Благодаря микробам в почве совершается постоянный круговорот азота. На каждом этапе этого круговорота, словно на отдельных участках конвейера, работают разные микроорганизмы.
Начинается с того, что отмершие растения и животные попадают в распоряжение грибов и гнилостных бактерий. В результате гниения образуется аммиак, который под влиянием нитрофицирующих бактерий превращается в соли азотной кислоты — селитру.
Селитра потребляется растениями, но может также попасть на «обеденный стол» вредным бактериям, разлагающим азотнокислые соли. В таком случае из селитры вновь выделится газообразный азот. Но и он не весь будет потерян. Клубеньковые и свободно живущие в почве азотоусваивающие бактерии перехватят этот азот и вновь превратят его в азотные соединения, пригодные для питания растений.
Подобные сложные превращения происходят в почве и с другими веществами, необходимыми растениям: фосфором, серой, железом, углеродом, кальцием, калием, магнием… Кругооборот каждого вещества «обслуживает» группа особых микробов. А все вместе они придают почве то замечательное свойство, которое мы называем плодородием.
Познание богатого микроскопического населения почвы, многообразных и сложных процессов, совершающихся там, — все это потребовало усилий многих ученых, специальных знаний. Из армии исследователей страны невидимок выделился особый отряд, родилась новая отрасль науки — почвенная микробиология.
Основателем этой науки по праву считается русский ученый Сергей Николаевич Виноградский. А его последователи, русские и советские ученые, вписали в историю молодой науки новые замечательные страницы.
Глава шестая
Новые трофеи
В Москве, на улице, что выходит прямо к главному входу в зоопарк, есть странное здание. Красивый фасад особняка обращен к дощатому забору, к сгрудившимся в маленьком дворике хозяйственным постройкам. Тесно и неуютно здесь двум древним египетским сфинксам, застывшим в загадочных позах у роскошного парадного входа.
«Чья-то капризная фантазия скрыла фасад этого здания от взоров прохожих», — так, наверное, подумает всякий, кто побывает здесь. Но дело вовсе не в прихоти строителя, а в истории старой Москвы, где архитектурный облик города зависел от корыстных интересов купцов-толстосумов, управлявших городским хозяйством.
Было время, когда особняк стоял в тенистом парке, а сфинксы у его подъезда видели свое отражение в зеркальных водах большого пруда.
Потом парк разбили на участки и стали сдавать в аренду застройщикам. Топоры домовладельцев застучали по вековым деревьям. Затея эта оказалась выгодной, и хозяева города жалели только, что пруд занимает слишком много места.
Но выход из положения все же нашли. Большую часть пруда засыпали. Все, что от него осталось, можно видеть теперь на территории зоопарка.
Так особняк со сфинксами затерялся среди больших доходных домов и маленьких деревянных домиков дореволюционной Москвы. Но он по-прежнему оставался дорог сердцу всех, кто ценит историю отечественной науки.
В 1894 году в этом здании разместилось первое в России научное учреждение, поставившее своей целью изучать почвенные микроорганизмы, заставить их лучше служить человеку. Бережно хранимые архивные материалы свидетельствуют не только о первых шагах молодой науки, но и о тех необычайно трудных условиях, в которых приходилось работать в прошлом русским ученым.
Среди руководителей станции были прогрессивные ученые, общественные деятели, активные участники революционного движения. Профессор С. А. Королев еще в студенческие годы дважды изгонялся из университета за участие в выступлениях против самодержавия. Пришлось ему испытать и тюремное заключение и ссылку. Профессор А. Ф. Войткевич также прошел школу революционера-подпольщика. Участник революции 1905 года, он неоднократно арестовывался царскими властями.
Вокруг московской бактериолого-агрономической станции сплотился коллектив ученых, близких к народу, к его нуждам и чаяниям. Поэтому вся деятельность станции, с самого начала, была направлена на удовлетворение практических запросов сельского хозяйства.
Работали здесь с подлинным энтузиазмом.
Однако энтузиазм энтузиазмом, а где взять средства на содержание научного учреждения? Пришлось выпрашивать подачки у богатых благотворителей, неделями простаивать в приемных царских вельмож.
Научное оборудование станции было самым примитивным.
«Больное место станции, — писал ее первый директор — С. А. Северин, — это отсутствие микроскопов; станция до самого последнего времени имела всего лишь один плохонький микроскоп. Мы вынуждены пользоваться микроскопами посторонних лиц, когда они любезно одолжают нам свои микроскопы. Вполне хороший микроскоп — это лишь сладостная мечта, теряющаяся в каком-то неопределенном будущем».
И все же, несмотря на все трудности, на станции велась многообразная работа. Штат научных работников продолжал пополняться за счет новых энтузиастов.
Даже ночью научные сотрудники не покидали своих лабораторий. Они создали из чистых культур бактерий мышиного тифа весьма активный препарат, быстро поражающий вредных грызунов. Готовили также чистые культуры молочнокислых бактерий.
И то и другое потом продавали купцам и владельцам молочных заводов. Так общим трудом собрали средства для расширения помещений станции, для приобретения необходимого научного оборудования.
Нелегко было в прежние времена исследователям страны невидимок. И все же они уверенно шли вперед.
Современный биологический микроскоп, дающий увеличение до 2000 раз.
Именно на московской бактериолого-агрономической станции изготовили первое в России живое удобрение.
Дело это имеет свою историю.
Когда были открыты клубеньковые бактерии и выяснена их роль в накоплении азота, повсюду стали сеять бобовые травы. Для сельских хозяев это было вдвойне выгодно. Бобовые травы — клевер, экспарцет, донник, люцерна — повышали плодородие почвы и, кроме того, давали ценное питательное сено для скота.
Ученые даже подсчитали, что при благоприятных условиях бобовая трава люцерна, посеянная на площади в один гектар, накапливает в почве за год до трехсот килограммов азота.
Казалось бы, все складывалось отлично. Надо только ввести бобовые травы в севооборот, то есть высевать их периодически на каждом участке сельскохозяйственных угодий, тогда все другие растения на этих участках не будут ощущать недостатка в азоте.
Но вот беда! Оказалось, что бобовые травы хорошо растут далеко не везде и не всегда. А когда они развиваются плохо, то и азота в почве не накапливают, а только зря занимают место на полях.
Долгое время не знали, чем объяснить «капризы» бобовых. Потом установили, что и в этом случае все зависит от почвенных микроорганизмов.
Клубеньковые бактерии могут жить в почве повсюду, но азот воздуха усваивают, только поселяясь в корнях бобовых растений. Проникать в корни небобовых растений они не могут.
Кроме того, клубеньковые бактерии очень прихотливы и в выборе самого бобового растения. Бактерии, которые вызывают образование клубеньков на корнях клевера, проникнуть в корни гороха уже не могут. Наоборот, клубеньковые бактерии гороха не могут вызвать образование клубеньков на корнях клевера. И если в почве будут только клубеньковые бактерии клевера, то горох в этом случае будет нуждаться, как и другие небобовые растения, в почвенном азоте.
Но, если даже в почве есть бактерии, приспособленные к совместной жизни с данным бобовым растением, они все же не смогут выполнить свое назначение, если их мало.