в каком году тимирязев установил космическую роль растений
Космическая роль зеленого растения
К 110-летию крунианской лекции К.А. Тимирязева
К 110-летию крунианской лекции К.А. Тимирязева
«…задача, поставленная Тимирязевым, выяснить непосредственное и опосредованное значение для растений лучей солнечного спектра – задача не одного человека или даже поколения. В сущности она неисчерпаема». Тимирязевские чтения. Н.П. Воскресенская. Фоторегуляторные аспекты метаболизма растений. М. Наука 1979.
110 лет тому назад Климент Аркадьевич Тимирязев получил приглашение выступить в Англии с лекцией в Лондонском Королевском Обществе. 30 апреля 1903 года он сделал доклад на английском языке «Космическая роль зеленого растения». Эта лекция называется Крунианской (Croonian lecture), так как её чтение было организовано на капитале, завещанным доктором Круном, современником Галилея и одним из первых членов Лондонского королевского общества. Лекция читалась ежегодно, почти в течение двух веков, для чтения приглашались выдающиеся английские или континентальные учёные: Гёксли, Вирхов, Гельмгольц. В том же году лекция «The Cosmical Function of the Green Plants» была опубликована в журнале: Proceedings of the Royal Society, Vol. 72, 1903. В пояснениях к письму Г. Клебсу есть запись: «Возвращаясь из Англии после Крунианской лекции Климент Аркадьевич в дороге заболел воспалением лёгких и вынужден был остановиться в Гейдельберге, где он прожил до января 1904 г.». Может быть поэтому текст на русском языке был опубликован лишь в следующем 1904 году в переводе автора с небольшими редакционными изменениями в журнале «Научное слово» (книга 3). Эта статья подвела итог 35-летней работы автора.
Вот несколько цитат из этой знаменитой лекции:
… «Более тридцати пяти лет провёл я, уставившись если не на зелёный огурец, закупоренный в стеклянную посудину, то на нечто вполне равнозначащее – на зелёный лист в стеклянной трубке, ломая себе голову о запасании впрок солнечных лучей».
… «Буссенго только что опубликовал свои классические исследования над ассимиляцией углерода, в которых показал, что этот процесс может быть легко изучаем на отдельных листьях или даже кусочках листьев».
… «В исследовании Дрэпера было найдено удовлетворительное объяснение для совпадения максимума химического процесса с максимумом яркости лучей в жёлто-зелёной части спектра. В нечистом спектре, полученном при помощи широкой щели, эта часть – фактически почти белая, слегка окрашенная в эти цвета, и, следовательно, действует суммой всех лучей спектра. Только края такого спектра действительно монохроматичны».
. «Все необходимые манипуляции – переливание газов и их обработка реактивами – достигаются при помощи предложенной мною в 1871 году газовой пипеты, которую я до сих пор считаю наиболее удобной. Она представляет прочное сочетание пипеты и ртутной ванны. Так как при исследовании газового обмена трубки с листьями погружены своими нижними концами в ртуть, то спектр, по небходимости, нужно делить на части в вертикальном направлении». (Прим. автора – Тимирязев осознавал, что работать с ртутью опасно, однако научный интерес был сильнее)
В настоящее время первый печатный вариант лекции «Космическая роль зеленого растения» на английском языке свободно доступен в электронной библиотеке Лондонского Королевского Общества
В дальнейшем Климент Аркадьевич включил статью «Космическая роль растения» в свой сборник «Солнце, жизнь и хлорофилл». В начале сборника он цитирует учёных: Жана Сенебье (Физиология растений. Женева, 1800 г.), Роберта Майера (Органические движения и т.д., 1845 г.), Германа Гельмгольтца (Взаимодействие сил природы, 1854 г.), У. Бейлиса (Основы общей физиологии, 1915 г.). Примечание от редакции в этом сборнике сообщает нам, что «болезнь, окончившаяся смертью автора 28 апреля 1921 года, застала его во время работы над предисловием, которое осталось незаконченным».
Некоторые цитаты из этого сборника, художественные эпитеты, способны пролить свет на ту одухотворенность, преданность и любовь, с которой Тимирязев относится к своей научной деятельности.
… «Солнце и жизнь – эти два представления человек, вероятно, привык связывать, сопоставлять, как только стал осмысленно озираться на окружающий мир и на себя самого».
… «клички этой небесной четвёрки: Красный, Лучезарный, Сияющий, Землелюбивый, и эти кони продолжали вдохновлять художников вплоть до наших дней».
… «Даже ультрареалист Роден не обошелся без них, как символ солнца».
… «Я был первым ботаником, заговорившем о законе сохранения энергии и соответственно с этим заменившим и слово «свет» выражением «лучистая энергия».
Мастеру русского символизма, писателю Андрею Белому, в свою бытность студентом Московского государственного университета посчастливилось бывать на лекциях Тимирязева и вдохновиться его энергией, искренностью и незаурядным подходом к преподаванию:
На первую лекцию к третьему курсу под топанье, апплодисменты взлетал он с арбузом под мышкою; знали, что этот арбуз он оставит; арбуз будет съеден студентами; он – демонстрация клеточки: редкий пример, что её можно видеть глазами; Тимирязев резал кусочки арбуза и их меж рядами пускал». (Андрей Белый. Университет. Из книги: На рубеже двух столетий. Кн.1.М.Худ. лит.1989).
ИНТЕРЕСНЫЙ ФАКТ: В музее истории Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова есть портрет К.А. Тимирязева, сделанный на листочке растения, в качестве доказательства образования крахмала при фотосинтезе. Его выполнила Нина Ивановна Соковнина. Из справки проф. Ф.Н. Крашенинникова: «Работая систематически в течение 3-х лет, по сентябрь месяц 1913-го года, Н.И. Соковнина прошла под моим руководством курс газового анализа, знакомилась с стеклодувным мастерством, с приготовлением и налаживаньем физиологических приборов и с демонстрациями их на лекциях и практических занятиях студентов. Затем она участвовала в моих научных работах по усвоению атмосферного азота клубеньками бобовых, по влиянию кислорода на ассимиляцию и др., а также и самостоятельно ставила научные исследования, напр.по ассимиляции углерода хлорофиллом in vitro, по образованию хлорофилла в этиолированных проростках, по ассимиляции водяных растений».
Е.П. Нечаева
Московское общество испытателей природы
Великий русский учёный Тимирязев: «Я исповедую три добродетели: веру, надежду и любовь»
Происхождение и образование
Климент Тимирязев родился 22 мая (3 июня) 1843 года в российской столице – Петербурге. Он принадлежал к одному из старинных российских дворянских родов, его предки вышли из Золотой Орды и служили московским правителям. Отец Климента Аркадий Семёнович служил в таможне, был сенатором и тайным советником. Он воевал с французами в 1812—1814 гг., был известен честностью и свободой мысли, поэтому богатств не скопил. Мать Аделаида Климентьевна была из древнего французского дворянского рода баронов де Боде, которые перебрались из Эльзаса в Россию во время Великой Французской революции. Также в роде Боде была изрядная доля английских и шотландских корней.
Поэтому сам Тимирязев отмечал: «Я — русский, хотя к моей русской крови примешана значительная доля английской». Таким образом, род Тимирязева принадлежал к аристократии. Он в совершенстве владел немецким, французским и английским языками.
Семья Тимирязевых была большая и дружная. Все дети получили от матери хорошее домашнее образование. Климент не только овладел иностранными языками, но и занимался музыкой, изобразительным искусством, был увлечён пейзажной фотографией. Его работы даже выставлялись. Его братья также стали видными людьми и оказали влияние на Климента: Василий (известный литератор), Николай и особенно Дмитрий (статистик и химик), приобщивший брата к органической химии.
Несмотря на высокое происхождение, жизнь Тимирязева не была лёгкой. Отец был честным служакой и капитала не нажил. Когда Аркадий Семёнович был уволен со службы, семья осталась без дохода. Климент начал работать ещё юношей. Он вспоминал, как утешал себя мыслью, что не сидит на горбу у тружеников, как купеческие сынки.
В 1860 году Климент поступил в Петербургский университет на юридический факультет, затем перешёл на естественное отделение физико-математического факультета. Посещал лекции ведущих учёных: химика Менделеева, ботаников Бекетова и Фаминцына, физиолога Сеченова, историка Костомарова. Окончил курс в 1866 году со степенью кандидата, то есть с отличием. Правда, едва не был отчислен за вольнодумство. Тимирязев изучал труды Маркса, стал его единомышленником. У него сложилось убеждение «долга перед обществом» и «ненависти ко всякой, особенно общественной неправде». В результате молодой человек принял участие в студенческих волнениях и затем отказался сотрудничать с полицией. Обучение смог продолжить только как вольный слушатель.
Разгадка фотосинтеза
Ещё в университете Тимирязев отметился как талантливый экспериментатор. Молодой учёный считал, что все теории необходимо проверять на практике. Поэтому он сам конструировал новые приборы, которые использовали и после него. После университета был заведующим опытной агрохимической станцией в Симбирской губернии. Талантливого учёного заметили в Министерстве народного образования и отправили на стажировку за границу для подготовке к профессуре. Два года Климент слушал лекции видных западных учёных и работал в ведущих лабораториях Франции и Германии.
После возвращения в Россию Тимирязев защитил магистерскую диссертацию и был назначен профессором Петровской сельскохозяйственной и лесной академии в Подмосковье. В 1877 году учёного пригласили в Московский университет. В этих учебных заведениях Тимирязев проработал свыше 30 лет и сделал свои основные открытия.
Один из учеников академии, известный позднее публицист и писатель Владимир Короленко отмечал:
Главные исследования русского учёного касались процесса фотосинтеза. Ранее было известно, что на свету растения преобразуют углекислый газ и воду в органические вещества. Но учёные не знали, как это происходит. Климент Аркадьевич направлял на растения свет, который пропускал через цветные жидкости. И обнаружил, что красные и синие лучи усваиваются лучше жёлтых, и от этого зависит скорость разложения углекислоты. Именно Тимирязев осознал, что свет поглощается благодаря зёрнам хлорофилла, которые придают растениям зелёный цвет. Он первым сообщил, что хлорофилл не только физически, но и химически участвует в фотосинтезе. Своими исследованиями русский учёный доказал, что закон сохранения энергии полностью распространяется и на процесс фотосинтеза. Хотя в то время этот факт не был признан большинством исследователей.
Также русский учёный открыл явление светового насыщения. Ранее считалось, что основная характеристика света – яркость. Тимирязев опроверг это. Он выяснил, что с увеличением яркости растения действительно поглощают всё больше углекислоты, но до определённого предела. После него повышать яркости бессмысленно, а бывает и вредно, так как из-за сильного света испаряется влага. В результате Климент Аркадьевич сделал вывод о «космической роли растений». Именно такую лекцию он прочитал в Лондонском королевском обществе в 1903 году.
Тимирязев отмечал: «Растение — посредник между небом и землею. Оно — истинный Прометей, похитивший огонь с неба». Растения используют для питания солнечную энергию, создают первичное органическое вещество, которым питаются животные. Растения поддерживают химический состав атмосферы, то есть дают жизнь всем организмам.
«Только осуществляя свои лучшие мечты, человечество продвигается вперёд»
Климент Аркадьевич был одним из активных сторонников эволюционной теории Дарвина. Ещё студентом он одним из первых в России перевёл знаменитую книгу Дарвина «О происхождении видов путем естественного отбора». Также он писал для журнала «Отечественные записки» серию статей о книге Дарвина и её критику. Затем опубликовал книгу «Краткий очерк теории Дарвина». Фактически благодаря Тимирязеву русское общество познакомилось с теорией Дарвина. Открытие Дарвина русский учёный считал крупнейшим открытием XIX столетия. Он был активным дарвинистом, защищал теорию от критики и искажений.
Русский учёный был не только теоретиком, но и практиком. Он мечтал, чтобы его открытия пригодились в народном хозяйстве. Наука должна была сделать земледелие более производительным. Сразу после окончания университете он на агрохимической станции руководил работами по изучению влияния минеральных удобрений на урожайность растений. В 1870-е годы во время работы в Петровской академии Тимирязев соорудил «вегетационный домик» — это была первая в России и третья в мире научная теплица. На Всероссийской выставке в Нижнем Новгороде в 1896 году он повторил этот опыт.
Климент Аркадьевич активно работал над распространением знаний. Учёный написал боле 100 научно-популярных работ, где описывал воздействие света на растения и методы повышения урожайности, рассказывал о естествознании и открытиях крупнейших учёных. Тимирязев отмечал, что самого начала поставил перед собой две основные цели: науку и писать для народа. Для этого же русский учёный проводил публичные лекции, пользовавшиеся огромной популярностью среди молодежи. Сам Климент Тимирязев считал, что именно молодое поколение поведёт народ по пути прогресса:
Стремление к свету и высшей правде
Несмотря на всемирное признание и популярность, власти недолюбливали вольнодумца. В 1911 году Климент Аркадьевич, несмотря на тяжелую болезнь (после кровоизлияния в мозг в 1909 году у Тимирязева остались парализованными левая рука и нога), вместе с другими профессорами и преподавателями покинул Московский университет. Протест преподавателей был связан с делом Кассо. В январе 1911 года вышел циркуляр министра просвещения Л. А. Кассо «О временном недопущении публичных и частных студенческих заведений». Документ запрещал проведение собраний в университетах, ректоры должны были следить за проникновением посторонних лиц в высшие учебные заведения. В целом циркуляр нарушал автономию университетов.
В политическом отношении русский учёный стремился к сближению науки и политики. Выступил как патриот и славянофил, за войну России против Турции, что должно было привести к свободе славян. Надеялся на сближение народов России и Англии, которые должны были противостоять агрессии Германии. Первоначально высказывался в пользу Антанты и выступление России в защиту сербов. Однако быстро разочаровался в мировой бойне и стал работать в антивоенном журнале М. Горького – «Летопись». Тимирязев возглавил отдел науки и привёл к участию в журнале многих видных учёных, писателей и поэтов.
После Февральской революции социалисты-революционеры продвигали кандидатуру Климента Аркадьевича на пост министра просвещения в будущем социалистическом правительстве. Однако, наблюдая разрушительную политику Временного правительства в крестьянском и аграрном вопросе, русский учёный стал поддерживать идеи большевиков. Тимирязев активно поддержал Апрельские тезисы Ленина (о перерастании буржуазно-демократической революции в социалистическую) и Великую Октябрьскую революцию. Поддерживал «изумительные, самоотверженные успехи» Красной Армии, которая спасла Россию от гибели, призывал сомкнуться в армию труда, так как счастье и процветание народа созидаются только производительным трудом.
Социалистическая революция вернула Тимирязева в Московский университет. Правда, проработал он недолго. 28 апреля 1920 года великий учёный умер от простуды. По случаю 70-летнего юбилея Тимирязева 22 мая 1913 года другой великий русский учёный, Иван Павлов, дал полную характеристику своему коллеге:
Тимирязев Климент Аркадьевич
Тимирязев Климент Аркадьевич принадлежит к группе учёных – дарвинистов.
Изучал естественные науки, положил начало русской школе физиологизма растений.
Учёный с мировой известностью, в 1890 г. избран членом-корреспондентом Петербургской АН. С 1920 г. депутат Моссовета.
↑ Биография
Отец, Аркадий Семёнович Тимирязев, дворянин, начальник в Санкт-Петербургском таможенном округе.
С помощью старшего брата Дмитрия узнал ботанику и химию. Подростком зарабатывал переводами английских газет и рассказов, выручая семью, которая жила бедно.
Тимирязев Климент Аркадьевич фото
↑ Личная жизнь
↑ Вклад в науку
Климента Аркадьевича утвердили материальность жизни, внесли в науку новые методы и факты, и надолго определили направления научных мыслей в области ботаники и физиологии растений.
↑ Что открыл Тимирязев
30 лет, изучая, как растениями преобразуются, с помощью света, вода и углекислый газ в органические вещества, Тимирязев действовал на них лучами разного цвета. В результате:
Пищевые цепочки начинаются с водорода, углерода и кислорода – составные части углекислого газа и воды. Эти вещества запасаются и разлагаются растением под действием света и, затем, становятся органическими веществами. Это и открыл Тимирязев, изучая процесс фотосинтеза.
Второе открытие связано со световым насыщением. Выполняя опыты, Тимирязев опроверг предположение о необходимости яркого света для растений. Яркость действует до границы, с переходом которой происходит интенсивное испарение влаги.
Третье открытие – о космической роли зелёных растений:
↑ Интересные факты
↑ Итоги
Трудами знаменитого учёного до сих пор пользуются опытные учёные для поисков правильных решений в сложных вопросах науки. Как человек, Климент Аркадьевич остаётся примером для молодого поколения.
ТИМИРЯЗЕВ, КЛИМЕНТ АРКАДЬЕВИЧ
ТИМИРЯЗЕВ, КЛИМЕНТ АРКАДЬЕВИЧ (1843–1920) – выдающийся русский ботаник и физиолог, исследователь процесса фотосинтеза, сторонник и популяризатор дарвинизма.
Родился 22 мая (3 июня) 1843 в Петербурге, в дворянской семье. Его родители, сами придерживающиеся республиканских взглядов, передали своим детям свободолюбие и демократические идеалы. К.А.Тимирязев получил прекрасное домашнее образование, позволившее ему в 1860 поступить на юридический факультет университета, с которого он вскоре перевелся на естественное отделение физико-математического факультета Петербургского университета.
Его юные годы были овеяны революционными идеями 60-х, которые высказывались Герценом, Чернышевским, Добролюбовым, Писаревым, что объясняет безоговорочное принятие ученым Октябрьской революции.
Среди его учителей в университете были ботаник-систематик А.Н.Бекетов и химик Д.И.Менделеев. О своих первых опытах над воздушным питанием растений К.А.Тимирязев сделал доклад в 1868 на I съезде естествоиспытателей в Петербурге. В этом докладе он уже тогда дал широкий план исследования фотосинтеза.
После окончания университета Тимирязев работал в лабораториях Франции у химика П.Э.Бертло и физиолога растений Ж.Б.Буссенго, и в Германии – у физиков Г.Р.Кирхгофа и Бунзена и у одного из создателей спектрального анализа, физиолога и физика Г.Л.Гельмгольца. Позже у него состоялась встреча с Ч.Дарвиным, чьим горячим сторонником Тимирязев был всю свою жизнь.
По возвращении из-за границы Тимирязев защитил в Петербургском университете диссертацию Спектральный анализ хлорофилла и начал преподавать в Москве в Петровской сельскохозяйственной академии, ныне носящей его имя. Позднее стал профессором Московского государственного университета, из которого ушел в отставку уже на склоне лет, в 1911.
Ученый приветствовал Октябрьскую революцию. Несмотря на возраст и тяжелую болезнь, он стал депутатом Московского Совета.
28 апреля 1920 К.А.Тимирязев скончался от воспаления легких.
Тимирязев всю свою жизнь работал над разрешением проблемы воздушного питания растений, или фотосинтеза.
Эта проблема далеко выходит за пределы физиологии растений, так как с фотосинтезом связано существование не только растений, но и всего животного мира. Мало того, в фотосинтезе растение берет и усваивает не только углекислоту воздуха, но и энергию солнечных лучей. Это дало право Тимирязеву говорить о космической роли растения как передатчика энергии солнца нашей планете.
В результате длительного изучения спектра поглощения у зеленого пигмента хлорофилла ученый установил, что наиболее интенсивно поглощаются красные и несколько слабее сине-фиолетовые лучи. Кроме того, он выяснил, что хлорофилл не только поглощает свет, но и химически участвует в самом процессе фотосинтеза и закон сохранения энергии распространяется и на процесс фотосинтеза, а следовательно и на всю живую природу. Большинство исследователей тех лет, в особенности немецкие ботаники Ю.Сакс и В.Пфефер, отрицали эту связь. Тимирязев показал, что они допустили ряд экспериментальных ошибок. Разработав методику очень точного исследования, К.А.Тимирязев установил, что только поглощаемые растением лучи производят работу, т.е. осуществляют фотосинтез. Зеленые лучи, например, не поглощаются хлорофиллом, и в этой части спектра фотосинтеза не происходит. Кроме того, он отметил, что существует прямая пропорциональная связь между количеством поглощенных лучей и произведенной работой. Иными словами, чем больше световой энергии поглощено хлорофиллом, тем интенсивнее идет фотосинтез. Хлорофилл больше всего поглощает красные лучи, поэтому в красных лучах фотосинтез идет интенсивнее, чем в синих или фиолетовых, которые поглощаются слабее. Наконец, Тимирязев доказал, что на фотосинтез затрачивается не вся поглощенная энергия, а лишь 1–3 ее процента.
Основные труды К.А.Тимирязева: Чарльз Дарвин и его учение; Жизнь растения; Исторический метод в биологии; Земледелие и физиология растений.
4.5.3. Космическая роль растений
Растения играют в жизни других организмов и в биосфере в целом очень важную роль:
хлорофилл растений выступает как посредник между Солнцем и Землей, выполняя на нашей планете космическую роль. Он поглощает и использует энергию солнечного света для синтеза органических веществ из неорганических
растения являются продуцентами органических веществ, которые потребляются другими организмами
растения – основной источник кислорода на Земле. Большинство существующих организмов дышат кислородом, выделенным растениями.
озоновый экран защищает Землю от избытка ультрафиолетового излучения, губительно действующего на организмы
растения и продукты их жизнедеятельности оказывают влияние на геохимическое строение Земли. Растительные отложения образуют такие полезные ископаемые, как уголь и торф.
Крупный вклад в изучение роли растений внесен великим русским биологом К. А. Тимирязевым. Он изучал количественную сторону фотосинтеза и показал, что синтез органического вещества в зеленых растениях происходит в полном соответствии с законом сохранения энергии. Именно поэтому фотосинтез наиболее интенсивно идет под действием красных лучей, т. е. в наиболее богатой энергией части солнечного спектра.
Растения, переводя солнечную энергию в потенциальную, химическую, создают колоссальное количество органических веществ. За счет этих веществ существуют все гетеротрофные организмы.
Таким образом, энергия, с которой связаны процессы жизнедеятельности всех организмов, это солнечная энергия. Энергия, «законсервированная» зелеными растениями много миллионов лет назад, хранится в ископаемых углях и используется человеком. Солнечная энергия перешла в почвенный гумус и, следовательно, принимает участие в почвообразовательных процессах.
К. А. Тимирязев первым подчеркнул космическую роль зеленых растений: «Растение – посредник между небом и землёю. Оно истинный Прометей, похитивший огонь с неба. Похищенный им луч солнца горит и в мерцающей лучине, и в ослепительной искре электричества. Луч солнца приводит в движение и чудовищный маховик гигантской паровой машины, и кисть художника, и перо поэта».
Работы К. А. Тимирязева по фотосинтезу сыграли существенную роль в борьбе с витализмом, в утверждении материалистического мировоззрения.
Тематические задания
А1. Растения для создания органических веществ используют процесс