1 Методология это учение о наиболее общих принципах и методах изучения природы и общества

Развитие знаний о почвах и питании растений в первой половине 19 в.
Конец 18 - 19 века ознаменовались бурным социальным и экономическим развитием Европы и Северной Америки. В 1789 году произошла Великая Французская революция, оказавшая огромное влияние на социально-экономическое развитие европейских стран, на развитие науки и культуры. К этому времени относятся труды знаменитых просветителей, философов Вольтера,
Дидро. В Северной Америке шла война за независимость английских колоний, в 1776 году была принята знаменитая декларация Джефферсона о независимости, и первым президентом Соединенных Штатов стал Джордж Вашингтон. Эти события не могли не сказаться на росте интереса к науке, к просвещению. К этому побуждало и бурное развитие капиталистического хозяйства, в том числе сельского хозяйства. И действительно, начало 19 века характеризовалось всплеском развития науки. В Европе именно в это время создает основы современной химии знаменитый французский ученый Антуан Лавуазье. Именно ему суждено было издать первую книгу по химии почв. Несколькими десятилетиями позже Фарадей открывает явление электромагнитной индукции, в физике наступает эпоха электромагнетизма, которая явилась стимулом развития многих отраслей науки и промышленности. В 1847 году великий физик, химик, физиолог и психолог Гельмгольц математически формулирует закон сохранения энергии. В 1839 году биолог Шванн открывает и формулирует теорию клеточного строения живых организмов. В 1859 году появляется труд Дарвина "Происхождение видов". В эти же годы увидела свет первая основополагающая работа Маркса "Капитал", объясняющая закономерности экономики товарного общества. Все эти великие открытия заложили основу новой эры в развитии естествознания.
Наука первой половины 19 века бьется над ответом на вопрос - как происходит питание сельскохозяйственных растений? Ибо только ответив на этот вопрос, можно было говорить о повышении продуктивности земледелия. Несмотря на успехи физики, в области агрономии и физиологии растений господствовали прежние взгляды, державшиеся более 1000 лет, например, водная теория питания растений Аристотеля. И показателем этого господства является то, что еще в 1800 году ученый Шредер получил премию от немецкой академии наук за то что он подтвердил получение растениями элементов питания из воды; к этому выводу он пришел в результате методически неправильно поставленного опыта. "Растения создают содержащиеся в них зольные вещества путем жизненного процесса только из воды", - Шредер. Но уже через четыре года известный ученый швейцарский ученый Соссюр доказал, что из дистиллированной воды растение не извлекает никаких элементов зольного питания, и вес растения увеличивается только за счет получения углерода, как он предположил, из воздуха. Но этот опыт, доказывавший минеральное питание растений, был забыт.
Полагали, что в семени и в почве заложены те силы, которые производят урожаи, и подобно тому, как человек в животное утомляются от работы и требуют восстановления своих сил, то же самое происходит и с полем; производящая сила почвы, израсходованная на выращивание плодов, может быть восстановлена путем предоставления отдыха полю и внесения в него навоза. "Как в навоз и полевые злаки являются продуктами поля, или производительной силы почвы, то из этого делали вывод, что поле можно сравнить с машиной, вечно восстанавливающей в себе самой истраченную на производство работы силу при условии возврата ей части произведенных продуктов. Но что именно представляет собой "сила" почвы - этого не знали. Возникло мнение, что "сила" почвы имеет своего особого носителя и что этим носителем является гумус..."
Вот что пишет Д.Н.Прянишников об этой книге: "Эта книга Либиха произвела огромное впечатление не только в ученом мире, но и в массе сельских хозяев; она была написана не строгим языком лекций, как книга Шпренгеля, а в форме популярной, выделяясь по блеску и смелости выводов, а потому в отличие от работ Буссенго, доступных только читателям специальных журналов, и от лекций Шпренгеля, известных только в университетских кругах, привлекла всеобщее внимание к вопросу о минеральном питании растений и имела большой успех, выходя повторными изданиями..."
Другой ученый, основатель Ротамстедской опытной станции Рассел пишет следующее об этой книге: " в 1840 году, когда, подобно удару грома, разразился над ученым миром знаменитый доклад Либиха Британской ассоциации о положении органической химии, опубликованный впоследствии под названием "Химия в ее применении к земледелию и физиологии". В форме утонченной сатиры и с тонким сарказмом высмеивает он физиологов своего времени, которые, вопреки накопившимся очевидным данным, продолжают придерживаться взгляда, будто растения берут углерод из почвы, а не из углекислоты, содержащейся в воздухе. Юмор Либиха сделал то, чего не могла сделать логика Соссюра и Буссенго. Либих окончательно разбил теорию о перегное. Только самые смелые решились бы после этого утверждать, что растения берут нужный им углерод не из углекислоты, а из другого источника".
Одним из основных положений Либиха было представление о почве как прежде всего кладовой зольных элементов питания растений. Он показал, что растения уносят из почвы зольные элементы с урожаем, и зги элементы надо возвращать в почву, чтобы непрерывно возделывать сельскохозяйственные культуры - обосновав тем самым "теорию возврата".
На смену водной теории питания растений пришла гумусовая, основоположником которой считается немецкий ученый Альбрехт Тэер (1752-1828). Его считают основателем европейской агрономии, до сих пор выходят журналы его имени, а в холле университета имени Гумбольдта в Германии стоит величественная статуя Тэера. Альбрехт Тэер пришел к выводу, что источником питания растений действительно является гумус, из которого берет все необходимое для своей жизни растение. Он придавал большое значение изучению почв для успешного ведения сельского хозяйства; "На учении о почве основывается все искусство сельского хозяйства и до тех пор, пока не будут установлены истинные, определенные н ясные понятая о почве, следует отказаться от каких бы то ни было претензий на научную разработку его."
Придавая большое значение почвам, Тэер разработал свою классификацию пота по механическому составу и одновременно по пригодности к выращиванию тех или иных сельскохозяйственных растений: он различал почвы глинистые - пшеничные, суглинистые -ячменные, песчаные - ржаные. С одной стороны, классификация Тэера кажется несколько примитивной, ведь еще древние римляне различали почвы по механическому составу. Но следует отметить стремление Тэера соединить свойства почвы с вопросами их рационального использования.
Он организовал первую в Европе в городке Меглин в Германии высшую сельскохозяйственную академию. Он написал трехтомный труд "Основы рационального сельского хозяйства", где высказал мысль о важности изучения почв. Благодаря его авторитету теория гумусового питания растений привлекла не только агрономов, но и химиков: ведь если гумус действительно является источником питания растений и определяет плодородие почвы, то его нужно изучать теми новыми методами химии, которые как раз появились в это время. В то время химия была "королевой наук".
Ученик Тэера немецкий ученый Шпренгель впервые дал обстоятельную характеристику гумусовых веществ, установил содержание углерода в гуминовой кислоте - 58% - величину, которой мы до сих пор пользуемся для пересчета содержания гумуса на углерод. Другой ученый, шведский химик Берцелиус, разделил гумусовые вещества почвы на гуминовую кислоту, креновую и апокреновую кислоты и гумин - нерастворимую часть гумусовых веществ. Мульдер разделил гуминовую кислоту на собственно гуминовую и ульминовую. Так постепенно накапливались знания о тех компонентах, которые составляют гумус.
Гумусовая теория питания растений продержалась довольно долго - около 50 лет.
Теория питания растений продержалась довольно долго - около 50 лет. В 1840 году появилась книга Юстуса Либиха (1803-1873) "Химия в применении к в к земледелию и физиологии", которая явилась основой теории минерального питания растений. Во введения к этой книге автор пишет: "В последней четверга прошлого столетия в сельском хозяйстве никто не имел представления о причинах плодородия полей, так же как и о причинах потери ими этого плодородия под влиянием сельскохозяйственной культуры. Помимо значения солнечных лучей, росы и дождя сельский хозяин почти ничего не знал об условиях, необходимых для развития растения. Что касается почвы, то многие полагали, что она существует лишь для того, чтобы служить местом для произрастания растений...
Либих доказал, что уровень урожайности сельскохозяйственных культур ограничивается содержанием того необходимого растениям элемента, который находится в минимуме, сформулировав "закон минимума".
По словам К.Маркса, "... отрицательной стороны современного земледелия, с точки зрения естествознания, представляет одну из бессмертных заслуг Либиха". деградация почв угрожает всему человечеству, ее иногда называют медленной смертью планеты.
Либиху принадлежит критика научно необоснованного, неправильного ведения земледелия. Он говорил о том, что хищническое ведение сельского хозяйства неизбежно ведет к истощению почвы, и этот процесс играет настолько большую роль в жизни человеческого общества в разных странах, что он даже связывал гибель отдельных цивилизаций с истощением почв. Таким образом, Либих предвосхитил глобальный ныне процесс разрушения и истощения почвенного покрова Земли, который современные экологи называют "тихим кризисом Земли". В наше время Международное общество почвоведов создало специальную комиссию но деградации почв, которая считает, что деградация почв угрожает всему человечеству, ее иногда называют медленной смертью планеты.
Заслугой Либиха является организация производства минеральных удобрений. Именно настойчивая пропаганда теории минерального питания, необходимости возврата элементов растений послужила причиной начала производства минеральных удобрений. Изготовленные по рецептам Либиха минеральные удобрения вначале успешно применялись, но вскоре было замечено, что они не дают желаемого эффекта. Это произошло вследствие самой серьезной ошибки Либиха, которую он допустил в своей научной жизни: Либнх считал, что растения черпают азот из воздуха и заботиться об этом не нужно, поэтому производство азотных удобрений не было налажено. Эта ошибка в теории пнтаяня растений была устранена в трудах другого великого ученого Жана Батиста Буссеиго (1802 -1887).
Именно Буссенго принадлежат классические экспериментальные работы в области агрохимии и физиологии растений. В 1835 году в своем имении он начал ставить опыты по питанию растений, в том числе опыты в вегетационных сосудах по исследованию физиологии растений. О содержании его экспериментов можно судить уже по названиям некоторых глав из его произведений: "Опыты, предпринятые для определения, происходит ли выделение азота при разложении углекислоты листьями. - Отношение между объемами разложенной углекислоты и образовавшегося кислорода", "Рост растений в темноте", "Очерк деятельности листьев", "Разложение азотной кислоты при прорастании в темноте", "Испарение листьями на солнце и в тени", "О почве, рассматриваемой со стороны ее действия на растительность", "О нитрификации перегнойной почвы", "О количестве аммика, содержащегося в осадках дождя, снега, росы и тумана" и др. Он явился основателем того вегетационного метода, которым мы пользуемся до сих пор. Обобщив результаты своих экспериментальных исследований, Буссенго оставил нам замечательные монографии - "Полевое хозяйство в свете химии, физики и метеорологии" (1851 г.) и "Агрономия, земледельческая химия и физиология" (I860 г.).
Буссенго доказал, что растение берет азот из почвы и из тех органических удобрений, которые вносятся в почву. Сопоставляя результата своих исследований со взглядами Либиха, Буссенго говорил: "Ясно, что если прав Либих, - мы все землепашцы, большие простаки: мы задаем себе большую работу, возя зимой наш навоз в поле, наши упряжки стоят нам дорого; если только одни минеральные вещества навоза полезны, сожжем наш навоз, и одной ручной тележки хватит, чтобы его вывезти. Я удобрил 30 кв.м. глинистой почвы навозом и получил удовлетворительный урожай. Рядом на такой же площади рассыпал золу, полученную от такого же количества навоза, почва заметно не удобрилась". Он доказал также, что бобовые растения увеличивают содержание азота в почве, но объяснить механизм этого явления он не смог, это сделал другой ученый, Герман Гельригер в 1886 году., который заметил, что этим свойством обладают растения с клубеньками, где живут бактерии, ассимилирующие азот.
Буссенго принадлежат первые количественные исследования баланса веществ в земледелии, прежде всего азота. Проведенные им тщательнейшие эксперименты были началом изучения круговорота веществ в земледелии. Для этого Буссенго широко использовал вегетационный метод. Буссенго экспериментально показал положительное действие внесения извести на почву, в частности на процесс разложения растительных остатков. Он был одним из первых, кто начал изучение состава почвенного воздуха, понимая роль дыхания почвы.
На основании своих количественных экспериментов по изучению баланса веществ Буссенго обосновал необходимость севооборотов, показывая, что каждая культура накладывает свой отпечаток на баланс веществ.
Либих и Буссенго, являясь основоположниками современной агрохимии, а Буссенго еще и физиологии растений, были довольно разными по своим подходам и методологии исследования учеными. Либих создал преимущественно химическую школу в земледелии, а Буссенго - физиологическую школу. Неодинакова была и методология их исследований. Д.Н.Прянишников писал: "...еще над созданием основ современной агрохимии работал не только Буссенго во Франции (с 1836) и Либих в Германии (с 1840), а также и Гильберт в Англии (с 1843), то все ж преимущественное право на звание основателя агрохимии, притом не только по хронологическим данным, но и по другим мотивам, а именно: Буссенго был не только мыслителем, но и экспериментатором; он добывал ценные новые факты, ставя опыты с растениями не только в полевой обстановке, производя чисто физиологические исследования, всегда относимые к классическим образцам точной работы; он любил говорить, что для проверки мнений ученых нужно спрашивать мнение самого растения. Но, создавая научные основы земледелия, Буссенго совершенно не занимался популяризацией своих открытий, ограничиваясь докладами в Академии наук и статьями в специальных журналах.
Либих, напротив, по окончании своей экспериментальной деятельности по основным вопросам химии стал мыслителем в области сельскохозяйственных проблем, но он сам не работал с растениями; он шел преимущественно дедуктивным путем, всходя из общих законов химии и основываясь на ранее известных фактах (анализы Соссюра и пр.): он их блестяще сопоставлял; он писал для широких кругов, в форме популярной а часто остро полемической, и быстро приобрел широкую известность, взбудоражил круги практических хозяев и дал толчок к работе ряда исследователей, но сам он увлекался полемикой, нередко делал ошибки, преждевременно перенося s практику то, что еще не было достаточно освещено научным экспериментов, между тем как Буссенго не ошибался, потому что следовал правилу: "нужно уметь критиковать самого себя; только когда исчерпаны все возражения и взвешено их значение, тогда следует делать общий вывод."
К.А.Тимирязев по этому же поводу писал: "Едва ли не основной мыслью, проходящей красной нитью через все его (Буссенго) произведения, было требование прямого физиологического опыта, необходимость, как он выражался, "задавать вопрос самому растению" и получать непосредственно от него ответ. Эта строгая индуктивная точка зрения отличала его от его блестящего соперника Либиха, постоянно увлекавшегося чисто дедуктивным полетом своей мысли. Между тем как Буссенго все свои положения в конечной инстанции проверял над растением, Либих, кажется, во всю свою жизнь не сделал ни одного опыта над ним. Практически это выразилось в том, что Буссенго должно считать основателем того метода исследования, который получил название вегетационного, т.е. метода, отправляющегося от фактов, наблюдаемых над растением, и завершающегося опытом, производящимся над тем же растением. Если учение Либиха можно назвать химическим, то учение Буссевго, по преимуществу, физиологическое. Этим объясняется, почему его деятельность имела почти одинаковое значение для земледелия и для физиологии растения". Преклоняясь перед Буссевго, К.А.Тимирязев посвятил ему свою работу "Земледелие и физиология растений", написав: "Памяти Жана-Батиста Буссенго основателя физиологической школы научного земледелия, посвящает эти страницы его благодарный ученик".
В завершение этой темы можно привести высказывание известного ученого Оствальда в книге "Великие люди", где он разделил ученых на классиков и романтиков: "Классики медлительны застенчивы, робки, тяжеловесны. Романтики быстры, дерзки, ослепительны и легкомысленны. Отсюда происходит склонность классиков к одиночеству, а романтиков к общительности. Классики уходят в себя, а романтики пленяют на лекции, блистают в обществе, наносят меткие удары в споре и стремятся занять центральное положение. Поэтому превосходных учителей мы встречаем среди романтиков, тогда как классики оставляют глубочайшие и нестираемые следы в деле исследования". Нетрудно видеть, кого можно отвести к классикам, а кого к романтикам. Но нужно сказать, что такое деление, несмотря на внешнюю привлекательность, довольно условно. Хотя Буссенго и был медлителен и физически тяжеловесен, но ои славился как человек исключительного остроумия. Где бы он ни появлялся - например, в кулуарах Французского парламента, депутатом которого он был, - вскоре раздавался дружный смех.
В молодые годы, он, отказавшись от карьеры техника-инженера, под впечатлением рассказов Гумбольдта о путешествиях в разные страны, поехал в Южную Америку. Здесь он собирался работать по специальности, в качестве инженера, но познакомившись с Боливаром -знаменитым предводителем освободительного движения в Южной Америке, который предложил ему место офицера, в течение ряда лет воевал на стороне освободительных отрядов Боливара. Поэтому не следует думать, что Буссенго был нелюдимым замкнутым человеком, хотя по классификации Освальда он, конечно, классик.
Таким образом, Либих создал химическую школу земледелия, а Буссенго -физиологическую, дополнив друг друга. Так на грани первой и второй половин 19 века в Европе завоевали призвание новые науки - агрохимия и почвоведение, основывавшиеся на новых количественных химических и физиологических методах исследования.
В 1838 году в Германии было положено начало изучению физики почв в работах Шюблера, исследовавшего водные, воздушные, тепловые свойства почв. В 1837 году Ч.Дарвин положил начало почвенной биологии, сделав доклад "Об образовании почвенного слоя деятельностью червей", где говорил: "Я пришел к заключению, что весь растительный слой, покрывающий землю, весколысо раз прошел через кишечный канал дождевых червей в еще много раз пройдет через него. Вследствие этого само название "растительный слой" оказывается неподходящим и вернее было бы назвать его "животным слоем". В 1881 году Дарвин опубликовал монографию "Образование почвенного слоя дождевыми червями и наблюдения над их образом жизни".
Россия в первой половине 19 века продолжала оставаться страной для которой еще в значительной мере были характерны черты феодализма, и в первую очередь крепостное право, невыгодное для работника н владельца, не способствовавшее правильному использованию земля. Большое влияние на развитие России оказала война с Наполеоном, вследствие которой значительная часть офицерского дворянства - наиболее образованной части общества - побывала во Франции, где господствовал дух свободолюбия, активной общественной жизни. Это в значительной мере повлияло на мировоззрение передовой, образованной части общества. Появляются декабристы из среды образованного дворянства.
В 1804 году в Московском университете был введен новый Устав, который провозглашал его автономность, независимость. "Дней Александровых прекрасное начало" - писал об этих временах Пушкин. В университете была провозглашена самоуправляемость, высшим органом стал совет профессоров университета, который избирал ректора.
В своих воззрениях на роль почвы в жизни растений Павлов был последователем Тэера. Будучи широко образованным ученым, он понимал важность смены сельскохозяйственных культур, критиковал господствовавшую в Росин трехпольную систему земледелия: "Современные выгоды трехполевой системы ничтожны в сравнение с вредными от нее последствиями. И естественно ли, что в России, где находится столько различия в почве и климате, господствует один порядок в нивоводстве?"
Большое значение Павлов придавал правильной обработке почвы, для этого сконструировал свою модель плуга. Он считал, что только на научной основе можно научиться получать более высокий урожай, чем получали крестьяне в то время, всячески пропагандировал опыт более развитых стран Европы, но одновременно говорил, что этот опыт следует применять только с учетом специфики условий, в том числе почвенных, выдвинув девиз: "Современность с печатью местности''.
Павлов организовал под Москвой первое опытное поле, так называемый "Бутырский хутор", который в течение длительного времени было одной из лучших опытных станций. Павлов был широко мыслящим человеком, превосходным лектором, оратором, проблемы сельского хозяйства в России он рассматривал на фоне общих общественно-экономических условий России того времени, поэтому такая широкая постановка проблем, превосходная форма изложения привлекали внимание очень широких слоев культурного населения Москвы и всегда собирали очень большую аудиторию.