Два шага до чуда

Васин Михаил Дмитриевич

В ПОИСКАХ САМОБРАНКИ

 

Растет свеча на дереве. — Загадка всем загадкам. — Элемент жизни. — Световой двигатель. — Ошибка Тимирязева. — «Сын тьмы». — Слезы на камне. — Самая страшная книга. — Скатерть из сказки. — Мечта ученого. — Наука плодородия. — Смерть паразитам! — Гидропоника — воды работа. — Растение управляет фабрикой. — Огурец в воздухе. — 60 урожаев в год. — «Пища богов».

НЕДОРАЗУМЕНИЕ В БУТЫЛКЕ

О зеленой химии можно говорить без конца. Мир растений бесконечно разнообразен — он насчитывает более полумиллиона ботанических видов. Все это — и огромная сосна, и крохотная, не видимая простым глазом водоросль — заводы, вырабатывающие свои особые, зачастую очень сложные вещества и смеси их.

Химическая продукция иных подобных «предприятий» столь привычна с детства, что мы мало задумываемся над тем, как же растению удалось произвести на свет такое чудо, как например ароматное яблоко, прозрачный, тающий во рту виноград, твердое мучнистое зерно. Изделия других, большей частью непривычных, иноземных зеленых фабрик поражают, изумляют нас. Да и как не удивиться дереву (оно растет в Америке, на Панамском перешейке), на котором зреют… свечи. Именно свечи! Продолговатые, очень богатые жиром плоды этого дерева превосходно служат для освещения помещений. В середину сорванного с ветки плода нужно только вставить фитиль — и свеча готова. Горит она в течение трех — четырех часов и совсем не коптит.

Или возьми другое американское деревцо, которое называют «мыльным». Если его спелый плод хорошенько растереть, образуется много пены. Когда-то это свойство натолкнуло жителей на мысль испробовать диковинные «фрукты» в качестве мыла. Опыт был настолько удачным, что и сегодня местное население предпочитает «мыло», выросшее на дереве, настоящему и использует его не только для мытья, но и для стирки.

Всему этому можно, конечно, удивляться. Но, если приглядеться повнимательней, и в обыкновенной березе, яблоне, кусте земляники или помидоров можно заметить не меньше удивительного. Почему, например, вырастая на одной грядке, в одной и той же земле, растения дают столь непохожие плоды?

Ответы на этот вопрос ученые ищут давно. Начали с того, что стали изучать, как питается растение. Ведь, чтобы сделать лист, цветок или яблоко, яблоня сначала должна раздобыть подходящий материал. И вот узнали, что общая для всех мать-кормилица земля дает растениям не такую уж разнообразную пищу. Изо дня в день они получают одни и те же блюда: на первое — азот, на второе — фосфор, на третье — калий. Правда, понемногу, в качестве приправы, растения получают соли меди, бора, марганца, молибдена, цинка, кобальта и так далее — всего около сорока солей.

Кстати одна-единственная соль, которой пользуемся за обедом мы (поваренная, или хлористый натрий), растениями практически не употребляется.

Конечно, «проглотить» такую пищу нелегко. Поэтому к каждому блюду нужна вода. Вся пища из земли поступает в виде раствора солей. В засуху, когда нет воды, растения не только мучаются, как мы, от жажды, но и голодают.

Сок земли — раствор солей — по трубочкам-жилкам поднимается по стеблю к листьям, к плодам, каким-то образом перерабатывается и превращается во всякие сложные вещества. Листья, стебель, плоды увеличиваются, вес всего растения делается все большим: оно растет.

В общем-то все пока кажется понятным. Сосет растение раствор солей — вот и вся еда.

Но каждый делал такой опыт: ранней весной срезал голую ветку дерева и ставил в бутылку с водой на окно. Через несколько дней почки лопались, появлялись маленькие листочки. Они расправлялись, увеличивались день за днем. Потом вырастали молодые зеленые побеги и тоже покрывались листьями. А там, глядишь, появлялись и цветы, а в бутылке виднелись молоденькие корешки.

Ветка выросла и превратилась в маленькое деревце. Если перед опытом мы догадались взвесить ветку, то теперь, положив ее на весы, убедимся, что вес ее намного увеличился. Как же так? Ведь мы не давали ей ничего, кроме воды! Не из воды же, в самом деле, сделала она листья, побеги, корни?

Как же все-таки питаются растения? Все было просто, понятно, и вдруг — непонятно ничего!

В такой же тупик зашли когда-то и ученые. Но их недоумение было еще большим: они провели химическое исследование выросшей на чистой воде ветки и обнаружили, что в ней стало намного больше крахмала, целлюлозы, сахара, жиров, белков. А все эти вещества построены, главным образом, из углерода, водорода и кислорода. Положим, откуда берутся водород и кислород, догадаться можно: из них состоит та чистая вода, которой кормили ветку. Ну, а углерод — он-то откуда? В воде его нет… Нет, ничего понять невозможно. Не ветка, а какое-то недоразумение!

КОНСЕРВИРОВАНИЕ ЛУЧЕЙ

Откуда же взялся в ветке углерод, и вообще — что это такое?

Точно так же, как кислород и водород, углерод — простое, уже более неразложимое на составные части вещество. Такие вещества называют химическими элементами («элементарный» значит «простейший»). Чистый углерод — не газ. Он хорошо всем знаком: из него состоит обыкновенный черный уголь. Но он, как никакой другой элемент, может, соединяясь с другими веществами, неузнаваемо менять свой облик.

Углерод называют элементом жизни. Это потому, что он входит в состав, пожалуй, всех веществ, из которых состоят тела животных, наша пища и мы сами. Примерно половина сухой массы растений — углерод. Он же является главной составной частью топлива (и нефти, и газа, и антрацита, и дров). Когда мы говорим: «дрова горят», это означает на самом деле, что углерод, содержащийся в них, соединяется с кислородом и превращается в бесцветный углекислый газ.

Этот газ тоже всем известен: он, выделяясь из газированной воды, из нарзана, покалывает во рту. Углекислый газ образуется и в нашем теле — его мы выдыхаем из легких. Имеется он и в воздухе. Правда, немного — всего три — четыре сотых процента.

Но все же в воздухе он есть. Значит, есть и углерод! Так, может быть, растущая в бутылке ветка извлекала углерод из воздуха и питалась им?

Именно такое подозрение и возникло у ученых. Они стали проводить опыты и убедились: листья растений поглощают углекислый газ. Но почему-то лишь тогда, когда они освещены солнцем.

И сразу же возникло множество новых недоумений. Почему это не происходит в темноте? Можно ли вообще питаться газом, даже если в нем есть углерод?

Стали тщательно исследовать листья и нашли в них множество зеленых комочков, зернышек (они-то и придают растениям зеленый цвет). В этих зернышках, состоящих из сложного вещества — хлорофилла, происходили какие-то совершенно непонятные явления. Солнечные лучи, пролетевшие на пути к Земле миллионы километров и нисколько не изменившиеся, натолкнувшись на хлорофилловое зерно, вдруг исчезали. Одновременно лист растения начинал поглощать углекислый газ. И газ этот тоже, добравшись до хлорофилла, исчезал. Как будто его и не было никогда…

Схема фотосинтеза в листе.

Но такого в природе не бывает! Ничто не может исчезнуть без следа. Это закон. Не могут исчезнуть ни углекислый газ, ни лучи Они должны находиться где-то здесь, рядом, но они, наверное, превратились во что-то другое… Во что же?

Это другое обязательно нужно найти.

Долгие месяцы провел над микроскопом замечательный русский ученый К. А. Тимирязев. И вот что заметил. Когда порция лучей и углекислого газа исчезает, сразу же выделяется порция кислорода. А в хлорофилловом зерне появляется, все увеличиваясь, крошечная крупица крахмала. Чем больше света падает на хлорофилл, тем больше поглощается углекислого газа и больше выделяется кислорода, тем заметнее увеличивается крупица крахмала.

Значит, решил ученый, солнечный луч с помощью хлорофилла расщепляет, разлагает углекислый газ на составные части — кислород и углерод. Кислород выбрасывается назад, в атмосферу, а углерод идет на создание нового вещества — крахмала. В состав крахмала входят еще водород и кислород. Где лист берет эти элементы? Водород — и кислород… Так это же вода! А вода всегда есть в листьях — растение все время сосет ее из почвы (или бутылки) и поднимает вверх по стеблю. Значит, все ясно: углерод под действием солнца и хлорофилла соединяется с водой — так рождается крахмал. А потом крахмал превращается в тканях растения в сахар, целлюлозу — она идет на построение стебля, новых листьев, корней, — а также в жиры, витамины и самые сложные, самые важные вещества — белки.

«Здесь, — писал тогда К. А. Тимирязев, — лежит источник и начало разнородных веществ, из которых слагается весь органический мир». Иными словами, то, что происходит в хлорофилловом зерне, когда на него падает луч света, — это подлинное, величайшее чудо природы. Ведь негорючий, мертвый углекислый газ и холодная безжизненная вода, обогащаясь солнечной энергией, превращаются в живые ткани, в питательные и горючие вещества. Крахмал, белок, жир, сахар, попадая вместе с пищей в наш организм, несут в себе запасенную солнечную энергию, законсервированный луч света. И этот луч, освобождаясь при разложении пищи в нашем теле, согревает нас, приводит нас в движение, делает возможным все то, что называется жизнью. Он пылает в печах и заводских топках, бьется в двигателях машин, помогает на химических заводах превращать одни вещества в другие…

ИСПРАВЛЕНИЕ ОШИБКИ

Ну, теперь-то все ясно, скажешь ты. Значит, раскрыли и эту тайну… И опять без твоего участия. Что же останется на твою долю?..

Не огорчайся! Увы, в том, что происходит на зеленой фабрике, все еще очень много неясного, загадочного. Замечательный исследователь К. А. Тимирязев, установивший огромное значение хлорофиллового зерна, высказал лишь довольно общие предположения о том, как работает этот крошечный химический цех. С тех пор прошло несколько десятков лет. Ученые, главным образом советские, все это время продолжали исследовать лист, пытаясь до конца разобраться в его тайнах. Оказалось, что талантливый ученый кое в чем ошибался. Например, в хлорофилловом зерне расщепляется вовсе не углекислый газ, как считал Тимирязев, а… вода. Кислород, образовавшийся при этом, выделяется в воздух. Оставшийся водород соединяется с углекислым газом, образуя крахмал. Впрочем, теперь выяснено, что при этом процессе (ученые называют его фотосинтезом, то есть соединением, синтезом на свету) в хлорофилле образуется не только крахмал, но и белки и другие вещества.

Хотя многое в фотосинтезе сейчас прояснилось, сколько еще предстоит открыть! Ибо полного ответа на самый главный вопрос — почему происходит фотосинтез, как он протекает? — наука до сих пор так и не дала. Тысячи ученых, используя мощные электронные микроскопы, меченые атомы и другие новейшие аппараты и методы, продолжают упрямо выслеживать секреты фотосинтеза. Им, конечно же, очень пригодятся и твои знания, твои руки, твое горячее желание открыть наконец вековую тайну зеленого листа.

Однако, спросит иной читатель, зачем эти бесконечные поиски, зачем целой армии ученых биться над фотосинтезом? Вот Тимирязев считал, что луч расщепляет углекислый газ. Потребовались десятки лет, масса труда других ученых, чтобы доказать: это не так, расщепляется вода. Но что после этого уточнения изменилось? Что изменится, если мы уточним или откроем еще сотню подобных фактов, если мы во всех подробностях узнаем, что и как происходит в мире? Не слишком ли много сил тратят люди для удовлетворения своего любопытства, любознательности? Ведь растения исправно запасают с помощью хлорофилла солнечную энергию. И пусть себе запасают! Какая, в конце концов, разница, как они это делают, тем более если они не хотят нам об этом рассказывать.

Ответ на подобные вопросы дали в свое время крупнейшие ученые, в том числе и сам К. А. Тимирязев. Но, чтобы их ответ был достаточно убедительным, сначала придется поговорить о вещах не только прозаических, но и трагических, о вещах, далеких от фотосинтеза, однако имеющих к нему самое непосредственное отношение.

ВЛАДЫКА МИРА

Знаешь ли ты что-нибудь о нем, о «сыне тьмы», могущественнейшем из всех тиранов мира? Он свиреп и неумолим. При одном его имени издавна трепетали в испуге самоотверженные сердца матерей, а храбрые воины приходили в смятение. Не только страх, но и жгучую ненависть порождал этот всесильный тощий старик с цепкими, костлявыми руками, с жадной пастью, с маленькими, зло горящими глазами. И как только люди изобрели первые буквы, они стали подробно описывать каждый его коварный шаг, каждый жестокий поступок. Чтобы никто и никогда не забыл о его черных делах. Чтобы внуки и правнуки остерегались его, учились бороться с ним. Чтобы все помнили страшное его имя: царь Голод.

Но горький опыт предков, их предостережения очень мало помогали потомкам: они не знали средства, которое защитило бы их от жестокого царя. И он, при поддержке императоров, королей, князей, князьков, помещиков, купцов и других богатеев-эксплуататоров, врывался в города и страны, повергал наземь старых и молодых и везде утверждал свою лихую власть. Поколение за поколением попадало под тяжкое иго бессмертного царя, стонало, плакало, гибло. А оставшиеся в живых подробно описывали муки пережитых «тощих лет».

Из записей, оставленных сотнями поколений, получилась книга. Самая большая из всех, написанных когда-либо человеком. И самая жуткая. Одна из первых ее страниц — каменная. На огромной глыбе, найденной в Египте около первого порога Нила, высечено:

«…Воды Нила не разливались семь лет. Легкими стали зерна, не хватает хлеба и другого продовольствия. Каждый ворует у своего соседа. Люди хотят идти быстро, но не в силах идти вовсе. Дети плачут, и юноши еле передвигаются, подобно старцам; души людей угнетены; ноги у них подкашиваются и волочатся по земле; руки их неподвижно покоятся на груди. Придворные мудрецы не могут подать никакого совета. Распахнуты кладовые, но в них нет ничего, в них гуляет ветер. Все запасы истощились».

Одна страница этой книги мрачнее другой. В Древнем Риме плебеи, доведенные Голодом до отчаяния, толпами бросаются в реку Тибр. Матери оставляют на площади своих младенцев, которых они не в состоянии прокормить. На всем протяжении Столетней войны Голод преследует жителей многих европейских стран, заставляя их печь хлеб из земли. Вся история Китая — это повесть о преступлениях царя Голода. За два тысячелетия он вторгался в страну не менее 1829 раз — чуть ли не ежегодно. Только в XIX веке от Голода умерло 100 миллионов китайцев. Измученные люди, вместо того чтобы говорить при встрече «здравствуйте», привыкли приветствовать встречных вопросом:

— Вы кушали?

Много бед приносил Голод и в старой России: в XIX веке простые люди голодали почти каждый второй год. Худые, изможденные, с серой обвислой кожей и глубоко запавшими глазами, «голодные люди с утра до вечера бродят из дома в дом, выпрашивая милостыню, и возвращаются к своим семьям с пустыми руками. Милостыню уже никто не подает». «По деревням ездили скупщики. Пользуясь голодом, они скупали по дешевке все, что можно было. Вытаскивали из сундуков бабушкины шугаи и кички. Женщины продавали свои волосы. За лучшую косу платили два рубля».

Эту страницу в книгу Голода внесли русские газеты всего восемьдесят лет назад. А немного раньше великий поэт Н. А. Некрасов, — рассказывая о строительстве железной дороги между Москвой и Петербургом, писал:

В мире есть царь: этот царь беспощаден, Голод названье ему. Водит он армии; в море судами Правит, в артели сгоняет людей, Ходит за плугом, стоит за плечами Каменотесцев, ткачей. Он-то согнал сюда массы народные… Многие — в страшной борьбе, К жизни воззвав эти дебри бесплодные, Гроб обрели здесь себе. Прямо дороженька: насыпи узкие, Столбики, рельсы, мосты. А по бокам-то все косточки русские…

РОЖДЕНИЕ МЕЧТЫ

Много печальных страниц в страшной книге занимают произведения лучших русских поэтов, писателей, художников. Они рассказывают о том, как на Руси ели траву и солому с крыш, как пекли лепешки из древесной коры, как ослабевшие люди забивались голодными зимами в избы и, почти не шевелясь, будто в спячке, проводили недели и месяцы. И единственным утешением этих измученных людей, не видевших никакого просвета в будущем, была мечта о чуде, о скатерти-самобранке, которая — стоит лишь захотеть! — и накормит, и напоит каждого…

Лишь в 1917 году миллионы неграмотных, угнетенных людей поняли: нельзя больше терпеть, мечтая о чуде, надо действовать. Чтобы покончить с царем Голодом у себя на родине, надо покончить с царем Николаем II, с помещиками и буржуями, надо покончить с вековой нищетой и отсталостью.

И поднялся народ, развернулся, вышвырнул из страны своих угнетателей, перешиб тощие ноги царю Голоду. Но Кощей не сдался. Опираясь, как на костыли, на техническую отсталость, неграмотность и разруху, он тяжело бродил по городам, селам, деревням, злобный и кровожадный. А когда на революционную Россию двинулись со всех сторон белогвардейцы и интервенты, он оживился, повеселел, и его костлявые пальцы с новой силой сжались на горле молодой Советской республики.

Но задушить революцию не удалось. Врагов разгромили и выгнали. Задымили фабрики и заводы, крестьяне получили землю, открылись школы. В наступление на невежество, отсталость и Голод двинулись люди, вооруженные знаниями. С помощью могучих машин они стали выращивать больше хлеба. Наука помогала получать больше мяса, масла, молока, Голод был повержен. Правда, в годы Великой Отечественной войны он ворвался в нашу страну снова — вместе с фашистскими армиями. Твои родители, старшие братья и сестры видели лицо Голода своими глазами. Расспроси их подробно обо всем. Чтобы знать, каков он. Чтобы учиться бороться с ним.

Ты спросишь: «А с кем бороться? Где он, царь Голод? Ведь сейчас и след его простыл».

Нет, он все еще правит миром. Более миллиарда людей — почти половина населения нашей планеты! — голодают еще и сегодня: не везде избавились от эксплуататоров, не везде научились делать машины, не везде умеют правильно обрабатывать поля. А кое-где земли слишком мало или она так плоха, что обычные знания не помогают крестьянам.

Земледелие — это тонкое искусство и вместе с тем тяжелый труд, причем труд не всегда благодарный. Каким бы умелым ни был земледелец, как много ни работал бы, он очень во многом зависит от природы, от случайностей, от не подвластных человеку стихий. На посевы могут неожиданно напасть вредители и болезни, их может посечь град, погубить суховей. Заморозки, засуха, сильные дожди не ко времени — как бороться с этими бедами?

Вот почему в народе все не умирает мечта о скатерти-самобранке.

Вот почему многие ученые считают одной из важнейших задач науки — изучение тайны хлорофилла. А выдающийся французский физик Фредерик Жолио-Кюри, посвятивший свою жизнь изучению атома и заключенной в нем энергии, говорил, что овладение процессом фотосинтеза — дело более важное чем даже получение ядерной энергии.

Раскрыть до конца секрет зеленого листа — все равно что овладеть сказочной скатертью-самобранкой. Это освободит человека от вековечного страха перед непогодой и неурожаем, он перестанет зависеть от стихий, царь Голод никогда не посмеет грозить ему своим костлявым кулаком.

К. А. Тимирязев, когда он говорил о хлорофилловом зерне, не мог оставаться спокойным. Он увлекался, загорался, его фантазия расправляла крылья, и перед читателем или слушателем возникала яркая, прямо-таки реальная картина будущего. Того будущего, о котором ученый мечтал и в которое страстно верил… Вчитайся внимательно в эти строки. Они принадлежат не писателю-фантасту, а щепетильному ученому Тимирязеву, для которого простенький, серенький, но точный научный факт неизмеримо дороже любой, самой красивой выдумки.

«…Физиологи выяснят в малейших подробностях явления, совершающиеся в хлорофилловом зерне, химики разъяснят и воспроизведут вне организма его процессы синтеза, имеющие результатом образование сложнейших органических тел, углеводов и белков, исходя из углекислоты; физики дадут теорию фотохимических явлений и выгоднейшей утилизации солнечной энергии в химических процессах; а когда все будет сделано, то есть разъяснено, тогда явится находчивый изобретатель и предложит изумленному миру аппарат, подражающий хлорофилловому зерну: с одного конца получающий даровой воздух и солнечный свет, а с другого — подающий печеные хлебы».

Такова мечта ученого или, если угодно, программа, план научных исследований на многие годы вперед. Таков ответ науки на вопрос о том, стоит ли тратить столько времени и сил на изучение и уточнение всех, даже мельчайших, подробностей фотосинтеза.

ПОМОЩНИЦА ЗЕМЛЕДЕЛЬЦА

Итак, теперь известно, где лежит скатерть-самобранка: в хлорофилловом зерне. Но химия пока не знает (и, видно, не скоро будет знать), что происходит в листе, не знает, как создать аппарат, изготовляющий из воздуха, солнечного света и солей печеные хлебы.

Значит, химия не может пока дать изобилие продовольствия, и человек по-прежнему будет зависеть от своевольной природы? У кого же искать ему помощи и защиты в ожидании, когда химия сделает сказочную скатерку явью?

У той же самой химии. Она все-таки уже многое может сделать. Только не одна, а с помощью растений. Впрочем, почему «может»? Она уже сегодня, засучив рукава, помогает нашему сельскому хозяйству. Удобрения, приготовленные на химических заводах, намного увеличивают урожаи. Гербициды (ядовитые вещества, убивающие сорные травы) избавляют земледельцев от изнурительной ручной работы — прополки посевов. Следовательно, каждый колхозник и рабочий совхоза может обрабатывать большой участок поля и собирать больше зерна или кормов.

Химия сегодня учится разгонять над полями тучи или, наоборот, вызывать дождь, останавливать надвигающиеся на посевы и сады пески и улучшать строение почвы, сокращать сроки созревания плодов и превращать в великанов самые обыкновенные растения.

Она умеет делать многое другое. Вот, например, борьба с вредителями. Давний враг земледельцев — саранча — все еще носится над полями некоторых стран огромными тучами. Одна такая туча весит 50-100 тысяч тонн. Ежедневно каждое насекомое пожирает столько пищи, сколько весит само. Когда туча саранчи опускается на поле, луг или сад, остается голая, как после пожара, земля. Избавить земледельца от этого страшного врага пока может лишь беспощадная химическая война.

Немало у человека и других жадных, прожорливых нахлебников. Они съедают такое количество зерна, которого хватило бы, чтобы прокормить более ста миллионов людей. А если бы удалось уничтожить хотя бы большую часть (всех уничтожить невозможно, а может быть, и не нужно) комаров, оводов, глистов, клещей, мошкару и других паразитов, от нападения которых домашние животные теряют аппетит, худеют, заболевают и даже гибнут? Если бы это удалось сделать, можно было бы уже сегодня удовлетворить потребности всего населения нашей планеты в мясе, молоке, яйцах и других продуктах животноводства. И здесь все с надеждой оглядываются на химиков, ожидая от них помощи.

Но и это еще не все. Химики и биологи, изучив, как питаются растения, стали рассуждать о том… Впрочем, давай мы тоже порассуждаем и подумаем.

Что дает растениям природа, и что им нужно, чтобы они жили, развивались и давали плоды? Мы это хорошо знаем: свет, тепло, воздух, земля и вода.

Почему случаются неурожаи и недороды? Во-первых, потому, что растения были посажены на плохой, бедной земле — в ней мало питательных солей. Во-вторых, потому, что была засуха и им не хватало воды. В-третьих, растениям недоставало тепла, и они плохо развивались. Вот и все. Света и воздуха (углекислого газа) обычно хватает всем растениям.

Может ли человек помочь тем бедам, которые выпадают на долю зеленых обитателей полей и огородов? Конечно Нынешняя химия может вырабатывать все необходимые растениям соли. Потом эти соли (удобрения) разбрасывают на поле или на грядках. Добыть для растений воду — тоже вполне разрешимая проблема. Издавна человек подводил ее из рек по каналам. Сейчас он начал выкачивать ее из-под земли, сооружать опреснительные установки, чтобы превращать соленую морскую воду в пригодную для сельскохозяйственных целей. Тепло? Вспомним теплицы, оранжереи, парники. Даже имеющиеся в природе в достатке свет и углекислоту человек может получать искусственно и снабжать ими растения, если они в этом нуждаются.

НЕЛЕПЫЙ ВЫВОД

Что же получается? Человек сегодня может (и он это делает), выработать и добыть все, что необходимо для жизни растений и, следовательно, для фотосинтеза, для производства питательных веществ. Он не умеет только соединить все это — углекислоту, свет, воду, соли — воедино, в новые вещества, в крахмал, белок, жиры. И как он поступает? Очень странно. Почти как ребенок, у которого в руках оказались разобранные часы. Не умея их собрать, он не отдает их мастеру, а одно колесико превращает в волчок, из других делает трактор, а остальные колесики и винтики теряет и разбрасывает.

Имея в руках удобрения, человек не отдает их «мастеру», не кормит ими растения, а разбрасывает по полю. Это называется удобрять почву. Но хорошо известно: растение использует только часть этих солей, то, до чего оно сможет дотянуться корнями. Остальное либо вымоется дождями, либо будет съедено сорняками, либо вступит в соединение с другими веществами почвы, разрушится, образует негодные для питания растений соли. Подобным образом человек распоряжается и водой: он не поит растения, а поливает почву. В результате вода испаряется, просачивается в земные глубины, а растения довольствуются только остатками.

Так было всегда: удобряли почву, поливали почву, даже подогревали почву в теплицах и парниках. А растение, для которого предназначалось все это, пользовалось лишь тем, что случайно оказывалось в небольшом комке земли, обнятом, словно тонкими руками, неподвижными его корнями.

Так было всегда… Однако если всегда поступали плохо, это не значит, что нужно поступать так же плохо и впредь.

А как сделать лучше? Ходить по полю и поливать, подкармливать каждое растение отдельно? Это невыполнимо, да и результат будет почти тот же: все равно будем поливать и удобрять почву. А растению ни поле, ни почва не нужны, ему нужны растворы солей.

Вывод, который неминуемо вытекает из наших рассуждений, таков: лучше всего вообще отказаться от почвы, в которой теряется столько удобрений и воды, в которой гнездятся вредители и болезни. Надо переселить растения на химические заводы и превратить зеленый лист в одно из главных заводских производств — в цех сборки продуктов питания из выработанных в других цехах и взятых у природы «колесиков и винтиков» — солей, углекислоты, воды, света, тепла. Иначе говоря, отказаться от земледелия и заменить его новой отраслью народного хозяйства — так сказать, растениеводческой промышленностью.

Вывод этот настолько противоречит сложившимся в течение веков представлениям, что кажется сущей нелепицей. Хочется возражать, опровергать, искать в наших рассуждениях ошибки и неточности. По-видимому, и неточности и ошибки можно найти. Следовательно, можно поставить под сомнение и правильность вывода. Однако самым лучшим способом проверки любых рассуждений и сделанных на их основании теоретических выводов является практика, жизнь. Вот к практике мы и обратимся.

БЕСПОЧВЕННОЕ ЗЕМЛЕДЕЛИЕ

Идея беспочвенного земледелия родилась не сегодня. Еще в древности пытались выращивать растения не в земле, а на водных растворах солей. Этому методу потом было придумано даже специальное название — гидропоника, что в переводе с греческого означает «воды работа». Но широкого развития гидропоника в те времена не получила: не все соли, нужные растению, умели тогда вырабатывать, да и стоили они дорого.

Лет 250 назад, когда благодаря успехам химии удобрения сделались дешевле, гидропоникой начали заниматься серьезнее. Тогда же ее стали применять в Англии — здесь, на густо заселенном острове, издавна не хватало земли для земледелия, и ее недостаток пытались восполнить с помощью водных растворов.

Позднее, в конце прошлого — начале нынешнего столетия, гидропоникой стали усиленно заниматься и в России. Сам Тимирязев, приехав на Нижегородскую выставку, демонстрировал опыты по выращиванию растений на питательных растворах. Много труда вложил в новое дело и другой русский ученый — профессор Арциховский. Но эти работы не вышли за стены лабораторий: удобрений в России выпускалось мало.

Исследования продолжались. В 1939 году ученые Ленинградского университета, изучив «вкусы» и «склонности» растений, начали работать над такими методами гидропоники, которые можно было бы применять для выращивания большого количества растений, то есть в производстве. А через несколько лет, когда на подступах к Ленинграду гремели немецкие пушки и наши войска занимали оборону в Петергофе (здесь-то как раз и проводили эти опыты), лабораторные исследования принесли первую практическую пользу: ученые накормили наших бойцов огурцами и помидорами, выращенными без почвы.

Шли годы. Закончилась война. На развалинах поднялись новые дома, фабрики и заводы. Наша химическая промышленность стала выпускать много удобрений. А о гидропонике как-то забыли. Было много других важных дел. Да и неподкупная, суровая наука — математика — не очень благоволила к гидропонике. Расчеты показали: экономически гораздо выгоднее разбросать удобрения на поле, чем сооружать специальную установку для выращивания растений на растворах. Хотя часть удобрений и пропадет, но в поле растение питается ведь не только ими. Оно добывает немало солей, содержащихся в самой почве. А это даровые соли! Что же касается расходов на воду, то поля обычно не поливают. Значит, и расхода никакого нет.

Так, может быть, гидропонные установки смогут конкурировать с грядками и огородами? Овощи требуют много удобрений и воды. Снова взялась за дело математика — подсчитала, сравнила. Нет, все равно невыгодно.

Вот ведь как практика расходится с теорией! То, что в отвлеченных рассуждениях казалось хорошим, правильным и неизбежным (отказ от почвы), в жизни оказалось дорогим, невыгодным и, следовательно, неприемлемым. Кто же будет покупать помидоры, хоть и гидропонные, если они так же дороги, как, допустим, выращенные в теплицах!.. Да, в теплицах… Кстати, а сравнивал ли кто-либо гидропонный помидор с тепличным? Нет? Тогда надо скорее это сделать!

И тут математика сменила гнев на милость. Конечно же, гидропоника выгоднее, удобнее, лучше. Земля в обычных теплицах доставляет много неприятностей. Ее нужно обязательно менять через 1–2 года. Часто, особенно в крупных городах, ее приходится возить за десятки километров. Почву в теплицах обрабатывают, в основном, вручную — ведь не затащишь под стеклянную крышу огромный трактор! Борьба с болезнями, прополка сорняков, внесение удобрений, полив — все это тоже расходы, и не малые. А растворы сразу решают все проблемы и трудности.

И гидропоника, поддержанная математикой, стала врываться в одну теплицу за другой, выбрасывать оттуда почву и занимать ее место. О гидропонике заговорили всюду — в больших городах и маленьких деревеньках, на севере и на юге, на космодромах и на океанских кораблях.

Но как выглядит гидропоника на деле? Что, огурцы и помидоры выращивают в бутылках и банках? Нет. Но все-таки в посуде. Эта посуда напоминает корыто, только огромное. И сделано оно из бетона. Сооружают такое корыто в обычной теплице — там, куда раньше насыпали землю.

По дну прокладывают трубу с отверстиями. А поверх трубы в корыто насыпают слоем в 20 сантиметров мелкие камни — гравий, либо гальку, либо щебенку. Вот и все главные части гидропонной установки.

Гидропонная установка.

Работает она так. Растения высаживают в гравий точно так же, как в землю. Приготовляют из удобрений питательный раствор и наливают в установленную на возвышении цистерну с краном. Если открыть этот кран, раствор хлынет в трубу с отверстиями, вытечет через них и заполнит корыто, смачивая гравий и корни растений. Затем через ту же дырявую трубу раствор спускают в запасной бак, а потом перекачивают назад, в цистерну. Тем временем корни растения обсасывают, облизывают влажные камни. Этого занятия им хватает часов на шесть — восемь. Значит, примерно через это время надо снова заполнить корыто и смочить корни. Получается, что за сутки кран на цистерне надо открывать раза три — четыре, самое большее — пять.

И все. Не нужны ни рыхление (гравий и так рыхлый, в нем свободно гуляет воздух), ни прополка (сорняков не сажали — откуда им взяться на голых камнях?), ни подкормка, ни поливка. Все, что нужно растениям, делает вода. Вода же борется с болезнетворными микробами, если они вдруг заведутся на камнях: после уборки урожая корыто несколько раз заполняется не питательным, а дезинфицирующим раствором. Нет, недаром гидропоника означает «воды работа». Человеку делать нечего.

Правда, приходится открывать кран на цистерне. Но если поставить сюда автомат, он вполне справится с такой задачей. Автоматам можно поручить и приготовление свежего раствора, и перекачку его из запасного бака в цистерну.

Но заглядывать в теплицу надо все-таки почаще, иначе можно прозевать урожай. Оказывается, в гидропонной теплице растения развиваются в полтора-два раза быстрее, чем обычно. За год собирают по шесть урожаев помидоров и двадцать урожаев редиски. Да какие урожаи! В обычных условиях помидоры не дают больше 300 центнеров с гектара. А на камнях урожаи увеличились в 50 раз — до 15 000 центнеров! И что особенно удивительно; качество этих помидоров не только не хуже «обычных», но даже лучше. В них в три раза больше сахара и витаминов, гораздо меньше вредных для человеческого организма кислот!

Но и это не предел. Сейчас ученые создают автоматы, которые будут выполнять приказания растений и создавать для их развития самые лучшие условия. Это не фантазия. Растения все время говорят, а порой прямо-таки кричат о том, что им не нравится, чего они хотят, что им полезно или вредно. И вкусы у них самые разные. Одни из них любят поспать в темноте, свет им мешает. Другим, наоборот, нравится подолгу нежиться в лучах солнца или электрической лампы; им мало и десятичасового освещения в сутки. Язык растений довольно красноречив: утром, когда они просыпаются и требуют света, они начинают энергично испарять воду и расправлять листья. Вечером, когда слишком долго не гасят свет, а им пора спать, растения уменьшают испарение и складывают, сворачивают листья. Если, наоборот, свет погасили слишком рано, растения продолжают сильно испарять воду, как бы говоря: «Дайте лучей, фотосинтез в хлорофилловом зерне еще не закончен, рабочий день продолжается!».

Услышать эти немые возгласы не так трудно. Надо на лист прикрепить крошечный гидродатчик — приборчик, который будет следить за интенсивностью испарения и передавать сигналы на автомат, ведающий освещением. И получится, что растение, просыпаясь и увеличивая испарение, будет само (с помощью гидродатчика и автомата) включать свет, а засыпая, будет выключать его.

Самостоятельно оно будет заказывать себе обед: мало в растворе солей калия — пожелтеют края листьев; недостает азота — лист побледнеет; нужна добавка магния — и пойдут по листу желтые пятна. И так далее. Фотоэлектронный прибор, заметив сигнал, передаст его автомату, а тот даст команду дозирующим аппаратам: немедленно выполнить заказ — добавить в питательный раствор тех или иных солей.

Точно так же автоматы будут следить, не холодно ли или не жарко ли растениям, достаточна ли влажность воздуха. Они насытят воздух углекислотой, чтобы зеленому листу легче было ее искать. Все желания растений будут удовлетворяться сразу же, по первому требованию. И растение, как бы в благодарность за это, станет работать изо всех своих сил. Вот тогда-то, считают ученые, урожаи, например, помидоров увеличатся еще по крайней мере в полтора-два раза и достигнут невероятной цифры: 20000-30000 центнеров с гектара! Намного увеличат свои и без того фантастические урожаи гидропонные огурцы, лук, перец, редиска, капуста, баклажаны.

Не правда ли, все то, о чем мы сейчас говорили, очень мало напоминает земледелие? Теплица будущего — это ведь настоящий высокоавтоматизированный цех современного завода, где с помощью зеленого листа из солей, углекислоты, воды и лучей света производится «сборка овощей». Может быть, наш нелепый вывод о необходимости отказаться от почвы не такой уж нелепый?..

СМЕТАЯ ПРЕГРАДЫ

Но вернемся из будущего, хотя и не слишком отдаленного, в настоящее. Пока под гидропонику переоборудовано не много теплиц. Однако она, как весенняя вода, постепенно прокладывает себе дорогу, преодолевая препятствия. Сначала, чтобы сократить расходы на обогрев теплиц, их сооружали около крупных заводов, электростанций — там, где было много лишней горячей воды.

Установка для беспочвенного питания.

В последнее время попробовали обогревать теплицы природным газом: вдоль стен прокладывают трубы-горелки с отверстиями, пускают газ и поджигают. Голубые язычки пламени не только согревают воздух в теплице, но и увлажняют его и, самое главное, «удобряют» углекислотой — ее становится почти в десять раз больше. Отопление газом оказалось и дешевым и урожайным — овощей стали собирать в полтора раза больше!

Значит, одно из препятствий на пути гидропоники (дороговизна тепла) пало. Теперь она может идти в любой город, в котором есть газ, и особенно на север, где так велика нужда в овощах. Ведь свои овощи созреть там не всегда успевают, возить с юга эту скоропортящуюся да еще состоящую на 90 процентов из воды продукцию не выгодно. А один квадратный метр гидропонной теплицы способен круглый год кормить свежими овощами одного человека.

Второе препятствие, на которое издавна наталкивалась гидропоника, — это сама теплица. Стеклянные стены и потолки — штука тяжелая. Приходилось делать прочные рамы, ставить крепкие столбы и балки, сооружать надежные фундаменты. Химия нанесла удар и по этому — стеклянному — препятствию: она предложила покрывать теплицы тонкой, толщиной в лезвие бритвы, прозрачной пленкой. Теперь каркасы могут быть простыми и легкими, не нужны массивные фундаменты. А вся теплица становится в 10–12 раз дешевле. Такую теплицу может построить каждый совхоз, колхоз, даже школа.

Второй удар по этой же стеклянной преграде последовал совершенно с неожиданной стороны. Его нанесли овощеводы юга. Они просто… не стали строить теплиц, а решили сооружать бетонные корыта прямо на открытом воздухе. Конечно, зимой в них трудно что-либо вырастить. Но зато летнее тепло и солнце используются сполна. Армянский ученый Давтян успевает выращивать на своих гидропонных плантациях три урожая в год! Попробовали сделать то же самое и в Крыму, в совхозе «Горный», приютившемся на каменистых бесплодных склонах гор у Ялты. И опять гидропоника совершила невероятное: каждый квадратный метр бетонного, корыта стал давать по 40 килограммов помидоров, огурцов, перца, баклажанов. Иными словами, один гектар голых камней заменил совхозу 40 гектаров плодородной земли!

Гидропоника, выйдя из-под стеклянных сводов, стала завоевывать все новые области применения. В Соединенных Штатах Америки, например, ее испытали на картофеле. Выросли отменные клубни. Урожай — 200 тонн с гектара!

Но у беспочвенного растениеводства осталось еще одно уязвимое место — тяжелое и дорогое бетонное корыто. Бетон часто трескается, и тогда теряется много раствора. Опять лишний расход. И здесь химия помогла своему детищу — гидропонике. Она дала овощеводам полиэтилен — легкий, прочный и сравнительно недорогой материал. Корыта из него будут безотказно служить лет пять — десять.

Это всегда так: новый материал открывает новые технические возможности. Американские поклонники гидропоники, получив в свое распоряжение полиэтилен, заявили, что теперь на питательных растворах можно выращивать… виноград.

Уже, конечно, не в корыте, а в толстой пластиковой трубе. Делается это так. Специальная машина, нагруженная побегами винограда, движется вдоль трубы и втыкает в нее эти побеги. Потом в трубу подается раствор — и виноград растет. Когда урожай созреет, другая машина отправляется вдоль трубы. Она выдергивает побеги, отделяет гроздья и собирает их в бункер.

Лиха беда — начало! Ученых уже одолевает новая забота: ведь в корытах по-прежнему остается тяжелый гравий. Вот если бы и его заменить чем-нибудь легким… Профессор Ленинградского университета В. В. Чесноков предложил вместо гравия применять самый легкий и самый доступный материал на свете — воздух. Да, да, это не шутка. Он решил выращивать растения не в гравии, а именно в воздухе. Вместе со своими помощниками он работал над этой проблемой несколько лет. И в конце концов в своей лаборатории в Петергофе, там, где когда-то наши бойцы, отбивавшиеся от наседавших немцев, лакомились в первый раз гидропонными помидорами и огурцами, профессор стал угощать гостей овощами, выращенными «между небом и землей».

Его изобретение настолько же простое, насколько и оригинальное. Берут небольшие полиэтиленовые стаканы, сплошь изрешеченные отверстиями. В них насыпают горсть гравия и сажают растения. Стаканы укрепляют на легкой подставке над желобом из тонкой пленки. Никакого корыта нет и в помине. Вдоль подставки около стаканов проходит трубка для питательного раствора. Отростки ее ведут к каждому стакану.

Установка готова к работе.

Раствор, который подается по трубке через небольшие промежутки времени, попадает через отростки в стаканы, смачивает гравий и стекает в желоб. Растения развиваются, причем очень быстро. Вскоре их корни показываются в отверстиях стаканов, разрастаются, ветвятся и длинными белыми бородами свешиваются в воздухе. А раствор по-прежнему маленькими порциями подается по трубке в стаканы и медленно стекает по гравию, по корням в желоб. Пока стекает, растение успевает «прихлебнуть». А там уже и новая порция подоспела. И так без конца, пока растение не покроется зрелыми плодами.

Этот метод имеет еще одно достоинство: растения совершенно безболезненно можно передвигать, увеличивать или уменьшать между ними расстояния, переносить на другие установки.

С таким удобством ни земледелие, ни «старая» гидропоника знакомы не были…

НЕДОПУСТИМАЯ ТОЧКА

А теперь пора подвести итоги и вернуться к нашим теоретическим рассуждениям. Гидропоника особенно выгодна и удобна в крупных городах, на севере, в пустынях, в бесплодных горах. Она решительно ломает наши представления об овощеводстве, так как позволяет получать урожаи на крышах заводов, внутри многоэтажных зданий, в подвалах, глубоко под землей — везде, хоть на Луне! А почему бы гидропоникой не заинтересоваться морякам? Уйдет атомная подводная лодка в поход на несколько месяцев, но экипаж не будет ощущать недостатка в свежих овощах: урожай созреет даже на дне морском. Кроме того, растения будут очищать воздух подводного корабля от углекислоты и обогащать кислородом.

Итак, есть все основания предполагать, что в будущем овощеводство откажется от возделывания почвы и превратится в овощеводческую промышленность.

В полеводстве и садоводстве гидропоника пока не добилась успехов. Приходится признать, что наш вывод о целесообразности создания растениеводческой индустрии не годится для этих отраслей земледелия. Слишком дешевую дают они продукцию. Гидропоника не может соперничать с ними в производстве зерна, кормов, технических культур, фруктов. Ее удел — выращивание овощей…

Схема установки для непрерывного получения хлореллы.

Поставил я после слова «овощей» точку. Дескать, все, конец: доказано и утверждено, что волшебнице-химии и ее дочери гидропонике не по силам бороться со старым, проверенным веками земледелием. Посидел, подумал — и добавил еще две точки. Получилось три. Они, наверное, должны были означать сомнения, колебания, размышления… В самом деле, как же «все», как же «конец», когда мы знаем о дерзких попытках гидропоники проникнуть в виноградарство? А ведь это отрасль садоводства!

Почему же «конец», когда уже несколько лет во многих колхозах и совхозах на упрощенных гидропонных установках выращивают зеленый корм для животных? И, как ни удивительно, это оказывается выгодным. Впрочем, если разобраться, то и удивляться нечему: гидропоника дает до 60 урожаев зелени в год, или, другими словами, 300000 центнеров зеленых витаминных кормов с гектара! Сейчас ученые попробовали растить на растворах хлопок. И тоже получили сказочные урожаи. Уже после первых опытов специалисты говорят, что гидропоника открывает перед хлопководством невиданные перспективы. А ведь это — отрасли полеводства!

Клетки хлореллы (ув. в 400 раз).

Потом родилось еще такое сомнение. Почему, собственно, гидропоника обязательно должна идти по проторенной дорожке и выращивать только те растения, которые использует древнее почвенное земледелие? Разве у нее не могут появиться новые, свои собственные культуры, более выгодные, чем пшеница, рис, подсолнечник?

В этом нет ничего невероятного. Наоборот. Уже даже сделаны первые шаги в этом направлении. Вот, скажем, всем известная микроскопическая, не видимая простым глазом зеленая водоросль — хлорелла. Для ее выращивания используют, по сути дела, гидропонный метод. Примерно в такие же корыта наливают почти такой же питательный раствор и поселяют сюда сотню-другую водорослей-невидимок. Через несколько дней вода в корыте становится зеленой: хлорелла очень быстро размножается. Теперь, чтобы дать водоросли больше материала для фотосинтеза, надо продувать раствор углекислым газом. И только успевай собирать «урожай», вычерпывать зеленую кашу — водоросль теперь все время будет стремительно размножаться. За год получают почти 1000 центнеров хлореллы в сухом виде! А в наилучших условиях она способна дать продукции раза в три больше. Выходит, что хлорелла в тридцать раз урожайнее пшеницы!

Что же представляет собой эта зеленая каша? В ней, в зависимости от условий выращивания, может содержаться почти 90 процентов белков (в пшенице и фасоли — не больше 30!), либо около 80 процентов жиров (в подсолнечнике — 25, в конопле — 35 процентов!), либо 40 процентов крахмала и сахара (в соке сахарного тростника и свеклы сахара не более 20 процентов!). В трех килограммах хлореллы содержится столько витаминов, что их хватит человеку на целый месяц… Нет, в земледелии, ведущем в течение многих тысячелетий непрерывные поиски наиболее урожайных культур, о таком растении никогда и не слыхивали!

Недаром хлореллу шутливо называют «пищей богов»: она имеет все данные для того, чтобы отправиться в космос и обеспечивать питательными веществами космонавтов.

Правда, хлорелла в натуральном виде не очень вкусна. А вот пряники из смеси хлореллы с пшеничной мукой получаются отличные. Возможно, из хлореллы научатся делать вкусные блюда, так же как научились приготовлять множество вкусных вещей из «чертова яблока», как крестьяне называли картошку, когда ее впервые привезли в Россию и почти насильно заставляли сажать и есть…

С каждым своим шагом, с каждым годом гидропоника обретает все новые силы. Во многом она начинает напоминать сказочную скатерть-самобранку. Кто же сейчас рискнет утверждать, что она не вторгнется в недоступные пока области и не потеснит полеводство или садоводство? Гидропоника еще не сказала своего решительного, а тем более последнего слова.