Термин «гидропоника» вошёл в нашу жизнь с лёгкой руки Уильяма Фредерика Герике, учёного из Калифорнийского университета в Беркли. В 1929 году он начал экспериментировать с питательными растворами для производства сельскохозяйственных культур и произвёл фурор, вырастив у себя во дворе лозы томатов высотой более семи метров, вообще не используя при этом почву.
Как развивался революционный метод выращивания, кто на самом деле придумал слово «гидропоника» и почему PR — двигатель прогресса, читайте в нашем историческом обзоре событий почти столетней давности.
Трудоёмкий процесс проб и ошибок
В конце XIX и начале XX веков наука и техника стремительно развивались. В это время мир увидел радио, автомобиль, камеру, движущиеся изображения и другое. Однако популяризация выращивания растений в воде шла медленно. Большая часть ограниченных исследований того времени в основном лишь уточняла список элементов, необходимых для роста растений без почвы, путём трудоёмкого процесса проб, ошибок и исключений. Впрочем, в дальнейшем эксперименты в области методов культивирования стали набирать обороты.
В 1906 году учёный Бертон Эдвард Ливингстон опубликовал в журнале Мир растений статью «Простой метод экспериментов с водными культурами», в которой описал «…метод изучения питательных или стимулирующих свойств различных веществ». В том же году в Ботанической газете появилась статья «Влияние некоторых твёрдых веществ на рост черенков в водных культурах», написанная Дж. Ф. Бризилом из Чикагского университета. Однако оба этих материала были адресованы исключительно специалистам, что было отмечено даже в рецензии на статью Бризила: «…в ней очень мало внимания уделяется читателю».
Изучая эти и следующие за ними публикации, мы можем проследить за тем, как исследователи, сами того не осознавая, накапливали знания, которые в будущем лягут в основу того, что мы называем гидропоникой. В ноябре 1908 года Дж. Дж. Скиннер опубликовал в Мире растений статью «Метод водной культуры для экспериментов с картофелем». В 1913 году Ботаническая газета напечатала исследование Конрада Хоффмана из университета Висконсина о преимуществах использования парафиновых блоков для выращивания рассады в жидких культуральных растворах (конструкции из других материалов могли добавить растворимые соединения в раствор). А в 1914 году У. Э. Тоттингем, тоже из Висконсинского университета, опубликовал в Physiological Researches статью «Количественное химико-физиологическое исследование питательных растворов для культур растений», в которой доказывал «избирательное поглощение ионов, а не полных солей» и подчеркивал важность баланса между различными элементами в питательном растворе.
В 1915 году Джон В. Шайв опубликовал работу «Трёхсолевой питательный раствор для растений» с результатами испытаний 84 питательных растворов, из которой следовало, что формула Тоттингема превосходит считавшийся флагманом четырёхсолевой питательный раствор, разработанный немецким химиком Иоганном Кнопом во второй половине XIX века. Ещё через три года Б. Е. Ливингстон и У. Э. Тоттингем вместе опубликовали статью «Новый трёхсолевой питательный раствор для культур растений».
Таким образом, к 1920-м годам учёные сосредоточили своё внимание на питательных растворах, и исследования в этой области стали вестись наиболее активно.
Деннис Хогланд и его формула питательного раствора
На исследовательской станции Калифорнийского университета изучением водных культур и питательных растворов занимались несколько человек. Среди них был Деннис Роберт Хогланд, который начал здесь свою карьеру учёного в 1913 году и проработал до 1949 года, вплоть до своей смерти.
Хогланд окончательно установил, что поглощение минералов растениями — это не только физиологический, но и обменный процесс, определяемый осмосом, проницаемостью и так далее. В ходе исследований Хогланд выращивал множество видов растений с помощью собственной формулы питательного раствора, которая на десятилетия вперёд станет стандартом для всего мира. Но сам Хогланд всегда считал, что этот раствор — ещё не конец дела. Для него не существовало понятия «лучший» питательный раствор, он понимал, что важно корректировать растворы в зависимости условий окружающей среды и вида растений.
Работы Хогланда позднее внесли большой вклад в понимание взаимосвязи уровня pH с развитием растений, выращенных в питательных растворах, и показали, насколько важен свободный кислород вокруг корневой системы. Кроме того, его исследования сыграли важную роль в определении питательных элементов для растений дополнительно к тем десяти, о которых уже было известно к 1920 году.
Двести слов Уильяма Герике
В том же Калифорнийском университете с 1912 года работал младший физиолог растений по имени Уильям Фредерик Герике. До этого он учился в университете Небраски, сельскохозяйственном колледже штата Айова и университете Джона Хопкинса в Балтиморе. В 1922 году в журнале Science Герике опубликовал статью «Эксперименты с водными культурами», где сравнил урожайность пшеницы в зависимости от того, какой минеральный раствор используется — сбалансированный или подобранный под конкретную фазу роста растения.
В течение следующего десятилетия Герике продолжал свои исследования в университете, в основном занимаясь изучением зерновых — включая пшеницу и рис. Во второй половине 1920-х годов он опубликовал исследования «Потребности пшеницы в соли на разных фазах роста» и «Адаптация риса к сорока векам земледелия». В 1930 году вышла его статья под названием «Чрезмерный налог на почву. Плодородие за счёт растениеводства на бедных землях».
Большое внимание привлекла короткая — всего на 200 слов — статья Герике в декабрьском выпуске Американского журнала ботаники за 1929 год под названием «Аквакультура: средство выращивания сельскохозяйственных культур». В ней Герике в самых простых выражениях описал, как вырастил в специальных резервуарах несколько разных видов цветочных, овощных и полевых растений. «Полученные результаты потребовали серьёзного рассмотрения этого метода для производства некоторых культур, выращиваемых в интенсивных масштабах», — писал он. Эту статью часто называют первой, в которой было привлечено внимание к коммерческому потенциалу беспочвенного растениеводства.
Однако на самом деле публичные заявления о работе Герике с беспочвенным выращиванием растений появились немного раньше: он не только был одарённым учёным, но ещё и прекрасно понимал силу прессы в продвижении идей.
Пищевые таблетки и искусство заголовков
1 апреля 1928 года газета The San Bernadino County Sun опубликовала короткую статью под названием «Пищевые таблетки для выращивания растений в воде — утверждение профессора». В этой статье Герике говорил, что будущий садовник сможет выращивать овощи и цветы в простых кувшинах с водой, в которую добавлены «пищевые таблетки» — капсулы, содержащие комбинации семи основных питательных веществ для растений.
В конце апреля того же года издание Associated Press распространило несколько статей, в которых Герике утверждал, что «цветы, полученные беспочвенным методом, более крепкие, имеют более нежную окраску и менее подвержены плесени, чем те, которые выращены в обычных условиях». Заголовки кричали: «Выращивание растений в воде: химикаты лучше, чем почва, говорит эксперт» и «Можно выращивать растения без почвы!»
Месяцем позже алабамский журнал The Anniston Star и калифорнийский Santa Ana Register тоже рассказали об исследованиях Герике, а на первый план выдвинули его работу по выращиванию растений при искусственном освещении.
Под заголовками «Растения растут без солнца и почвы» и «Химические вещества заменяют землю» рассказывалось не только о пилюлях для растений, но и о том, как Герике использует батарею аргоновых ламп мощностью 300 свечей для выращивания пшеницы. В статьях утверждалось, что освещение оставалось включённым в течение 16 часов в день, вызывая быстрый рост, а удвоение количества источников света могло ускорить рост ещё в четыре раза. «Эксперимент доказал, что все солнечные лучи, необходимые для роста растений, присутствовали в электрических бликах», — говорилось в статьях.
29 июня 1928 года Герике объявил, что продемонстрирует свои методы выращивания растений без почвы во время лекционного турне по Франции, Швеции, Британии, Германии, Австрии и Голландии. В декабре он вернулся обратно в Беркли и сказал, что «…планирует продолжать свою работу над искусственным питанием растений до тех пор, пока не будут завершены все этапы исследования и не будет разработана система для коммерческих производителей».
Пять тысяч экспериментов на пути к признанию
В течение следующего 1929 года Герике практически не отсвечивал — его работы получали очень мало внимания в прессе. Но всё изменилось ближе к концу года, когда в чрезвычайно популярном в то время журнале Popular Science Monthly появилась четырёхстраничная статья «Растительные таблетки выращивают огромные урожаи».
В ней говорилось, что «…благодаря использованию химической “таблетки для растений” зерновые и овощные культуры теперь могут расти в пустынях: в условиях жары, засушливой почвы и недостатка воды», и что это открытие было бы невозможно, если бы не 5000 открытий, проведённых за последние 5 лет.
В статье были приведены конкретные результаты экспериментов Герике: стебли спаржи, выращенной с помощью его метода, были толще почти в два раза; вдвое увеличился и размер картофеля; а урожай томатов был выше на 40%. Опыты с пшеницей, хлопком, табаком и капустой показали аналогичные результаты, кроме того, хлопок, выращенный в воде, можно было собирать раньше.
Далее говорилось: «…исходя из этих результатов, доктор Герике и его помощники при поддержке Калифорнийского университета начали эксперименты по выращиванию продовольственных культур в резервуарах, чтобы рассчитать затраты на такое производство в промышленных масштабах». Приводилось множество примеров достигнутых экономических и производственных выгод, а также предлагались убедительные размышления о потенциале выращивания продовольствия в районах мира, где в настоящее время это недостижимо.
Статья заканчивается словами Герике: «…площадь, составляющая менее четверти площади, которая во времена моего отрочества кормила нашу семью, никогда не могла бы производить разнообразные, качественные и ценные продукты в достаточном количестве. Между прочим, требуемый труд будет составлять лишь малую часть того, что необходимо для надлежащей обработки почвы. Мне кажется, что в этом и заключается величайшая ценность пяти лет экспериментов, которые мы проводим — в том, что миллионы людей смогут питать растения водой, а не выращивать их в почве, которая уже не способна давать ничего, кроме кактусов или инжира».
Несмотря на популярность, пришедшую после публикации этой статьи, Герике предстояло ещё много работы, чтобы воплотить свои идеи в жизнь. Он решил сосредоточить свои усилия на практическом применении своих исследований и 27 июня 1933 года получил патент США на «Удобрение для выращивания растений в воде». Вскоре после этого он начал устанавливать своё оборудование в калифорнийских теплицах и организовывать сельскохозяйственные исследовательские станции в других частях страны.
В начале 1936 года знаменитый изобретатель и фотограф Артур Пиллсбери, один из первых энтузиастов водной культуры, посетил доктора Герике и снял фильм, демонстрирующий феноменальные результаты экспериментов.
Герике начал рекламную кампанию, которая включала живые демонстрации и выступления, на которых он показывал этот фильм, чтобы вызвать дополнительный интерес к своим открытиям, которые, как он считал, произведут революцию в сельском хозяйстве.
Гидропоника выходит на сцену
24 сентября 1936 года газета Corvallis Gazette-Times в Орегоне сообщила, что Герике установил систему резервуаров на крыше консервного завода Джорджа Брема из Сиэтла. В статье говорится: «…этот резервуар для культивирования обозначен как гидропоника». Похоже, это является первым случаем упоминания термина «гидропоника» в прессе.
Благодаря силе изображения и преувеличенным утверждениям, которые пресса слишком охотно распространяла, статьи с фотографиями работ Герике вышли за пределы США и распространились по всему миру — влоть до Австралии и Японии. Наряду с этим в редакции приходило множество запросов на дополнительную информацию о новом, захватывающем методе ведения сельского хозяйства. Герике поначалу не одобрял эти запросы, заявляя, что они отвлекают его от работы и мало что дают, и, со слов журналистов, «решительно отказывался обеспечить доступ к своей системе».
В этот же период Герике искал уникальное, актуальное и запоминающееся название для своей новой сельскохозяйственной техники. Он говорил, что его работа «…может рассматриваться как рождение нового искусства и, возможно, новой науки, которая должна быть обозначена особым именем». Опираясь на свою первую статью 1929 года по этой теме, предложил термин «аквакультура».
Однако Американская рыбная культурная ассоциация использовала этот термин для описания разведения рыб ещё в конце 1800-х годов. И хотя Герике приписывают изобретение термина «гидропоника» в качестве альтернативы, на самом деле он придумал его не сам. Эта честь досталась его коллеге, доктору Уильяму Альберту Сетчеллу, профессору ботаники из Калифорнийского университета, который предположил, что этот термин соответствует требованиям Герике: «гидропоника происходит от греческого hydor (вода) и ponos (труд) и сравнима с геопоникой, которой когда-то обозначали сельское хозяйство. Это отвечает требованиям филологов, это легко произносится».
12 февраля 1937 года термин «гидропоника» был впервые представлен научному сообществу в очередном выпуске журнале Science «для обозначения выращивания овощей, цветов и фруктов без почвы, в резервуарах с подогретой, удобрённой водой». Там же говорилось, что «новое название предложено создателем этой системы, профессором В. Ф. Герике из Калифорнийского университета».