязев уже тогда подчеркивал, что разрушение частиц углекислоты в волнах светового эфира происходит, как и следовало ожидать, «не там, где… колышет тяжелая зыбь, не там, конечно, где… пробегает быстрая, но мелкая рябь, а там именно, где высокие валы то взбрасывают… на крутые гребни, то низвергают в глубокие бездны» [15] Там же, стр. 387. Исследования, проведенные советскими учеными Виноградовым и Тейс (1941) над фотосинтезом водного растения элодеи и одновременно американскими исследователями Рубеном, Каменом и др. (1941) над фотосинтезом водоросли хлореллы с использованием тяжелого изотопа кислорода, показали, что кислород, выделяющийся при усвоении углекислоты, образуется из кислорода воды и что при фотосинтезе за счет световой энергии происходит расщепление не частиц углекислоты, а частиц воды. Этот вывод, являющийся основой современных взглядов на природу фотохимических превращений при фотосинтезе, коренным образом отличается от прежних воззрений, современных К. А. Тимирязеву, но не меняет его основных положений о существенной роли хлорофилла в этих превращениях и об энергетике фотосинтеза. .

Классические работы Тимирязева над проблемой энергетики фотосинтеза остаются и навсегда останутся образцом синтеза глубоких творческих идей и совершенного экспериментального искусства.

Итог всей 35-летней деятельности в области фотосинтеза растений Тимирязев подвел в своей замечательной «Крунианской» лекции, названной им «Космическая роль растения» и прочитанной по особому приглашению в Лондонском королевском обществе в 1903 году. Слушателями Тимирязева были здесь такие крупнейшие ученые, как Кельвин, Рамзей, Листер, Гукер, Крукс, Гальтон и Френсис Дарвин. Эта лекция, построенная исключительно стройно и логично, поразила всех слушателей и своим содержанием и формой и принесла Тимирязеву мировую славу.

Едва ли не столь же глубокое удовлетворение получил Тимирязев за много лет до этого, когда, преподнося, Чарльзу Дарвину свою книгу «Чарльз Дарвин и его учение» и оттиск статьи «О разложении угольной кислоты в хлорофилловых зернах», представленной Беккерелем в Парижскую академию, он услышал от него следующие замечательные слова: «Хлорофилл, это, быть может, самое интересное из веществ во всем органическом мире» [16] К. А. Тимирязев. Соч., т. I, стр. 99. .

Данные Тимирязева по изучению влияния качества света на фотосинтез были подтверждены и развиты такими крупными русскими учеными, как А. А. Рихтер, Ф. Н. Крашенинников, В. Р. Пуриевич, а за границей Книп, Миндер и другие. А опыты по выращиванию растений на свету разного качества показали, что в оранжево-красных лучах благодаря более интенсивному образованию хлорофилла и максимальной скорости фотосинтеза быстрее идет рост листьев, образование луковиц, кочанов и корнеплодов, а у многих растений скорее осуществляется переход к цветению. Таким образом, именно оранжево-красные лучи являются наиболее важным источником энергии для таких физиологических процессов, как фотосинтез, рост, развитие и формообразование.

Тимирязев занимался, хотя и в меньшей мере, другой стороной фотосинтеза — вопросами о зависимости этого процесса от напряженности солнечного света и о коэффициенте полезного использования света ассимилирующим аппаратом растения. В работах этого направления Тимирязев показал, что интенсивность фотосинтеза по мере усиления света вначале быстро и пропорционально возрастает, но затем прирост начинает ослабевать и достигает своего максимума при напряжении света, равном половине прямого полуденного Солнца.