История в лицах: трое российских учёных, изменивших растениеводство

Сегодня мы расскажем вам о замечательных ученых, чьи открытия стали основой технологического прорыва в сфере растениеводства и прочно вошли в нашу повседневную жизнь.

Три исторические личности, три важных прорыва — первая гидропонная теплица в России, изобретение светодиода и первые эксперименты с искусственным освещением для растений. Когда-то эти привычные для современных сити-фермеров вещи были чем-то неизведанным и фантастическим.

Климент Аркадьевич Тимирязев (1843–1920 гг.) — русский ученый, специалист по физиологии растений, исследователь фотосинтеза, дарвинист, популяризатор и историк науки.

Главные исследования Тимирязева по физиологии растений касались изучения процесса фотосинтеза. До него было известно, что на свету растения преобразуют углекислый газ и воду в органические вещества. Но у ученых не было понимания, как происходит этот процесс. Чтобы наконец-то разобраться в этом, Тимирязев направлял на растения свет, который пропускал через цветные жидкости. В результате экспериментов он установил, что красные и синие лучи поглощаются лучше, чем жёлтые, и от этого зависит интенсивность разложения углекислоты. Но главное — именно Тимирязев понял, что свет усваивается благодаря хлорофиллу, который придаёт растениям зеленую окраску.

В начале 1870-х он первый ввел в России опыты культивирования растений в искусственных почвах. Для проведения исследований в этой области в 1872 году была построена специальная теплица на территории Петровской земледельческой академии. Теплица представляла собой вегетационный домик для культуры растений в сосудах. Это была первая в России и третья в мире научно оснащенная теплица. Позже, в 1896 году, такая же теплица была устроена Тимирязевым на Всероссийской выставке в Нижнем Новгороде.

Теплицы, особенно с искусственным освещением, представлялись ученому крайне важными не только для ускорения селекционной работы, но и как один из магистральных путей интенсификации сельского хозяйства. Его исследование спектра поглощения хлорофилла и ассимиляции света растением и сегодня является базой для разработки источников искусственного освещения теплиц.

Сегодня имя Тимирязева носят Московская сельскохозяйственная академия, Институт физиологии растений РАН, Государственный биологический музей, улицы в разных городах, район Москвы, даже речной теплоход и кратер на Луне. В Москве в настоящее время работает мемориальный музей-квартира имени К.А. Тимирязева.

Интересный фильм о Тимирязеве и его музее-квартире:

Олег Владимирович Лосев (1903–1942 гг.) — советский физик-самоучка, изобретатель, автор первых научных трудов о процессах в поверхностных слоях полупроводников. За свою недолгую жизнь зарегистрировал 15 патентов и авторских свидетельств.

Как это часто бывает, открытие Лосева, о котором мы хотим рассказать, было совершенно случайным. Изначально, работая лаборантом в Нижегородской радиолаборатории, он хотел модернизировать свой радиоприёмник. В 1922 году он экспериментировал с кристаллическими элементами, пытаясь создать более дешевый аналог детекторов, без громоздких и прожорливых электронных ламп.

Тогда Лосев заметил, что при прохождении тока через карборундовый детектор возникает свет — без инерции, разогрева и выделения какого-либо тепла. Благодаря этому эффекту появилась возможность создать малогабаритный источник света с очень низким для того времени напряжением питания и высоким быстродействием.

«Вероятнее, что здесь происходит совершенно своеобразный электронный разряд, не имеющий, как показывает опыт, накаленных электродов», — писал учёный в одной из своих статей. 

В 1927-м он получил патент на «световое реле», которое, по сути, было первым полупроводниковым светодиодом.

Советский учёный активно делился своими разработками с коллегами со всего мира. В период с 1924-го по 1941-й Лосев издал целую серию статей, в которых подробно описывал перспективы применения открытого им эффекта. Одно из французских изданий восхищалось тем, что «Лосев публикует такое важное научное открытие безвозмездно».

Светоизлучающие диоды тогда использовались не в качестве источников света, а для определения телеграфных и телефонных сигналов, а также записи модулированного светового потока на фотопленку. Сейчас же открытие Лосева лежит в основе многих привычных технологий, включая искусственное освещение для растений.

Оказавшись в блокадном Ленинграде, Лосев умер от голода в 1942 году в возрасте 38 лет. Полупроводниковая и светодиодная революции стартовали спустя несколько десятилетий после его смерти совсем в другой стране, и совсем другие ученые удостоились Нобелевской премии за открытия, основанные на том самом «свечении Лосева» — именно так в 1970-х называли открытое им явление.

Посмотрите видео, в котором подробнее рассказывается о жизни и открытиях Олега Лосева:

Андрей Сергеевич Фаминцын (1835–1918 гг.) — выдающийся русский биолог, основоположник отечественной физиологии растений, основатель Института физиологии растений Российской академии наук, организатор первой университетской кафедры физиологии растений и автор первого отечественного учебника по этому предмету.

В эпоху начала искусственного электрического освещения никто не знал, способны ли растения вообще нормально жить и фотосинтезировать в его лучах. Это доказали эксперименты Фаминцына. Объектом для исследования были водоросли. Работая над докторской диссертацией, Фаминцын выяснил, что освещенные лампой — тогда еще керосиновой — водоросли благополучно продолжают поглощать углекислый газ и вырабатывать крахмал. Например, образование крахмала в клетках водорослей, по исследованиям Фаминцына, наступает уже после 30-минутного освещения их светом лампы.

Воздействие света на растения стало для ученого одним из главных направлений исследований на всю жизнь. Фаминцын изучил влияние коротковолнового (красно-желтого) и длинноволнового (сине-фиолетового) излучения, проложив дорогу использованию систем искусственного освещения в масштабах всего сельского хозяйства.

Теперь же гидропонные теплицы можно найти практически в каждом городе, и хотя бы в одном окне каждого жилого дома вы можете увидеть, как сквозь темноту ночи пробивается свет фитолампы. Мы еще со школьной скамьи знаем о процессах фотосинтеза, а сити-фермерство становится всё более перспективным и популярным направлением в растениеводстве по всему миру. И всё это благодаря ученым, которые когда-то давно, сделали те самые важные открытия. На нашем сайте вы можете прочитать о других значимых персонах в истории растениеводства: мы рассказывали об отце гидропоники Уильяме Герике, создателе первого ботанического сада на Урале — Григории Демидове и великом селекционере Иване Мичурине. Приятного чтения!