В почве обитают и так называемые «свободно живущие», то есть не связанные с корневой системой определенного растения, микроорганизмы. Однако их «заводская производительность» — их способность усваивать азот атмосферы и переводить его в соединения, доступные всем культурам, — значительно меньше, чем у клубеньковых бактерий.
Вот отчего такое большое значение имеет производство. азотных удобрений химическим путем.
Более шестидесяти лет назад за счет окисления азота воздуха кислородом впервые было получено искусственное азотное удобрение — кальциевая селитра. Но это настолько «энергоемкий» процесс, что подобные производства можно было организовывать только там, где очень дешева электроэнергия. Поначалу для этой цели был использован электрический ток, вырабатываемый гидростанциями, поставленными вблизи водопадов в Норвегии и в районе Ниагары.
Изобретение синтеза аммиака, спасшее во время первой мировой войны Германию, отрезанную от природных источников азота, сделало азотные удобрения значительно более доступными, хотя заводская химия пока что еще сильно отстает от природной. Синтез аммиака — это процесс связывания, химического соединения азота воздуха с водородом. Преодолеть инертность азота нелегко. В заводских установках для этого применяются очень большие давления, высокие температуры и специальные «посредники» — катализаторы. Клубеньковые бактерии ту же самую работу производят при атмосферном давлении и температурах летнего дня. Воспроизведение этих процессов в больших масштабах — заманчивая проблема техники будущего. Но как бы ни отставало заводское производство аммиака от природы, единица азота в аммиачной форме оказалась в несколько раз дешевле такой же единицы, но заключенной в селитре. Научившись правильно использовать дешевый аммиачный азот, сельское хозяйство могло бы извлечь отсюда большую выгоду.
Но на практике искусственное азотное питание растений наталкивалось на множество трудностей и загадок. Различные минеральные соединения азота — аммиачные, в которых азот связан с водородом, или нитратные, в которых тот же азот связан с кислородом, — действуют совершенно по-разному на разные растения и даже на одни и те же растения, но в разном возрасте или на разной почве.
Вот эту-то реальную сложность взаимодействия растений и внешней среды и стремился раскрыть Прянишников. Поразительно современно звучат мысли, которыми он руководствовался при изучении проблемы азотного питания растения. Они непосредственно перекликаются с ведущей идеей советской биологической науки, снова и снова со всей силой подчеркнутой в недавних решениях партии и правительства.
Первая из этих «руководящих мыслей», которым Прянишников придавал «и более общее значение», касается «тесной взаимной связи между внешними условиями питания и внутренними процессами обмена веществ в растениях».
Прянишников неоднократно уточнял и развивал это положение и высказывал его с такой определенностью, что можно лишь удивляться тому, как часто оно впоследствии повторялось от имени других биологов без ссылки на первоисточник. Поэтому мы надеемся, что читатель не посетует на большую выдержку из высказываний на этот счет Прянишникова. Надо же хотя и с запозданием, но до конца выяснить давнее недоразумение. И здесь это сделать уместнее, чем где бы то ни было. Так вот его точные слова.
«Внутреннее состояние растения, направление и интенсивность процессов обмена веществ в нем, — писал Дмитрий Николаевич, — в значительной степени определяет его отношение к условиям внешней среды, способность растения использовать тот или другой источник питания, притекающий извне. С другой стороны, изменение условий внешней среды, например формы или интенсивности азотного питания, соотношения и концентрации других элементов, способно оказать глубокое влияние на характер обмена веществ внутри растения. Только на пути познания этой взаимной связи и обусловленности между внутренним состоянием организма и внешней средой мы можем получить правильное представление о значении условий питания для жизни растения и надежное теоретическое обоснование таких приемов воздействия на растение, которые имеют целью изменять не только высоту урожая, но и его химический состав».
Как часто впоследствии противники Прянишникова повторяли эту великолепную диалектическую формулу о взаимосвязи организма и среды. И беда не в том, что они ее повторяли, — истина нуждается в повторениях! Они вынули из нее живую душу, ее конкретное биохимическое содержание, ибо истина всегда конкретна, а утратив это драгоценное свойство предметности, она вырождается в хилую абстракцию.
В свете прянишниковских идей и многолетней работы исследователей его школы учение об азотном питании растений и животных приобрело большую цельность и законченность.
Вскоре после первых своих удач в этой области сам Дмитрий Николаевич Прянишников провел со своими учениками серию опытов с питанием растений азотнокислым аммонием, который теперь принято называть также аммиачной селитрой. При этом прояснилось исключительно важное обстоятельство, а именно то, что положительно заряженный ион — катион — аммония поступает в растение гораздо быстрее, чем отрицательно заряженный ион — анион — азотной кислоты (эти две составные части аммиачной селитры разделяются в растворе).
Этот вывод тоже полностью расходился с господствовавшими воззрениями. Химики относили азотнокислый аммоний к числу нейтральных солей; считалось, что обе его части — ион аммония и ион нитратный — поглощаются растениями в равной мере. При этом упустили самую малость: спросить само растение. А когда об этом позаботился Прянишников, неизменно выступавший во всех этих работах как настоящий агробиолог, оно ему немедленно ответило. Азотнокислый аммоний оказался физиологически кислой солью, поскольку растение поглощало ионы аммония быстрее, чем нитратные ионы. А присоединяя к себе ион водорода, которого в почве предостаточно, нитратный ион образует азотную кислоту, которая дополнительно подкисляет почвенный раствор.
Но, может быть, в этом повинны бактерии, которые нитрифицируют ион аммония, то есть превращают его в азотную кислоту.
И это возможное опровержение начальной догадки было проверено. Физиологическая кислотность азотнокислого аммония отчетливо проявлялась в столь короткое время, в течение которого биологическая нитрификация не могла успеть сыграть сколько-нибудь значительной роли. И уж вовсе была исключена возможность участия бактерий при проведении экспериментов в водных культурах.
(adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
