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.
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.
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.
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.