Особое тело природы

Безоблачное тусклое небо, безжалостное солнце, трещины в сухой почве.

Страшное дыхание суховея крутит пыль на дороге, гонит колючие шары перекати-поля, гнет к земле сухую траву…

Серая, умирающая от жажды земля. Поникшие, посеревшие хлеба на полях. Горячая, сухая мгла, затянувшая горизонт. Пшеница с пустым колосом…

Год 1891-й, год страшного бедствия, постигшего Россию. Небывалая засуха опустошила весь юг страны. Смерть от голода угрожала десяткам тысяч крестьянских семей, и без того изнывавших под двойным гнетом помещиков и кулаков.

И раньше голод был частым гостем русской деревни. На тучных черноземах с каждым годом умножалось число вымирающих деревень. Но голод 1891 года был необычным. Он охватил огромную территорию — двадцать девять губерний.

Молитвы и крестные ходы не могли, конечно, напоить землю и предотвратить бедствия. И, как всегда в голодные годы, пустели деревни. Кто мог, искал спасения в бегстве. Но куда убежишь от голода? Голодная смерть настигала везде. Родители теряли детей, дети и жены — кормильцев.

Изо дня в день на раскаленную степь, на гибнущие хлеба падал с колоколен деревенских церквей унылый похоронный звон.

По-другому — звучно, басисто — гудели огромные соборные колокола в столице Российской империи Санкт-Петербурге. Под этот серебряный звон разодетые в шелк богатые барыни занимались благотворительностью — собирали медные пятаки в пользу голодающих. Нищенскими подачками пытались спасти от гибели миллионы людей.

Да, по правде сказать, что еще они могли делать, эти благотворители? Ведь царское правительство было равнодушно к судьбе народа, а официальная наука того времени провозглашала:

«Человек одинок перед лицом стихии. Не в наших силах управлять явлениями природы».

Но и тогда были люди, думавшие иначе.

«Наука не бессильна, — говорили они. — Засухи и суховеи, ветры и овраги, бури и метели — все эти враги нашего сельского хозяйства страшны нам лишь только потому, что мы не умеем владеть ими. Надо научиться управлять ими, и тогда они же будут работать нам на пользу».

Эти замечательные слова принадлежали профессору Петербургского университета Василию Васильевичу Докучаеву.

В дни, когда гул соборных колоколов, извещавших о народном бедствии, перекликался с перезвоном медяков в кружках благотворителей, сотни людей заполнили просторный зал Вольного экономического общества. Эта организация объединяла в те времена передовых ученых России. Знаменитые ученые — Менделеев, Тимирязев, Ковалевский, Костычев, Карпинский — приходили сюда, чтобы послушать Докучаева, познакомиться с выводами новой, созданной им науки — почвоведения.

И так смелы, так обоснованны были доводы лектора, что аудитория, захваченная ими, казалось, сама участвовала в единоборстве со стихией.

Вот он стоит на кафедре лектора. Высокий, широкоплечий русский богатырь в черном сюртуке. Правильные черты лица, словно отлитого из бронзы, длинная окладистая борода, высокий лоб.

Сын сельского священника, он должен был пойти дорогой отца. Об этом мечтали его родители. Но он не оправдал их надежд. Как только представилась возможность, Василий Докучаев бросил учение в духовной академии и поступил в университет. Здесь он увлекся естественными науками — химией, физикой, геологией. Его блестящие способности поражали профессоров, ему уже тогда предсказывали блестящую будущность.

И мало кто знал, с каким трудом доставались эти успехи.

Докучаев жил в крохотной каморке на далекой окраине Петербурга. Каждый день рано утром он отправлялся пешком в университет. Путь немалый — восемь километров. Но что делать, когда денег, добываемых уроками, не хватает даже на хлеб. Так и шагал он в любую погоду в рваных башмаках, надетых на босу ногу — и носки для бедного студента были недосягаемой роскошью.

Через несколько лет в тот же Петербургский университет поступил Владимир Галактионович Короленко, ставший впоследствии известным писателем. В одном из своих произведений он описывает жизнь бедных студентов того времени.

«Компания наша бедствовала. Незаметно, постепенно голод сказывался истощением: ноги ныли, лица бледнели, движения становились порой вялы, на лекциях внимание притуплялось. Над мозгом точно нависла какая-то завеса… За этот год нам удалось пообедать только пять раз».

Такую жизнь вел и Докучаев. Только богатая одаренность, невероятное упорство да крепкое здоровье помогли ему преодолеть все трудности и добиться успеха.

Сразу же по окончании университета Докучаев оказался в одном ряду с крупнейшими геологами страны. А занятия геологией привели его к изучению почвы.

И вот люди, составляющие цвет русской научной мысли, приходят в зал Вольного экономического общества, чтобы слушать лекции Докучаева.

А он бросает в зал слова, полные веры в силу науки, в могущество человеческого разума:

«Я убежден, — говорит он, — что в наших силах вернуть полям их былое плодородие. Надо только изучать явления природы во взаимосвязи, смело отказываться от привычных, но устарелых взглядов на причины засух, неурожаев и голода».

«Я убежден, — говорил В. В. Докучаев, — что в наших силах вернуть полям их былое плодородие!..»

Докучаев не был кабинетным ученым. К своим выводам он пришел в результате многочисленных экспедиций.

Не раз пересек он вдоль и поперек великую Русскую равнину. В летнюю жару и в лютую стужу пробирался он от одной деревни к другой, брал образцы почв, расспрашивая крестьян, внимательно прислушивался к голосу народной мудрости.

Он понимал: для того чтобы предотвратить любое стихийное бедствие, надо прежде установить его причины.

Почему, например, высыхают, оскудевают почвы степей?

Чтобы ответить на это, надо было знать, что такое почва. А науки о почве тогда еще не существовало.

Русские и иностранные ученые сходились в одном: «Почва — только рыхлый поверхностный слой земной коры, сложенный из частиц разрушенных горных пород».

Но так ли это?

Вот песчаные дюны на берегах Балтики. Мириады крошечных обломков камня, гонимых ветром. Но разве можно назвать почвой эти лишенные жизни пески?

А рядом, на стенах древней крепости, слой почвы толщиной более десяти сантиметров. Травы и даже кустарники гнездятся здесь.

Докучаев подсчитал: десять сантиметров почвы на стенах крепости наросло за семьсот семьдесят лет.

В. В. Докучаев подсчитал: десять сантиметров почвы, образовавшейся на стенах Староладожской крепости, наросло за семь с половиной столетий, (по рисунку В. В. Докучаева).

Почему за сотни и тысячи лет прибрежные пески не превратились в почву, остались по-прежнему безжизненными, а в таком, казалось бы, неподходящем месте, как каменные стены крепости, появился слой почвы, давший приют новой жизни?

Видимо, дело не только и не столько в том, из чего образовалась почва, а в том, как протекала ее история.

И Докучаев продолжает наблюдать, изучать, сопоставлять факты. Оказывается, мертвый каменный щебень до тех пор остается безжизненным, пока за дело не возьмутся микробы.

Именно они, эти крошечные обитатели страны невидимок, создали и создают почву на равнинах и плоскогорьях, в пустынях и на склонах гор. Почву, на которой зеленеют луга и колосится пшеница, шумят могучие хвойные леса и поднимаются дикие заросли тропических джунглей, цветут фруктовые сады и растут каучуковые деревья и хлопчатник, сахарный тростник и лен, финиковые пальмы и подсолнечник. Почву, которая, в конечном счете, поддерживает жизнь всех наземных животных и человека.

Перед мысленным взором Докучаева развернулась величественная картина постоянной и огромной по масштабам созидательной деятельности микроорганизмов.

Вот каменные осыпи — груда обломков известняковых или гранитных скал. Каждый обломок издали кажется совершенно гладким. Но присмотритесь — и вы увидите на ровной поверхности камня крошечные углубления, едва заметные трещины.

В каждое углубление, в каждую трещину попадает пыль, принесенная ветром. Вместе с пылью туда проникают и микробы. Десятками и сотнями собираются они в каменной «пещерке» и дожидаются лучших времен. Пройдет дождь, пыль в трещинах намокнет — и микробы тотчас начинают расти и размножаться. Они выделяют различные кислоты, которые растворяют и углубляют стенки их убежища.

Чем больше становится величина каменной «пещерки», тем больше может попасть в нее пыли и питательных веществ, необходимых микробам. Они размножаются еще быстрее, и еще больше становится трещина или углубление в камне.

Когда дождя долго нет, микробы голодают. Жизнь в них еле теплится. Но ведь раньше или позже капли дождя снова упадут на камень.

Так продолжается годы, десятилетия, века. Незаметно, но неуклонно микробы завершают работу, начатую солнцем, ветром и водой. Крошечные и нежные, они, словно невидимые гигантские жернова, перетирают в труху, в рухляк обломки самых крепких скал.

Мертвая природа «оживает». На поверхности камня появляется тончайшая бурая пленка — результат работы бактерий. Ученые называют ее «пустынным загаром». Это уже первый шаг в образовании почвы. Вместе с бактериями тут поселяются микроскопические водоросли и грибки. Они продолжают работу бактерий и теперь не только разрушают, но и преобразуют горную породу.

Ничто в мертвой природе не может разложить чистую глину — каолин. Но то, что не могут сделать ни вода, ни кислород, ни углекислота, делает обычная грибковая плесень. Она выделяет вещества, разрушающие даже глину.

Потом на рухляке поселятся лишайники — серые, сизые, черные, желтые. Невзыскательные, легко переносящие долгую засуху, они плотно прильнут к камню и будут продолжать дело своих предшественников — разрыхлять и разлагать горную породу.

Сделают свое дело лишайники и уступают место мхам. Зеленый бархатный ковер покрывает рухляк, появляется первая зелень на рождающейся почве.

Одна форма жизни сменяет другую на ранее бесплодных обломках камня. Но микробы остаются. Они продолжают жить и работать и под разноцветным покровом лишайников и под зеленым ковром мхов. Отмирают лишайники и мхи, а полчища бактерий разлагают их остатки на составные части, пригодные для питания других растений.

Все толще становится слой почвы, все больше в ней питательных веществ. И вот уже там, где был только мох, появляются травы. А за ними приходят кустарники.

Отмирая, они сами становятся пищей для микробов и превращаются в составную часть почвы.

Немало времени пройдет, много поколений микробов погибнет, много лишайников, мхов и трав сменят друг друга, прежде чем почва позволит укорениться даже самому маленькому деревцу. Но время это приходит.

Так было и на стенах старой крепости, где Василий Васильевич Докучаев нашел слой почвы. В разных местах — в трещинах, в промоинах крепостных стен — поселились микробы, потом лишайники и мхи. Они подготовили место для кустарников и молодых деревьев. Сильные корни кустарников и деревьев, проникая по трещинам, разрывая камни, проникали все глубже и глубже. И им деятельно помогали в этом сопровождающие их всюду микробы.

«Значит, — размышляет Докучаев, — ошибались ученые, которые считали почву размельченной горной породой. На самом деле все гораздо сложнее. Разве почва не образуется на границе живого и мертвого? Разве она не результат встречи и взаимодействия земли, воды, воздуха, растений и животных?»

Многие сотни опытов и исследований, которые он провел, неизменно отвечали на эти вопросы утвердительно.

И ученый делает вывод, поразивший воображение современников.

«Почва, — заявляет он, — это особое тело природы, созданное землей, водой, воздухом и различными организмами — живыми и мертвыми. Почва имеет историю. Она рождается, живет и развивается, как все живые организмы».

Горные породы, из которых образуется почва, имеют различный состав, и это не может не сказаться на составе будущей почвы.

В одном случае горные породы разрушаются в жарком, солнечном и сухом климате, в другом — в очень влажном или холодном. Одни условия благоприятны для развития микробов, лишайников, мхов и высших растений, другие нет. А это сказывается и на внешнем виде почвы, и на количестве питательных веществ в ней.

А раз так, то естественно было сделать еще два вывода.

Почва рождается не всегда и не везде одинаково. Ее образование может идти быстрее или медленней. Это зависит от состава горной породы и климата — температуры и влажности воздуха, — от микробов и растений, обитающих в данной местности.

Почвы в районах с различными природными условиями также должны быть разными по внешнему виду, составу и свойствам.

Это были лишь предположения. Чтобы они стали научной теорией, следовало найти доказательства, собрать сотни фактов, сопоставить их, проверить. Но Докучаев не сомневался, что доказательства найдутся.

«Возьмем в свидетели саму природу», — заявил он. И вновь отправился путешествовать по стране. На поезде, пароходе, в возке, верхом и пешком проехал и прошел он более десяти тысяч километров.

На это потребовались годы. Ведь нужно было побывать в самых глухих и бездорожных местах, останавливаться иной раз через каждый километр и рыть яму или, как говорят ученые, делать почвенный разрез.

Через каждый километр В. В. Докучаев делал почвенный разрез на глубину одного метра: слева — дерново-подзолистая почва; справа — чернозем.

О широте и размахе, с которыми Докучаев проводил изучение почв, говорят уже сами названия возглавляемых им экспедиций: Нижегородская, Полтавская, Смоленская, Кавказская, Крымская, Молдавская… Где только не побывал этот человек, полный неистощимой энергии! Он поднимался на высочайшие горы Кавказа, пересек Каспийское море и исследовал сыпучие песчаные барханы пустыни Кара-Кум.

И всюду он находил подтверждение своим выводам и предположениям.

Вот зона холодной тундры. Зима здесь суровая и длинная, лето короткое. Вода пропитывает верхние слои земли и не успевает испариться. В плотной, холодной почве мало воздуха. В такой почве микроорганизмы развиваются слабо, не могут разложить все органические остатки. И развитие почвы находится в зачаточном состоянии. На ней могут выжить только растения, приспособленные к суровым условиям севера: лишайники, мхи, некоторые мелкие кустарники.

Южнее — зона дремучих хвойных лесов. Здесь иные условия, иной растительный и животный мир. В почве много микробов, и процесс почвообразования заходит дальше, чем в тундре. Во влажной лесной подстилке бурно размножаются микроорганизмы, создающие бесцветные органические кислоты. Они вызывают образование так называемых подзолов — светло-серых почв, бедных питательными веществами.

Двигаясь дальше на юг, мы пересечем зону более древних серых лесостепных почв и попадем в необозримые черноземные степи.

Здесь теплое время года почти равно холодному. В рыхлую мелкозернистую черноземную почву легко проникают воздух, вода и тепло. Это содействует быстрому развитию трав и микробов. Микроскопические грибки и бактерии активно разлагают растительные остатки и накапливают в почве много питательных веществ. Черноземная почва — самая плодородная.

Еще южнее лежат каштановые почвы знойных типчаковых степей, а за ними — бурые почвы полупустыни. Чем дальше на юг от черноземных степей, тем почва все меньше отличается по цвету от горной породы, все меньше в ней микробов и питательных веществ. Если на севере развитие почвы задерживал мороз, то здесь этому развитию мешают жара и засуха.

Известно, что от экватора до полюса поверхность земного шара делят на различные климатические зоны: тропическую, подтропическую, умеренную и полярную. Каждой зоне соответствуют свои виды растений и животных, наиболее приспособленных к условиям этой зоны.

Так же и с почвой. Каждой климатической зоне соответствует своя почва, имеющая особый вид, состав и качество. Значит, так же как и климат, растительность и животные, почва подчиняется закону зональности. Она — часть единой и нераздельной природы.

Это было открытием, имеющим огромное значение для всего человечества.

Ведь только на почве можно выращивать нужные человеку растения, дающие продовольствие и сырье для промышленности. Только почва может дать корм сельскохозяйственным животным.

Почва кормит и одевает человека. Это знали, конечно, и раньше. Но как заставить почву давать большие урожаи?

Каждый земледелец решал этот вопрос по-своему. За многие тысячи лет человечество накопило немалый опыт возделывания и удобрения почвы. Но этот опыт был результатом таланта и случайных удач отдельных людей. Земледелие было искусством.

Благодаря Докучаеву, открывшему тайну образования и развития почв, можно было уже выбирать приемы земледелия сознательно, на научной основе. Земледелие из искусства стало наукой.

Еще при жизни Докучаева его открытия получили международное признание.

«Только благодаря русским ученым почвоведение превратилось в науку, обнимающую весь земной шар», — так говорили ученые всего мира.

А немецкие ученые на одном из международных научных конгрессов заявили:

«Придется теперь учиться русскому языку тем почвоведам, которые хотели бы стоять на современном научном уровне».

Каждой климатической зоне соответствует почва, имеющая особую историю, особые условия развития, состав и свойства. Отсюда напрашивался вывод, что даже проверенные на практике приемы земледелия, которые являются наилучшими для одной зоны, могут вовсе не годиться для другой.

Именно такой вывод и сделал сам Докучаев.

«Таежная лесная почва, — заявил он в одной из своих лекций, — одевает весь север Германии. Применительно к этой почве и создана западноевропейская агрономия.

А великая Россия вытянута от полярных стран чуть не до тропиков. Поэтому пора нашим агрономам и их руководителям — профессорам оставить нередко почти рабское следование заграничным указкам и учебникам, составленным для иной природы… Пора наконец приурочить и наше земледелие и наше скотоводство и лесоводство к различным почвенным зонам нашей родины».

Докучаев стремится на практике убедить всех в правильности этих выводов. Богатые почвы русских черноземных степей теряли плодородие, постоянные засухи приводили к неурожаям и голоду. Докучаев видит причину этого в неумелом ведении сельского хозяйства и предлагает план возвращения степям их былого плодородия.

С большим трудом удается ему организовать специальную экспедицию в Каменную степь. Здесь, на водоразделе между Волгой и Доном, он ставит опыты, которые подвели итог всей его жизни в науке.

Правда, царское правительство не дало возможности довести эти опыты до конца, но они не пропали бесследно.

Когда в наши дни мы видим в степях лесные полосы, защищающие поля от сухих ветров, плотины и водохранилища, склоны оврагов, укрепленные деревьями и кустарниками, или наблюдаем зимой за работами по снегозадержанию на полях, то каждый раз можем вспомнить имя первого русского почвоведа. Все это — меры, предложенные и проверенные им самим.

Василий Васильевич жил и работал в тяжелое время, когда передовые ученые не получали поддержки от правительства помещиков и капиталистов. Но все же не следует думать, что он был совсем одинок. Его окружало немало преданных учеников и последователей. Одновременно с ним изучением почвы занимался известный русский агроном Павел Андреевич Костычев. Сделанные им открытия, так же как и открытия Докучаева, составили основу современной науки о почве.

Последователи Докучаева — академики Василий Робертович Вильямс, Константин Дмитриевич Глинка, Владимир Иванович Вернадский, Дмитрий Николаевич Прянишников и другие русские и советские ученые дополнили и развили эту науку.

Сам Докучаев подробно описал историю почвы. Но он не успел завершить свой труд и поэтому не сказал, что будет с этими почвами в будущем.

Можно было сделать вывод, что почвы в различных зонах остаются неизменными. Именно такой вывод и поспешили сделать многие буржуазные ученые. И это разоружало человека в борьбе со стихийными силами природы.

И действительно, какой смысл орошать земли пустыни, останавливать и закреплять движущиеся пески, если они вечно были и всегда останутся бесплодными песками?

По-другому подошли к этому вопросу советские ученые. Они утверждали, что в природе нет покоя, что все в ней находится в постоянном движении и развитии. Это закон, из которого не может быть исключений. Значит, не может оставаться неизменной и почва.

Так оно и оказалось на самом деле. Советские почвоведы доказали, что почва не только различна в разных климатических зонах, но она, как растения и животные, постоянно изменяется и развивается.

Даже в холодной тундре, где на каменном рухляке поселяются микробы, лишайники и мхи, почва не остается неизменной. Живые существа из года в год разрыхляют и изменяют здесь горную породу, и состав почвы постоянно меняется.

Значит, развитие и изменение почв происходило не только в прошлом, оно происходит и в настоящее время. Только процесс этот протекает так медленно, что человек за свою короткую жизнь не может заметить эти изменения. А раз так, то при разумном вмешательстве человека можно замедлить или, наоборот, ускорить происходящие в почве процессы. Можно также придать развитию почвы другое, нужное человеку направление.

Можно, например, задержать движущиеся пески пустыни, посадить на них засухоустойчивые растения. А оросив почву пустынь, изменив условия ее развития, можно выращивать на ней такие растения, которые ранее могли произрастать в других, более влажных зонах.

Человек может задержать движущиеся пески пустыни, высевая на них саксаул.

Можно также осушить болота, которые всегда считались негодными, «бросовыми» землями. Тогда богатства, накопленные микробами в почве болот в виде питательных веществ, позволят получать высокие урожаи.

Нужно только знать законы образования и развития почв и обрабатывать почву не по одному шаблону, а применительно к условиям каждой почвенно-климатической зоны.

Есть древняя народная сказка о скатерти-самобранке. Досталась чудесная скатерть мужику-бедняку. Созвал он друзей-приятелей. «Вот как захотели они есть, мужик сказал: „Развернись!“ Вдруг скатерть развернулась, и на ней всяких закусок и напитков наставлено великое множество. И начали они пить, гулять, веселиться. А как все наелись-напились, мужик говорит: „Свернись!“ Скатерть свернулась».

А почва? Разве она не похожа на такую скатерть? Быть может, именно почва и подсказала древним земледельцам поэтическую мечту о скатерти-самобранке.

Тонким покровом одела почва нашу землю, как праздничная скатерть одевает обеденный стол. И, как скатерть-самобранка, она кормит все живые существа, населяющие землю. Каждый находит на ней яства по своему вкусу и желанию.

Беда в одном: не всегда и не везде почва одинаково щедра, не всегда и не везде обильны ее дары. Вот и родилась мечта о почве, которая, как скатерть-самобранка, по одному слову земледельца отдавала бы все свои сокровища.

Василий Васильевич Докучаев первым указал путь к осуществлению этой мечты.

Конечно, сказка и действительность — вещи разные. В действительности почвы не подчиняются никакому волшебному слову. Но мудрое слово науки может сделать труд земледельца сознательным и более продуктивным.

Всюду на склонах гор и в пустыне, на месте бывшего болота и в плодородной украинской степи — ученые тщательно изучают состав почв и происходящие в них процессы, и все полнее открывается перед человечеством огромная роль почвенных микроорганизмов.

В каждом кубическом сантиметре серой лесной почвы ученые нашли около миллиарда микробов. А в плодородной черноземной почве их было уже несколько миллиардов.

Конечно, каждый микроб очень мал и практически почти невесом. Если вес бактерии среднего размера обозначить цифрой, то она будет выглядеть так: 0,0000000004 миллиграмма.

Но когда попробовали подсчитать общий вес почвенных микроорганизмов, то даже специалисты были поражены. Общий вес микробов, живущих на одном гектаре плодородной почвы толщиной в тридцать сантиметров, равен нескольким тоннам.

Значит, изучать почву — это, прежде всего, познавать жизнь и потребность ее невидимых обитателей.

Так сошлись дороги двух различных отрядов ученых — почвоведов и микробиологов. Они сомкнули свои ряды и вместе двинулись вперед, по дорогам страны невидимок.

С неба на землю

Лазурная чаша летнего неба опрокинута над землей.

На земле лежат огромные зеркала в оправе изумрудной зелени. В них отражаются и небо, и белоснежные облака, и кружевное одеяние плакучих ив.

А подойдешь ближе и видишь: не зеркала это вовсе, а цепь прудов, таких чистых и ясных, что не найдешь здесь ни зеленого ковра ряски, ни матовой пленки сине-зеленых водорослей.

Вот дрогнула, зарябила поверхность воды. Бегут волны от решетчатого переплета невода. Сильные руки тянут сети, и уже видны плененные ими сытые рыбы, мечущиеся, бьющие хвостами.

Богатый улов! Зеркальные карпы отливают серебром, искрятся на солнце крупной чешуей.

А потом уйдут рыболовы, и опять все тихо, спокойно. Невозмутима поверхность прудов. Она вновь вбирает в себя голубизну неба и отражает бегущие в небе облачка…

Рыбоводные пруды — хорошее, доходное дело. Но лишь тогда, когда они окружены постоянным вниманием и уходом. Надо их чистить, заполнять только проточной водой и даже удобрять.

Приходит назначенный срок, и поверхность прудов бороздят лодки. В лодках — ящики с минеральными удобрениями: калийными и фосфорными солями. Рыбоводы черпаками-решетами выгребают из ящиков удобрения и высевают их прямо… в воду.

И тогда у неискушенного зрителя возникает вопрос: какой в этом смысл? Зачем топить в прудах ценные удобрения? Ведь их не будут есть рыбы?

Ответ на эти вопросы вы можете поискать в рыбоводных книжках. Или еще лучше — сами загляните в таинственный полусумрак водоема и понаблюдайте за жизнью его обитателей.

Слой рыхлого ила устилает дно водоема. Это остатки мелких водных обитателей. Миллиарды бактерий работают здесь днем и ночью. Они разлагают подводный ил на вещества, вновь пригодные для питания растений. И дно водоема покрывается подводными лугами. А в толще воды, в каждой ее капле, также живут бактерии и микроскопические зеленые водоросли.

Бактериями и водорослями питаются инфузории.

Инфузории попадут на обед рачкам-циклопам и другим мельчайшим жителям пресных вод.

За счет всей этой мелкоты и нагуливает вес рыба.

Значит, чем больше будет микроскопических водорослей, тем лучше будет себя чувствовать все остальное население пруда!

Водоросли — растения. И, как все зеленые растения, они сами готовят для себя питательные вещества. Для этого им необходимы свет солнца и различные минеральные соли, растворенные в воде.

В этом и заключается смысл удобрения рыбоводных прудов.

Минеральные удобрения топят в прудах не для того, чтобы ими кормилась рыба, хотя именно она и является единственной целью существования этих прудов. Минеральными солями подкармливают микроскопические водоросли, которые как будто бы никому не нужны и даже невидимы невооруженным глазом. Но водоросли — посредники между веществами неживой природы и всеми остальными обитателями водоема.

Подобная же взаимосвязь существует между почвенными микробами и наземными растениями. Микроорганизмы и здесь играют роль посредников. Без их помощи растения не смогли бы усваивать питательные вещества из почвы.

Все знают, что в почве есть перегной, что чем больше перегноя, тем почва лучше, плодородней.

Но что такое перегной и откуда он берется? Едва ли все сумеют правильно ответить на этот вопрос.

Пойдите как-нибудь в поле или в лес и посмотрите, что делается там в верхнем слое почвы.

В лесу земля покрыта толстым слоем хвои, шишек и мелких сучьев. Этот мягкий пружинистый лесной ковер называют лесной подстилкой.

Разройте ее немного. Под тонким слоем свежей, только что опавшей хвои вы увидите буроватый слой полуразложившихся иголок, шишек и веток. Некоторые из них уже распались на части. Копайте еще глубже. Здесь, в темно-буром слое подстилки, уже трудно найти отдельные части растений — они почти полностью разложились.

Теперь возьмем горсть этой бурой массы и проделаем маленький опыт.

Принесенную из леса бурую массу положим в стакан со слабым раствором соды, тщательно взболтаем, а потом дадим этой болтушке отстояться.

Мы увидим, как крупные частицы еще не разложившихся растительных тканей осядут на дно, а бесцветный ранее раствор соды станет бурым. Если эту бурую жидкость осторожно влить в другой стакан и прибавить к ней немного уксусной кислоты, то на дно выпадет хлопьевидный остаток, а жидкость вновь станет бесцветной. Осадок можно собрать и высушить в теплом месте. В результате мы получим темно-бурое, почти черное, блестящее вещество. Оно хрупко, легко растирается в порошок, хорошо горит и сгорает почти без остатка.

Это и есть чистый перегной.

Повсюду на поверхности земли, где есть хотя бы маленькая кучка хвои, листьев, стеблей или корней растений, микробы работают над превращением растительных остатков в перегной.

Правда, если растительные остатки очень сухи и лежат на воздухе, то перегноя может и не получиться: микробы разложат растительные ткани, и они истлеют, как бы сгорят на воздухе.

Но на кучу соломы, корней или листьев может упасть дождь. Или, как это было в лесной подстилке, остатки растений спрессуются в плотную, влажную массу. И тогда все пойдет по-иному.

Первыми за дело принимаются микроскопические грибки. Они быстро размножаются. Растительные остатки начинают темнеть, затем размягчаются и покрываются сверху белым налетом плесени — большими колониями грибков.

Проходит несколько дней, и плесневые грибки, сделав свое дело, уступают место бактериям. Армия за армией бросаются разные виды бактерий на растительные остатки. Один вид микробов подготавливает пищу и место обитания для другого. Но все вместе они делают одно дело.

Ткани растений разлагаются все сильнее. Пройдет немного времени, и на месте кучи листьев или корней остается только лужица темного жидкого вещества.

Это перегной. Он впитывается в почву, и она приобретает бурый цвет.

Но и в почве живут микробы. Их там еще больше, чем на поверхности земли. Они постоянно, днем и ночью, разлагают, превращают в перегной корни отмерших растений. И почва еще больше темнеет.

А новые корни живых растений ежегодно пронизывают почву во всех направлениях. Это излюбленное место обитания бактерий, которых называют корневыми. Поселяются они вблизи живых корней неспроста.

Корни добывают для растения воду и минеральные соли из почвы. Растворы минеральных солей поднимаются вверх по сосудам стебля. А навстречу к корням движутся органические вещества, созданные в листьях. Ведь корни не только добытчики — они сами растут и нуждаются в питании.

Избыток питательных веществ, попадающих из стебля в корни, постоянно просачивается в почву. Этим и пользуются корневые бактерии. Возле корней растений они находят не только удобную «жилплощадь», но и сытный «стол».

Корневые бактерии за лето много раз отмирают, сами попадают на обед другим микробам и таким образом пополняют запасы перегноя в почве.

Но корневые бактерии полезны не только этим. Они выделяют много клейкой слизи, которая смешивается с перегноем, и он приобретает замечательное свойство — склеивать частички почвы в мелкие комочки. Почва, как говорят, становится структурной.

Только такая мелкокомковатая почва может накапливать в себе запасы воды и питательных веществ, необходимых растениям. Она сложена из бесчисленного количества комочков размером с просяное зерно или чуть больше. И каждый комочек — это целый мирок, населенный различными бактериями. Когда ученые заглянули в этот мирок, они поняли один из главных секретов плодородия почвы.

Дело в том, что созданный микробами перегной еще не может служить пищей для растений. И тут, оказывается, нужны посредники — другие микробы, которые разлагают перегной на более простые соединения, растворимые в воде.

Перегной создают бактерии, которые не нуждаются в кислороде воздуха. А разложить его и превратить в пищу для растений могут только бактерии, работающие при доступе воздуха.

Создается как будто неразрешимое противоречие. Для того чтобы получить перегной, в почве не должно быть воздуха, а для того чтобы этот перегной усвоили растения, воздух нужен.

Это противоречие и разрешается в структурной мелкокомковатой почве.

В почвах, бедных перегноем, комочки легко распыляются, размываются водой, а воздух вытесняется.

Поэтому в бесструктурной, распыленной почве все поры заполняются или только воздухом, или только водой. В первом случае в такой почве могут жить лишь бактерии, разлагающие перегной, во втором — только те, что перегной создают.

А в структурной почве находят подходящие для себя условия и те и другие.

Структурная почва хорошо удерживает воду. Она пропитывает почвенные комочки и хранится там, словно в крошечных резервуарах. А воздух свободно проходит в бесчисленные промежутки между комочками. Здесь, на поверхности почвенных комочков, работают бактерии, разлагающие перегной. Внутри же комочков, где нет воздуха, находят пристанище бактерии, которые перегной создают.

Структурная (справа) и бесструктурная (слева) почвы.

Значит, в структурной почве одни виды бактерий постоянно готовят перегной, склеивающий частицы почвы, а другие с тем же постоянством превращают этот перегной в пищу для растений.

В почве может быть много перегноя, но растения будут голодать, если почва останется слишком плотной, не пригодной для жизни бактерий, разлагающих перегной.

Поэтому почву обрабатывают — рыхлят, вносят в нее навоз и другие удобрения.

Раньше думали, что удобрения нужны только растениям. Теперь стало ясно, что удобрения — это также подкормка для бактерий, которые создают в почве пищу для растений.

Или точнее: растения питаются не навозом, который дается в виде удобрения. Они питаются продуктами жизнедеятельности микроорганизмов, разлагающих этот навоз.

Микроскопические грибы и бактерии сопровождают растения в течение всей их жизни. Эта взаимосвязь сложилась очень давно. Со временем многие виды корневых бактерий успели специализироваться. Они поселяются лишь на корнях определенных растений и даже растений определенного возраста.

Есть бактерии, которые живут на корнях пшеницы только в период развития всходов, а другие — только в период молочной спелости.

Одни бактерии приспособились к жизни на корнях клевера, другие — земляники, третьи — картофеля.

На корнях дуба, граба, бука, хвойных деревьев и многих других высших растений поселяются микроскопические грибки. Иногда они развиваются в оболочке корней, но чаще окутывают корневую систему плотным грибным чехлом, от которого во все стороны отходят тонкие грибные нити.

Это так называемая микориза, или грибокорень. И действительно, нитевидные клетки грибка уходят далеко в почву и как бы дополняют корни растения-хозяина. С помощью микоризы растение всасывает воду и питательные вещества с гораздо большей площади, чем это могли бы сделать одни корни. При этом грибные нити не только подносят пищу к корням растения — они еще сами ее готовят, разлагая, подобно бактериям, сложные органические вещества на более простые и растворимые.

Микориза, или грибокорень: корешок дерева (срез его виден вверху) со всех сторон окутан чехлом тонких грибных нитей.

Взамен выполняемой ими «работы» грибы получают некоторые вещества, содержащиеся в корнях.

Каждый вид растения «дружит» только с определенным видом гриба. И «дружба» эта так прочна, что ни растения, ни грибы одни без других, развиваться не могут.

Вот почему при разведении леса в почву обычно вносят немного лесной земли, взятой из-под таких же пород деревьев. Вместе с этой землей переносятся и зародыши микоризы. Грибки быстро разрастаются, а молодые деревца с их помощью хорошо принимаются и растут.

Заражение почвы микоризой приобретает особенное значение в степной полосе. В почвах северной лесной зоны всегда много грибков, и микориза обычно сама образуется на корнях молодых деревьев. А в степях лесов давно уже нет. Нет там и зародышей грибков в почве. Поэтому, для того чтобы вырастить хорошие лесные полосы в степных районах, там под каждый сеянец вносят землю с зародышами грибка.

Некоторые ученые считают, что почвенные микроорганизмы имеют для растений то же значение, что и пищеварительная система для животных. Ведь животные получают пищу, которая непригодна для непосредственного усвоения телом. Эта пища предварительно перерабатывается в желудке и кишечнике. Под воздействием пищеварительных соков она превращается в вещества, которые могут усваиваться живыми клетками организма. Так же и в почве. Сложные химические соединения, накапливающиеся в почве, сами по себе для питания растений непригодны, но они перерабатываются микробами и тогда превращаются в пищу для растений.

Одни виды бактерий помогают растениям усваивать пищу из почвы и даже из воздуха. Другие обогащают почву новыми питательными веществами. Третьи очищают почву от корневых выделений и отмерших корней. Для микробов это прекрасная пища. А для растений — это отбросы непригодные и даже вредные. Если бы они накопились в почве в большом количестве, то задержали бы развитие растений.

При разложении органических остатков в почве иногда накапливается сероводород. Этот газ очень ядовит для растений. Но если в почве созданы подходящие условия для жизни серобактерий, то сероводород будет обезврежен. Серобактерии станут питаться ядовитым газом и превратят его в соединения серы, необходимой для питания растений.

Растения нуждаются в углекислом газе, который они используют для создания органических веществ. Но в воздухе углекислоты немного — всего три сотых процента. А растения могут усвоить в несколько раз больше.

Правда, советский ученый, академик A. Л. Курсанов доказал, что углекислоту растения получают не только через листья — из воздуха, но и через корни — из почвы. Однако через корни поступает не более двадцати пяти процентов углекислоты, необходимой растениям.

И вот оказалось, что добавочные порции углекислого газа растения получают также благодаря микроорганизмам.

Почва, как принято говорить, «дышит». Она постоянно выделяет много углекислоты. Это происходит благодаря жизнедеятельности микробов, которые выделяют углекислый газ.

Ученые установили, что почвенные бактерии «дышат» так энергично, что относительно к своему весу выделяют углекислого газа в восемьсот раз больше, чем человек. Зная, какое огромное число бактерий обитает обычно в почве, нетрудно понять, что почва действительно дышит, словно цельный живой организм.

Представьте себе поле хлопчатника. Рыхлая, удобренная, влажная почва — благоприятная среда для развития бактерий. Они выделяют много углекислого газа. Зеленые листья хлопчатника своей нижней стороной обращены к поверхности почвы. На этой стороне у листьев множество мельчайших щелей-устьиц. Когда устьица открываются, углекислый газ, идущий от земли, проникает через них внутрь листа. Так растения получают дополнительное углекислое питание. Углекислота, выделяемая почвенными микроорганизмами, — это своего рода газовое удобрение для растений.

На площади в один гектар почвенные микроорганизмы выделяют в год более семи миллионов литров углекислоты. Поэтому почва — один из основных источников, из которого пополняются запасы углекислого газа в воздухе.

Правда, не все почвенные микробы приносят пользу растениям. Есть в почве и вредные микроорганизмы. Одни вызывают заболевания растений, другие сводят на нет все то, что сделано полезными.

Ученые тщательно исследовали несколько сот видов нужных для человека растений и установили, что они подвержены многочисленным заболеваниям. И растения были бы бессильны против болезнетворных микробов, если бы тут к ним на помощь не приходили почвенные микроорганизмы.

В почве обитает беспощадный враг льна, хлебных злаков, хлопчатника, чайных кустов, сосны и многих других растений. Это микроскопический грибок фузариум. Нити этого страшного грибка извиваются в почве словно змеи, оплетают плесенью комочки почвы и повсюду отыскивают корни растений. Проникнув в корни, нити грибка быстро разрастаются и губят свою жертву.

Фузариум опустошил бы весь земной шар, если бы на его пути не стояли более сильные противники: возле корней растений живут бактерии, которые поедают и растворяют нити фузариума.

Ученые даже предполагают, что микроорганизмы-защитники выделяют вещества, которые играют для растений роль лекарств. Они всасываются корнями и помогают растениям бороться с заболеваниями.

Значит, для того чтобы растения хорошо росли и давали высокий урожай, надо, чтобы в почве как можно лучше размножались полезные почвенные микроорганизмы.

Полезные микробы создают почву, накапливают в ней питательные вещества, помогают растениям эти питательные вещества усвоить. А вредные микробы, наоборот, расхищают питательные вещества почвы или вновь переводят их в состояние, непригодное для питания растений.

Все зависит от того, какие микробы берут верх.

А это значит, что для получения высоких урожаев надо не только содействовать размножению полезных микроорганизмов, но и препятствовать развитию вредных. Давно известные и проверенные на практике приемы обработки почвы к этому, собственно, и направлены.

Весь труд земледельца предстал теперь в ином свете.

Тысячи лет люди пахали, бороновали, удобряли и поливали землю. Знали, как это надо делать, но не могли объяснить, почему.

Тысячи лет земледельцы поднимали свои глаза к небу, ожидая помощи сверхъестественных сил. Сколько молебнов отслужили они в наивной надежде вернуть былое плодородие истощенной почве!

А наука доказала, что именно здесь, в самой почве, и лежит секрет ее плодородия.

Почва — это особое, постоянно изменяющееся тело природы, в котором ни на минуту нет покоя. Почва насквозь проникнута живыми существами и сама порождает новую жизнь.

Чудесной скатертью-самобранкой лежит почва перед земледельцем. Всем хватит места за столом природы, накрытым этой скатертью, всех она оденет и накормит. Нужно только уметь с ней обращаться.

И самое главное: надо знать, как наилучшим образом использовать невидимую, но могущественную армию невидимок, обитающих в почве.

О маленькой буре и большом открытии

Весна 1889 года. Над Петербургом висит туман и моросит дождь, словно поздней осенью. Окна Института экспериментальной медицины выходят в старый парк Каменного острова. Сквозь потоки стекающих по стеклу дождевых капель видны ряды деревьев, выстроившиеся вдоль глухой улички петербургской окраины. Туманными ночами в парк проникает голубоватый свет редких газовых фонарей. Лужицы на дорожках парка отражают этот свет и, будто оловянные зеркала, подсвечивают снизу стволы деревьев, потемневшие от сырости.

Все это всем давно знакомо, и поэтому редко кто бросает взгляд на плачущие стекла больших окон.

Лишь в лаборатории микробиологии у окна подолгу простаивает человек, что-то пытливо высматривающий за серым пологом моросящего дождя.

Человек этот еще молод, худощав и строен. Русые волосы зачесаны назад, брови сосредоточенно сдвинуты над серыми глазами.

Это Сергей Николаевич Виноградский. Решение загадки серобактерий, открытие роли железобактерий и другие исследования создали ему громкое имя в науке.

А теперь он стоит на пороге нового открытия. Но оно упорно не дается в руки. Он снова и снова берется за свои пробирки и колбы, часами просиживает у микроскопа. А потом, убедившись в неудаче еще одного опыта, стоит на привычном месте у окна и размышляет.

И, как страницы невидимой книги, мелькают перед ним, сменяя друг друга, события и факты, которые, быть может, подскажут верный путь в стране невидимок.

Он видит: на открытой террасе богатой приморской виллы сидит тучный старик и пишет. Груда пергаментных свитков постепенно растет перед стариком. Все в древнем Риме знают и чтут этого старца — известного писателя и ученого Марка Теренция Варрона. Он немало видел, многое знает и на склоне своих дней спешит поделиться этими знаниями с потомством.

Где-то, на одном из бесчисленных пергаментных свитков, в перечне наблюдений за явлениями природы он сообщает о чудесном свойстве бобовых растений.

«Значит, — размышляет Виноградский, — еще в древние времена было известно, что бобовые растения — клевер, люцерна, горох, лупин, фасоль — хорошо растут даже на таких почвах, где другие растения дают плохие урожаи».

Причину этого объяснить в древности, конечно, не могли, но заметили, что если на малоурожайной почве росли хотя бы один год бобовые травы, то там можно уже выращивать другие растения и получать хорошие урожаи.

Плохая почва чудодейственным образом становилась хорошей. Это также было непонятно. Но этим свойством бобовых пользовались.

Знаменитый ученый и писатель древности Гай Плиний Старший почти всю жизнь писал многотомный труд о живой и мертвой природе. Он тоже не забыл упомянуть о бобовых и даже оставил рецепт, проверенный сотнями земледельцев на его родине: «Если после пшеницы сеять бобы, то можно повысить плодородие почвы».

Проходили века, слава бобовых продолжала жить, но знали о них не больше, чем люди древнего мира.

Только через две тысячи лет после Варрона и Плиния ученые впервые исследовали химический состав зеленых растений. При этом особенно много было найдено соединений железа, кальция, магния, фосфора, азота…

А когда почвоведы исследовали состав почв, то и там нашли все эти соли, только одних было больше, других меньше.

Все, конечно, понимали, что растения получают необходимые им соли из почвы при помощи корней. Но какие из этих солей более всего необходимы растениям? Это продолжало оставаться неясным. А между тем знание потребности растения в питательных веществах позволило бы управлять жизнью растений. Тогда ученые стали выращивать растения в растворах: одни растения в растворах, где были все соли, обнаруженные в растительных тканях, а другие — в растворах с теми же солями, но без какой-нибудь одной. Были проделаны сотни таких опытов с различными растениями.

И вот результат: чтобы растения хорошо развивались, им нужны почти все соли, имеющиеся в почве. Но есть и такие соли, без которых растения вообще существовать не могут. Особенно большое значение имеют минеральные соединения азота, — соли азотной кислоты, — так как азот входит в состав белков — главной составной части всех живых клеток и тканей.

Азота очень много в воздухе. Однако растения не могут усваивать газообразный азот. Рождаясь и живя в воздушном океане, три четверти веса которого составляет азот, растения все же погибнут, если в почве не будет растворимых соединений азота.

Опыты неизменно подтверждали это. Достаточно было добавить в почву немного азотных соединений, и растения развивались хорошо, давали большой урожай.

Откуда же пополняются запасы азота в почве? Ведь за долгую историю Земли растения должны были бы уже давно поглотить все его запасы.

Вот тут-то ученые и вспомнили древний рецепт с посевом бобовых растений. Оказалось, что там, где растут бобовые, содержание азота в почве не уменьшается, а, наоборот, увеличивается.

«Так вот оно что! — обрадовались агрономы. — Значит, именно бобовые растения накапливают азот в почве!»

Однако наука не терпит домыслов. Она требует фактов, только фактов. И ученые продолжали поиски. Исследователи взяли песок и прокалили его хорошенько на огне. Потом добавили в него все питательные вещества, кроме азота, и посеяли клевер с горохом. И что же? Бобовые растения не только не накопили азота, а сами погибли от азотного голода.

Решение загадки упорно не давалось в руки Виноградскому.

«Вот так штука! — развели руками те, кто еще недавно радовался разгадке тайны бобовых. — Выходит, что бобовые растения вовсе и не накапливают азота в почве».

Между тем исследования почв по-прежнему подтверждали: там, где растут бобовые растения, количество азота в почве не уменьшается, а увеличивается.

В чем же дело? Вместо того чтобы проясниться, вопрос еще больше запутался.

Помог решению этой загадки природы русский ботаник Михаил Степанович Воронин.

Ученый с мировым именем, он много лет занимался изучением микроскопических грибков и своими открытиями в этой области завоевал всеобщее признание.

Михаил Степанович Воронин тоже заинтересовался загадкой бобовых растений. Он обратил внимание, что на корнях этих растений всегда есть какие-то наросты, вроде маленьких клубеньков. Об их существовании знали и раньше, но не придавали им значения. А Воронин тщательно исследовал содержимое клубеньков и в 1866 году обнаружил, что они буквально набиты «одноклеточными живыми существами». Это были мелкие подвижные бактерии в виде палочек неправильной формы.

Слева — клубеньковые бактерии в первоначальном виде; справа увеличенные формы их после разрастания внутри клубеньков.

«Нет ли какой-то связи между этими бактериями и накоплением азота в почве? — подумали микробиологи. — Но как это проверить?»

Тогда за исследование клубеньков взялись химики. Они подтвердили, что бобовые растения накапливают азот в почве только в том случае, если на их корнях есть клубеньки. В прокаленной почве или песке, где нет никаких бактерий, клубеньки на корнях бобовых не образуются и азот в почве не накапливается. Но если прокаленную почву или песок «заразить» обычной почвой, то на корнях бобовых появляются клубеньки и начинается накапливание азота.

Значит, догадка была правильной. Именно клубеньковые бактерии накапливают азот в почве. Они внедряются в корневые волоски, размножаются там и проникают дальше в корень. Под влиянием бактерий, клетки корня разрастаются и образуют клубеньки.

Клубеньковые бактерии и бобовые растения — еще один пример взаимопомощи в природе. Бактерии усваивают азот непосредственно из воздуха и превращают его в вещества своего тела. Бобовые растения пользуются азотом, накопленным в теле бактерий, а последние в обмен берут из соков корня нужный им сахар.

Когда бобовые травы скашивают или они отмирают сами, то их корни вместе с клубеньками сгнивают. Тогда азотные соли, накопленные бактериями, остаются в почве и могут использоваться уже другими, не бобовыми растениями.

Различные виды клубеньков, наполненных бактериями, на корнях бобовых растений 1 — на горохе; 2 — на клевере; 3 — на сераделле; 4 — на люпине; 5 — на доннике.

Взаимосвязь между бобовыми растениями и клубеньковыми бактериями возникла, конечно, не вдруг, а сложилась в течение длительного времени. Различные виды клубеньковых бактерий приспособились к жизни на корнях разных бобовых растений. Одни клубеньковые бактерии живут на корнях клевера, другие — люцерны, третьи — люпина, четвертые — фасоли и т. д. А эти растения могут пользоваться услугами только «своих» клубеньковых бактерий.

Веками ломали люди голову над таинственной славой бобовых растений. Теперь поняли, что слава эта была заслуженной, но приобрели ее бобовые лишь благодаря «дружбе» с клубеньковыми бактериями.

Ученые сделали важное открытие. Однако оно еще не решило вопроса в целом. Ведь бобовые растения есть не везде. И там, где их нет, растения все же получают азот из почвы.

Откуда же он берется?

Поисками ответа на этот вопрос и занялся Сергей Николаевич Виноградский.

Вновь и вновь размышляет он над явлениями, которые давно известны, но все еще не объяснены наукой.

Много лет назад, в середине XVI столетия, корабли европейских путешественников и купцов стали все чаще приставать к берегам Индии, Китая и Южной Америки. Рассказывали потом, что в этих странах много залежей какой-то белой соли. Она лежит неглубоко в земле и похожа на пласты слежавшегося снега. Образцы этой соли привезли в Европу, и вскоре караваны судов отправились за ней в дальние страны. Белая соль, которую назвали селитрой, оказалась очень ценной — из нее можно было делать порох.

Но и в те давние времена далеко не все ученые думали над созданием новых взрывчатых веществ. Были и такие, что работали не ради истребления людей, а для их благополучия. И они обратили внимание на рассказы моряков, привозивших селитру. А моряки видели, что в местах, где лежит селитра, земля покрыта особенно богатой растительностью.

«Быть может, эта соль нужна для питания растениям? — предположили ученые. — Что, если испробовать ее для удобрения полей?»

И когда испробовали, то результаты превзошли все ожидания. С полей, удобренных селитрой, были сняты небывалые урожаи.

Еще больше кораблей стало отправляться ежегодно за океан за белой солью. Потом химики проверили состав селитры и объяснили, почему она повышает плодородие почвы. Селитра оказалась солью азотной кислоты, той самой, в которой больше всего нуждаются растения.

Откуда же берется селитра? Быть может, она выносится из глубоких недр земли водными потоками? Или выбрасывается вулканами?

Пока ученые спорили о происхождении селитры, корабли продолжали перевозить ее через моря и океаны. Чудесную «соль плодородия» выгружали в различных европейских портах. И доставка селитры обходилась так дорого, что ее часто не окупала прибавка в урожае. Получалось, как в известной русской пословице: «За морем телушка — полушка, да рубль перевоз».

Но разве селитра образуется лишь в заморских странах?

Сергей Николаевич Виноградский вспоминает кое-что другое: в России еще при Петре Первом умели добывать селитру на месте, без далеких экспедиций в страны Востока и Запада.

Возле Астрахани есть село Селитряное. Вот там-то в особых сараях — селитряницах — и изготовляли селитру. В сараи сваливали разные отбросы и навоз, смешанные с рыхлой землей и негашеной известью. Через некоторое время в кучах отбросов накапливалась селитра.

«Не проще ли всего предположить, — говорил себе Виноградский, — что селитра накапливается в результате жизнедеятельности микробов, разлагающих органические остатки?»

Собственно, к этой мысли пришли и другие ученые. Но, чтобы доказать правильность предположения, надо найти микроба, накапливающего селитру, а он остается неуловимым, хотя исследователи гоняются за ним вот уже двенадцать лет.

Было известно и другое: селитра накапливается только там, где в растворах или почве есть аммиак. Это бесцветный газ с резким, неприятным запахом. Вместе с водой он образует известный всем нашатырный спирт. Аммиак выделяется при гниении растительных и животных остатков и содержит много азота.

Ученые не раз повторяли один и тот же опыт. В жидкость с примесью аммиака бросали комочек земли. Когда в растворе размножались микробы, попавшие туда вместе с землей, то аммиак постепенно исчезал, а взамен него появлялась селитра. Тогда попробовали в жидкость с аммиаком бросить комочек земли, прогретой предварительно при температуре выше ста градусов. В этом случае микробы уже не размножались, а селитра не накапливалась. Но стоило к такой прогретой земле добавить хотя бы крошечный комочек свежей, как все шло по-прежнему: микробы бурно размножались, аммиак исчезал, а взамен появлялась селитра.

Можно ли было более убедительно доказать, что именно микробы накапливают селитру? Однако выделить таких микробов в чистом виде не удавалось.

Сергей Николаевич Виноградский десятки раз ставил этот опыт. Но как угадать, какой из целого полчища микробов, населяющих почву, «виновен» в превращении аммиака в селитру?

На поверхности жидкости с аммиаком обычно появляется тонкая пленка — скопление множества микробов. Виноградский отделил едва заметный кусочек пленки, перенес ее в свежую воду и разбавлял ее до тех пор, пока в каждой капле воды осталось не более одного микроба.

Оказалось, что пленку образовали микробы пяти разных видов. Все они хорошо размножались на поверхности питательного студня. Теперь оставалось только испытать каждый микроб в отдельности и таким образом найти тот, который накапливает селитру.

И вот проведено еще пять опытов. И еще столько же повторно. Но ни один из пяти выделенных микробов не накапливал селитры.

Получалось, что один вывод науки прямо противоречил другому. В первом случае было доказано, что именно микробы, живущие в почве, накапливают селитру. А из опыта Виноградского, наоборот, вытекало, что они этого делать не могут.

Нетерпеливый исследователь, пожалуй, отчаялся бы и махнул рукой на эту, казалось бы, неразрешимую загадку. Именно так и сделали многие.

Но не таким был Виноградский.

«Это был, — рассказывал потом его ученик, академик В. Л. Омелянский, — талантливый натуралист. В лабораторной работе он отличался большой ловкостью и находчивостью. Он избегал проторенных путей, где все существенное уже сделано, и предпочитал избирать новые, оригинальные темы для своих исследований…»

Вот почему неудачи первых попыток не только не разочаровали Виноградского, а наоборот, увлекли его трудностью задачи. Он придумывает все новые опыты и наконец обращает внимание на слизистый осадок, который образовался на дне сосуда, где была жидкость с аммиаком. В этом осадке Виноградский находит короткие палочковидные бактерии. На питательном студне, где так быстро размножаются и образуют колонии все другие микробы, эти палочки не проявляют даже признаков жизни. Для них совсем не годится пища, пригодная для других микробов.

Но, как только бактерии из слизистого осадка попадают в среду аммиака, они начинают размножаться и превращают аммиак в селитру. Значит, аммиак поддерживает жизнь этих бактерий. Они питаются аммиаком точно так, как серобактерии — сероводородом.

Загадка была решена, и вновь открытые бактерии получили название «нитрофицирующие», от латинского слова «нитрум» — селитра.

Бактерия-нитрификатор, найденная в почве С. Н. Виноградским; переводит аммиачные соли в соли азотной кислоты.

А в 1894 году в Москве собрался съезд ученых-естествоиспытателей. Все знаменитости присутствовали здесь. Вступительную речь сказал Климент Аркадьевич Тимирязев. Он же предоставил слово одному из основных докладчиков — Сергею Николаевичу Виноградскому.

«Не только зеленые растения могут жить за счет неорганической пищи, — сказал Виноградский. — Есть и среди микробов такие неприхотливые существа. Они отыскивают всякие отбросы, берут из них аммиак и углекислый газ и, питаясь этими веществами, проделывают огромную работу — создают селитру.

Там, где для этих микробов есть благоприятные условия, они могут накапливать огромные количества азота. Именно так образовались залежи селитры в Индии, Китае, в Америке».

А у нас, в Туркменской республике, есть большая Дурунская пещера. В ней живут десятки тысяч летучих мышей. Их помет постоянно разлагают бактерии. В результате образуются аммиак и аммиачные соли. А нитрофицирующие бактерии перерабатывают аммиачные соли в селитру. В Дурунской пещере накопилось так много селитры, что ее добывают для нужд промышленности и сельского хозяйства.

Нитрофицирующие бактерии живут повсюду. Будь то в поле, на огороде или в лесу — везде, где есть остатки растений и животных или навоз, внесенный в качестве удобрения, бактерии делают свое дело. В результате гниения выделяется аммиак, но он не исчезает: его перехватывают бактерии-нитрификаторы и превращают в селитру.

Проблема образования селитры в почве, казалось, была решена. Но сам же Виноградский усомнился в правильности своих выводов.

Для того чтобы могли образоваться залежи селитры, подобные тем, какие мы находили в Индии, Китае и Америке или Дурунской пещере, нужно не только длительное время, но и исключительные условия. В обычной же почве нитрифицирующие бактерии не могут накопить такое количество аммиака.

Простой подсчет показывает, что азота в органических остатках, попадающих в почву, недостаточно для покрытия потребностей растений. Ведь значительная часть селитры постоянно вымывается из почвы водой. Кроме того, в почве наряду с нитрифицирующими живут еще бактерии, которые не накапливают, а, наоборот, разлагают соединения азота. Азот при этом улетучивается в атмосферу и вновь становится недоступным для растений.

И все же растения почему-то не погибают от азотного голода. Остается предположить, что наряду с нитрификаторами в почве есть бактерии, которые способны усваивать азот из воздуха. К такому выводу и пришел Виноградский.

«Я не могу примириться с мыслью, — заявил он, — что существа, способные усваивать азот из воздуха, селятся только на корнях бобовых растений. Такие существа должны быть в почве, и их надо найти. Только тогда можно будет считать вопрос полностью решенным».

И Сергей Николаевич Виноградский предпринимает новое путешествие в страну невидимок.

Снова десятки и сотни опытов. Снова временный успех сменяется неудачей, разочарование — новым успехом.

«Если в почве есть микроорганизмы, способные усваивать азот из воздуха, — рассуждал Виноградский, — то они могут жить там, где совсем нет соединений азота».

И ученый приготовил питательный раствор, лишенный азотистых веществ, и опустил в него комочек садовой земли. Через несколько дней со дна стеклянной колбы с раствором начали выделяться пузырьки газа. Потом брожение усилилось, на поверхности жидкости в колбе разыгралась маленькая буря. А еще через несколько дней вся поверхность жидкости покрылась матовой пленкой микроорганизмов.

Виноградский понимал, конечно, что вместе с комочком земли он внес в колбу различных микробов. Для решения поставленной задачи следовало выделить азотоусваивающий микроб из многих тысяч других.

Но как это сделать?

И Сергей Николаевич нашел выход. Тончайшей платиновой иголкой, предварительно прокаленной на огне, он извлек крошечный комочек пленки из колбы.

Как ни мал был этот комочек, в нем все же были тысячи различных микробов. Всех этих микробов исследователь поместил в другую колбу, где был питательный раствор, также лишенный азотистых веществ.

Это была своего рода «военная хитрость», которая, по расчетам Виноградского, должна была принести ему успех. Он рассуждал примерно так:

«Большинство микробов, перенесенных в раствор, лишенный азотистых веществ, должно погибнуть от азотного голода. А микробы, которые способны усваивать азот из воздуха, выживут все. Значит, если многократно повторять этот опыт и переносить комочек бактериальной пленки последовательно из одной колбы в другую, то в результате должны остаться только азотоусваивающие микробы».

Хитрость удалась. Виноградский выделил микроба и назвал его «клостридиум». Это были бактерии овальной формы, свободно живущие в почве возле корней растений и усваивающие газообразный азот.

Бактерия, усваивающая из воздуха азот, открыта С. Н. Виноградским и названа им «клостридиум пастерианум» (увеличение в 1000 раз).

Так маленькая буря в лабораторной колбе подсказала ученому путь к большому открытию.

А несколько позже, в 1901 году, голландский ученый Мартин Бейеринк, применив методику Виноградского, нашел в почве еще одного азотоусваивающего микроба и назвал его «азотобактер». Оказалось, что свободно живущие азотоусваивающие бактерии могут за лето накопить до пятидесяти килограммов азота на каждом гектаре почвы.

Но предел ли это?

Ведь если научиться управлять деятельностью азотоусваивающих бактерий, то они, быть может, смогут «работать» еще продуктивнее? Тогда не нужно будет перевозить удобрения на далекие расстояния. Соль плодородия будет создаваться на месте в таком количестве, в каком это необходимо растениям.

Мысль эта была так заманчива, что уже сотни ученых в различных странах занялись исследованием нитрофицирующих и азотоусваивающих микроорганизмов. С каждым годом все более прояснялась картина происходящих в почве явлений.

Благодаря микробам в почве совершается постоянный круговорот азота. На каждом этапе этого круговорота, словно на отдельных участках конвейера, работают разные микроорганизмы.

Начинается с того, что отмершие растения и животные попадают в распоряжение грибов и гнилостных бактерий. В результате гниения образуется аммиак, который под влиянием нитрофицирующих бактерий превращается в соли азотной кислоты — селитру.

Селитра потребляется растениями, но может также попасть на «обеденный стол» вредным бактериям, разлагающим азотнокислые соли. В таком случае из селитры вновь выделится газообразный азот. Но и он не весь будет потерян. Клубеньковые и свободно живущие в почве азотоусваивающие бактерии перехватят этот азот и вновь превратят его в азотные соединения, пригодные для питания растений.

Подобные сложные превращения происходят в почве и с другими веществами, необходимыми растениям: фосфором, серой, железом, углеродом, кальцием, калием, магнием… Кругооборот каждого вещества «обслуживает» группа особых микробов. А все вместе они придают почве то замечательное свойство, которое мы называем плодородием.

Познание богатого микроскопического населения почвы, многообразных и сложных процессов, совершающихся там, — все это потребовало усилий многих ученых, специальных знаний. Из армии исследователей страны невидимок выделился особый отряд, родилась новая отрасль науки — почвенная микробиология.

Основателем этой науки по праву считается русский ученый Сергей Николаевич Виноградский. А его последователи, русские и советские ученые, вписали в историю молодой науки новые замечательные страницы.