VI. ПЕРВЫЕ ШАГИ В НАУКЕ

VI. ПЕРВЫЕ ШАГИ В НАУКЕ

«П. А. Костычев счастливо сочетал в себе ученого сельского хозяина, прекрасного химика-аналитика и систематика-ботаника…»

А. А. Бычихин. 1895

В августе 1866 года Костычев приехал в Петербург. Он сразу же повидался с Карельщиковым и узнал от него все правила приема в Земледельческий институт. Для того чтобы стать «действительным студентом», нужно было представить аттестат об окончании гимназии. Но для зачисления в вольнослушатели достаточно было подать заявление на имя директора.

3 сентября 1866 года директор института Е. А. Петерсон получил от окончившего курс в Московской земледельческой школе Павла Костычева заявление следующего содержания:

«Имея желание слушать лекции в Земледельческом институте, имею честь покорнейше просить Ваше превосходительство зачислить меня в вольнослушатели института.

При сем честь имею приложить надлежащие документы…

Ученый управительский помощник

П. Костычев».{Государственный исторический архив Ленинградской области (ГИАЛО), фонд 994, дело 123, связка 37, лист 1.}

Резолюция директора была положительной, и Костычев мог незамедлительно начать свои занятия в институте.

Зачисление в вольнослушатели института доставило Костычеву огромную радость. Эту радость не могли заглушить все те многочисленные «удары судьбы», которые обрушились на его голову с первых же дней пребывания в столице. Земледельческий институт помещался за городом — в деревне Лесное; от центра города сюда самым бодрым шагом надо было итти часа полтора. Правда, имелась возможность снять комнату или угол в самом Лесном, но там не было никаких приработков, в которых так нуждался Костычев. Пришлось поселиться в городе и ежедневно путешествовать пешком. Молодой человек, отправляясь в Петербург, рассчитывал на репетиторские заработки, но получить уроки оказалось делом исключительно трудным. У юноши было множество конкурентов из числа студентов различных высших учебных заведений столицы, имевших «солидные рекомендации». Репетитор, окончивший низшую сельскохозяйственную школу, да еще из бывших крепостных, не внушал доверия состоятельным петербургским папашам и мамашам. Пришлось искать других, случайных заработков.

У Костычева был хороший почерк. Изредка ему удавалось получить переписку. Чаще же приходилось зарабатывать на погрузке и выгрузке судов в товарной гавани. Несколько раз, когда дела шли лучше, Костычев бросал городскую квартиру и перебирался в Лесное, но вскоре он бывал вынужден вновь возвращаться в Питер. Лишь постепенно, при содействии Карельщикова, а затем и профессора Петербургского земледельческого института A. Н. Энгельгардта, Костычеву удалось получить несколько уроков в частных домах. Но до этого в течение года жизнь молодого человека была всецело во власти случайных и ненадежных заработков. Не раз его просили съехать с квартиры. Часто он отправлялся в кухмистерские и, делая вид, что его больше всего интересуют газеты, тайком кормился хлебом с тарелок, расставленных по столам для обедающих. Подобно Ломоносову, Костычев имел нередко в день «на денежку хлеба и на денежку квасу» и тоже «наук не оставил». Напротив, он с огромным упорством и страстью принялся за изучение различных наук и за практическую работу в лабораториях и кабинетах.

Земледельческий институт раньше находился в местечке Горки Оршанского уезда Могилевской губернии. В 1840 году в Горках была открыта Земледельческая школа, подобная московской. В 1848 году, наряду с существованием школы, был учрежден Горы-Горец-кий земледельческий институт. Целью его являлось «приготовление ученых агрономов с высшими теоретическими и практическими познаниями в сельском хозяйстве».

За пятнадцать лет, с 1848 по 1863 год, институт сумел выпустить только лишь около 500 агрономов.

В 1863 году институт был закрыт, затем переведен в Петербург, в здание незадолго перед тем упраздненного «за ненадобностью» единственного в стране Лесного института.

В сентябре 1865 года был проведен первый прием в Петербургский земледельческий институт; в него было зачислено 19 студентов и 5 вольнослушателей. В следующем, 1866 году в институт приняли 18 студентов и 17 вольнослушателей и в их числе Павла Костычева.

Курс обучения был трехлетний, экзамены сдавали в конце каждого учебного года, в мае — июне. На первом курсе студенты слушали физику, химию, геодезию, минералогию, ботанику, зоологию и политическую экономию. Костычев уделял достаточное внимание всем предметам и с интересом работал в физическом, минералогическом и зоологическом кабинетах, но с наибольшим рвением он отдается изучению ботаники и химии.

С. П. Карельщиков, переехавший в Петербург в 1865 году, сумел за один год создать в институте хорошо оборудованный ботанический кабинет; здесь были новейшие микроскопы, довольно большой гербарий, прекрасные таблицы и рисунки, которыми Сергей Петрович иллюстрировал свои увлекательные лекции. Он попрежнему любил ботанические экскурсии и сразу же привлек к ним Костычева. К экскурсантам нередко присоединялся друг Карельщикова — молодой талантливый ботаник Розанов, служивший в то время библиотекарем в Петербургском ботаническом саду. После смерти Карельщикова Розанов вспоминал, с каким самозабвением отдавался его друг ботаническим исследованиям: «С ранней весны и до поздней осени бродил он в свободные от лекций часы с капсюлькой, сачком и лопатой по окрестностям Лесного института. Никакая погода не могла остановить его… По колени в воде, весь нагруженный своею добычей, он целые часы стоял и бродил в болоте, отыскивая какую-нибудь водоросль… Придя домой, он садился прямо за микроскоп или шел в кабинет для занятий… Поздней осенью, когда уже все было покрыто толстым слоем снега, я встречал его с откопанными из-под снега заростками папоротников или мхами». Научный энтузиазм Карельщикова увлекал Костычева и других студентов: они стремились походить на своего учителя. Располагал он их к себе и своим замечательным характером. «Человек простой и не знавший титулов, прямой, всегда открыто ратовавший за правду и против кривды», — вот каким рисовался Карельщиков всем близко знавшим этого скромного, но замечательного ученого.

Результаты его неустанных трудов скоро проявились: в 1867 году он блестяще защитил в Московском университете магистерскую диссертацию «О размещении и развитии устьиц на листьях цветковых растений». Это был важный вопрос, так как с числом устьиц связана транспирация растений, то-есть выделение ими воды в атмосферу для поддержания температуры листьев на определенном уровне. Работа Карельщикова создавала научную основу для представлений о водном и тепловом режиме растений. Костычев прочитал диссертацию Карельщикова еще до ее защиты; исследования учителя очень заинтересовали ученика. Было доказано, что «численность устьиц на листьях представляет у каждого растения определенный максимум и минимум». Теорию развития устьиц, предложенную иностранными ботаниками — Карстеном и Зорауром, молодой русский ученый отверг как «абсолютно неправильную». Он на огромном экспериментальном материале вскрыл закономерности размещения устьиц на листьях разных растений и пришел к новым важным выводам, что «двудольные отличаются разнохарактерным положением устьиц, а однодольные параллельным» и что «устьица принадлежат верхней кожице и помещаются всегда в ряду ее клеточек».

Глубоко заинтересовавшись водным режимом растений, Костычев быстро замечает, что у Карельщикова этот вопрос затронут лишь с анатомической стороны. Физиология устьиц, их «работа», количество выделяемой ими влаги, связь всех этих явлений с поступлением воды из почвы в корневую систему растений — все это оставалось неосвещенным. Костычев просматривает русские и немецкие ботанические и агрономические журналы и выбирает из них все интересные статьи по водному режиму растений. Плодом этой работы молодого ученого явилась статья «Откуда растения берут воду?», которую Костычев опубликовал в одном из номеров журнала «Сельское хозяйство и лесоводство» за 1869 год.

Еще осенью 1866 года Карельщиков и Костычев занялись изучением корневой системы некоторых луговых трав. Молодых ученых интересовал вопрос о размножении этих трав корневой порослью. С увлечением копал Костычев влажную петербургскую почву, и его глазам открывались тайны подземной жизни луговых растений: в почве они образовывали целый лабиринт корней, которые уходили от самого растения в стороны иногда на несколько метров. «Жирные» спрятанные в почве корни не боялись морозов, хорошо перезимовывали и весной давали жизнь новым буйным надземным побегам. Эти травы благодаря особенностям строения их корневой системы являлись многолетними, что и обеспечивало им большую жизнестойкость и успешное распространение. Сорные растения этой группы, попадая на поля, делались сущими бичами для земледельца, искоренить их было очень трудно, особенно теми орудиями обработки почвы, которые были в распоряжении крестьян Петербургской губернии.

Костычев с удивлением узнавал, что крестьяне, жившие в окрестностях столицы, еще более бедны и забиты, чем подмосковные. Каждый пуд ржи петербургским земледельцам приходилось отбивать у суровой северной природы: заболоченность большинства почв, частые дожди во время созревания и уборки хлебов, обилие злостных сорняков на полях — вот враги, душившие здешнего земледельца. Единственной же «машиной», имевшейся у него, была русская соха.

Костычев приглядывается к сошной обработке почвы, беседует с крестьянами, спрашивает их, почему они так упорно держатся за соху. Сначала они отшучивались, говорили, что к сохе мужики, мол, привычны, но потом оказывалось, что они прекрасно понимают преимущества плуга. «При обработке полей держатся сохи обыкновенно потому, что она дешева», — писал впоследствии Костычев в своей работе «Учение о механической обработке почв».

Соха не делала почву культурной, не способна была бороться с сорными растениями. «…После сохи, — писал Костычев, — пашня имеет всего чаще совершенно беспорядочный вид: поверхностный слой в иных местах перевернут, в других местах стоит вертикально, в третьих — лежит на поверхности, как прежде. В одном месте нагорожена куча земли, рядом находится углубление и т. д. Чем плотнее земля и чем более она задернела, тем работа сохи хуже». Корневищные сорняки были сильнее сохи. Причина их «силы» заключалась в особом строении корневой системы.

Сборы Костычева значительно обогатили гербарий ботанического кабинета. Немало долгих зимних вечеров Карельщиков и его любимый ученик и товарищ провели за разбором своих ботанических сокровищ. Свои лекции о корневой системе растений Карельщиков уже иллюстрировал материалами, собранными совместно с Костычевым.

Невзирая на огромные житейские трудности, Костычев успешно занимался в институте и, подобно тому как в уездном училище и Земледельческой школе он был первым учеником, становился здесь, в Питере, «первым студентом». Но «первому студенту» и другим вольнослушателям грозила беда, которой они и не чаяли.

Полиция обратила внимание на то, что институт привлекает слишком много вольнослушателей, большинство из которых группировалось вокруг революционно настроенного профессора Энгельгардта. Среди студенческой молодежи сильно росли революционные настроения, студенты и вольнослушатели зачитывались Чернышевским и Герценом, принимали участие в студенческих кружках и сходках. Власти решили положить этому конец. Больше всего их смущали вольнослушатели: они не носили студенческую форму, за ними был затруднен надзор.

В апреле 1867 года Костычеву и его товарищам администрация института предложила или перейти в действительные студенты, или прекратить посещение занятий. Но для перехода в студенты надо было представить свидетельство о сдаче экзаменов за полный курс гимназии.

Не подозревая никакого подвоха, Костычев и группа его товарищей 27 апреля 1867 года подали заявления о переходе в студенты и о разрешении отсрочить сдачу им экзаменов за курс гимназии до августа. Директор института Петерсон не решил сам этого вопроса и переслал заявления попечителю Петербургского учебного округа. Попечитель решил одним ударом избавить Земледельческий институт от нежелательных вольнослушателей. Заявления были возвращены молодым людям только в июне, когда они уже успокоились, а некоторые даже разъехались. Попечитель отказывал в отсрочке экзаменов и предлагал сдать их за три-четыре дня, что было, как и следовало ожидать, невозможно. Вольнослушателям не оставалось ничего другого, как оставить институт. Большинство так и сделало, но Костычев не растерялся. Он начинает беготню по Петербургу в поисках такой гимназии, которая согласилась бы так быстро принять у него экзамены по всем предметам. Везде ему отказывали. Наконец в 7-й Петербургской гимназии директор пошел навстречу молодому человеку, хотя и сомневался в его способности за оставшиеся два дня сдать около десяти экзаменов. Костычев не только сдал все экзамены, но и сдал их превосходно. С блеском и глубиной проявились на экзаменах его знания по всем предметам. Удивлению учителей и директора не было предела; юноше без всяких проволочек выдали нужное ему свидетельство.

15 июня 1867 года Костычев в своем заявлении на имя Петерсона еще раз просил о переводе в студенты и прилагал свидетельство от 7-й гимназии о своих познаниях в предметах, составляющих полный гимназический курс. Директор института тоже несказанно удивился и уже на следующий день на заседании совета института оформил перевод вольнослушателя Костычева в студенты.

За эти дни Костычев так устал, что с большой радостью согласился на предложение Карельщикова поехать с ним в Новгородскую губернию для сбора и изучения местных растений.

***

В шестидесятых годах прошлого века растительность многих частей России была изучена еще очень слабо. При этом растительность окраин нередко была известна лучше, чем губерний, близких к обеим столицам. Карельщиков обратил на это внимание и решил с помощью студентов организовать исследование петербургской и новгородской флоры. Исполняя этот план, он и отправился летом 1867 года в сопровождении Костычева и студента Александра Краузе в Новгородский уезд, на берега Волхова.

Маленькая экспедиция, вооружившись небольшими лопаточками, ножами, гербарными сетками и прочим несложным полевым оборудованием, отправилась по Николаевской (ныне Октябрьской) железной дороге до станции Чудово. Здесь «выгрузились» и двинулись на юг к долине Волхова. Бегло осмотрев левый берег реки, экскурсанты переправились на правый берег, который в ботаническом отношении представлял особый интерес.

Эти места являлись в то время наиболее дикими. Здесь было много болот. Даже железная дорога почти сплошь пролегала по торфяникам, достигавшим иногда нескольких верст длины и средней толщины торфяного слоя не менее сажени. Особенно большими и мощными торфяниками славились окрестности станций Волхово и Гряды. На болотах можно было собрать интересные образцы влаголюбивых растений из числа цветковых, а также папоротники, хвощи, мхи и водоросли. По более высоким участкам, по соседству с болотами, сохранились кое-где густые леса с преобладанием хвойных деревьев — ели и сосны. Это была настоящая восточноевропейская тайга.

Сырой климат болотистой местности вызвал у Сергея Петровича резкое обострение болезни, у него пошла горлом кровь. Студенты решили срочно увезти его в Петербург, к матери и сестрам. Но Карельщиков категорически воспротивился: он поедет один, а студенты останутся продолжать работу и доведут ее до конца.

Студенты остались одни; целыми днями бродили они по лесам, полям и болотам, разыскивая новые растения, вечером заходили в деревню и у кого-нибудь из крестьян просились на ночлег. Часто они отходили далеко от реки, но особенно тщательно исследовали долину Волхова. Здесь их донимали комары, которыми была знаменита Волховская долина. Но студенты старались не обращать внимания на комаров: с опухшими от укусов лицами они неутомимо собирали все новые и новые растения и успешно продвигались вверх по Волхову.

Они посетили село Званку. Выше по Волхову, в шести верстах от Званки, на левом берегу реки было расположено большое имение помещика Тыркова «Вергежа». Здесь был заведен восьмипольный севооборот и производились кое-какие опыты посева разных трав на лугах для их улучшения. Костычев собрал в этих местах хорошие образцы диких и сеяных луговых трав и сделал некоторые наблюдения над условиями их роста.

Нагруженные обильной добычей, студенты наняли лодку, спустились вниз по Волхову до Чудова и отсюда уже на поезде возвратились в Петербург. Зимой они разобрали собранные ими растения, определили их, откинули дублеты. Так был создан первый гербарий новгородской флоры. Преемник Карельщикова по кафедре ботаники в Земледельческом институте выдающийся русский ученый Иван Парфеньевич Бородин (1847–1930) писал Ь 1905 году:

«…в архиве имеется список 250 растений, собранных студентами П. Костычевым (известным впоследствии профессором нашего института) и А. Краузе в Новгородской губернии… по правому берегу Волхова». В институте в то время имелась отдельная новгородская коллекция Костычева и Краузе с общей надписью: «Новгородские растения. 250 экземпляров. Дар».

Работа по сбору и определению такого большого числа новгородских растений принесла Костычеву немалую пользу: он стал хорошим флористом, овладел методикой самостоятельного ботанического исследования. Это явилось завершением глубокого и всестороннего изучения Костычевым ботаники под руководством его учителей — Н. И. Анненкова и С. П. Карельщикова.

***

На втором курсе начиналось преподавание земледелия с некоторыми элементами почвоведения. Профессор А. П. Людоговский, который читал земледелие, стремился связать свой предмет с практикой, с работами в поле. В 1867 году он устроил небольшой питомник сельскохозяйственных растений, занимавший первоначально площадь всего в несколько десятков квадратных саженей. Весной следующего года профессор привлек к своим опытам студентов, в том числе и Костычева. Они расширили питомник до 1/10 десятины, разбили площадь на маленькие гряды, имевшие 1,5–2 сажени в длину и 1,5 аршина в ширину. На каждой грядке высевалось одно какое-нибудь растение. Студенты и профессор тщательно ухаживали за растениями, рыхлили почву и часто проводили прополку: сорняков на грядках не было.

В питомнике высеяли много растений: из зерновых хлебов по нескольку сортов овса и ячменя, 3 сорта ржи и 14 сортов пшениц — иностранных и русских, в том числе прославленные южнорусские пшеницы — кубанку, белотурку и арнаутку. В 1868 году все эти сорта пшеницы «росли превосходно и дали совершенно зрелые нормальные зерна между 15 и 20 августа». Даже многие сорта теплолюбивой кукурузы вполне вызрели на опытном участке. Кроме перечисленных растений, в питомнике были еще посеяны разные сорта проса, гречихи, гороха, фасоли, чечевицы, льна, подсолнечника, мака и других культур. Не были пропущены и кормовые травы. Радовали глаз дружные посевы красного и белого клевера, люцерны, эспарцета, люпина, сераделлы. Это был настоящий музей культурной флоры.

Костычев помогал Людоговскому проводить наблюдения в питомнике. Он отмечал время цветения растений, образования плодов и другие фазы в их жизни, измерял высоту в разные сроки, проводил скашивание, высушивание, взвешивание урожая. Он на личном опыте убеждался в том, что выращивание кормовых трав из семейства бобовых прекрасно удается здесь, под Петербургом: для этого нужно только желание и немного умения. И, однако, во время своих путешествий по Новгородской губернии Костычев видел посевы трав в больших размерах только в одном имении.

Организуя свой питомник, Людоговский преследовал, как он выражался, три цели: учебную, научную и практическую. Учебная цель состояла в том, что студенты и другие лица, интересующиеся хозяйством, могут познакомиться «с главнейшими хозяйственными растениями, их общим видом и ростом на весьма небольшом пространстве». Наблюдения за развитием и урожаем растений в годы с различными климатическими условиями и сопоставление этих наблюдений могли дать ценный научный материал. Через несколько лет можно будет рекомендовать хозяйствам новые сорта культурных растений, приспособленных к здешнему климату, — в этом будет состоять практическая сторона дела.

Людоговский придавал своим опытам очень большое значение, не видел их недостатков. Из-за этого произошел первый научный спор Костычева с его учителем. Молодой агроном считал, что размер каждой опытной делянки слишком мал, и потому получаемые результаты ненадежны. Костычеву не нравилось также, что уход за всеми растениями одинаковый, а ведь их требования к условиям жизни могут быть очень различны. Поэтому значение питомника сводится почти целиком к его учебной, демонстрационной роли. Людоговский совершенно не соглашался с этой критикой. Он был в то время большим поклонником немецкого химика Юстуса Либиха и считал, подобно последнему, что изучение требований растений к условиям жизни можно вполне успешно проводить даже в маленьких горшках или банках с водой, а половина квадратной сажени природной почвы — это уже такое пространство, которое гарантирует полную точность опытов. Людоговский в своих статьях, напечатанных в «Земледельческой газете», призывал к организации таких же наблюдений и опытов в других местах, убеждая, что для этого совсем не обязательны большие участки земли или сколько-нибудь значительные средства.

Профессор Людоговский постепенно полностью подпадал под влияние одностороннего химического учения Либиха о плодородии почвы. Это учение внешне — в теории — выглядело стройным. Оказывается, для того чтобы обеспечить наилучшие условия развития культурных растений, достаточно узнать, какие вещества и в каких количествах извлекает растение из почвы, и полностью «вернуть» эти вещества в почву. Это мнение Либиха и многочисленных его последователей получило в науке название «теории полного возврата». Если почве не будет возвращено то, что у нее взято, то рано или поздно наступит истощение. Либих полагал, что «полный возврат» возможен только в условиях мелкого сельского хозяйства, но одновременно он сам понимал, что в этих условиях исключается широкое применение достижений науки и техники. Либих и его ученики не видели никакого выхода из этого противоречия.

Ошибки Либиха были блестяще вскрыты Марксом, который установил, что теория истощения почвы вовсе не является неизменным «законом» природы. Маркс показал, что истощение почвы свойственно капиталистической форме сельского хозяйства. Характеризуя капиталистическое земледелие, Маркс писал:

«Всякий прогресс капиталистического земледелия есть не только прогресс в искусстве грабить рабочего, но и в искусстве грабить почву, всякий прогресс в повышении ее плодородия на данный срок есть в то же время прогресс в разрушении постоянных источников этого плодородия»{К. Маркс. Капитал, т. I, 1953, стр. 509.}.

Некоторые русские ученые, в том числе и Людоговский, не критически восприняли «теорию полного возврата» — они не замечали ее ошибочности: Либих совершенно не принимал во внимание физические свойства почвы и ее водный режим, а ведь при любом самом полном возврате растения не смогут брать питательных веществ из сухой почвы. Не учитывалась также «поглотительная способность почвы», то-есть ее способность переводить некоторые питательные вещества в нерастворимое состояние, в результате чего они делаются совершенно непригодными для корней растений.

«Теория полного возврата» не учитывала и многих других свойств почвы и особенностей питания растений.

Почву Либих не считал особым телом природы, насыщенным живыми организмами; он видел в ней лишь мертвую горную породу, которая может содержать питательные вещества и «терять» их при возделывании растений. Ему совершенно чужда была мысль о том, что под влиянием тех же возделываемых растений, а также животных и микроорганизмов, населяющих почву, последняя приобретает новые свойства и обогащается питательными веществами. А ведь русские ученые М. В. Ломоносов, М. И. Афонин, М. Г. Павлов, Я. А. Линовский именно так смотрели на процесс развития почвы и ее плодородия.

Обобщив многочисленные исследования по питанию растений, проведенные в первой трети XIX века, Либих доказал, что растения питаются наиболее простыми минеральными соединениями. Этим открытием он опроверг господствовавшую до сороковых годов прошлого столетия «гумусовую теорию» питания растений, согласно которой пищей растений служит гумус, или, иначе, почвенный перегной. Но Либих при этом не учитывал, что в результате разложения в почве перегноя она обогащается простыми минеральными веществами. Таким образом, опровержение «гумусовой теории» на самом деле не означало отрицания роли самого гумуса в питании растений.

Еще в XVIII веке известный русский агроном А. Т. Болотов, наблюдая за условиями развития растений и влиянием на них различных удобрительных веществ, сформулировал ряд правильных положений о значении простых солей для растений.

В своем трактате «Об удобрении земель», напечатанном в 1770 году, Болотов высказал в достаточно ясной и определенной форме минеральную теорию питания растений, противопоставляя ее идеалистической «теории» голландского естествоиспытателя Ван-Гельмонта (1577–1644) о водном питании растений. «Многие того мнения, — указывал Болотов, — что земля не что иное, как сосуд, в котором пища произрастений содержится; а питаются они единою водою, или сыростью, и сие мнение стараются доказать они некоторыми опытами г. Гельмонта».

Болотов критикует эти виталистические представления. При сжигании растений, говорит он, остается зола, содержащая различные минеральные вещества. Откуда они берутся? Не образуются же они из воды? Конечно, нет, отвечает Болотов. Пища растений «состоит в воде и некоторых особливых земляных или паче минеральных частичках; следовательно, надобно в той земле сим вещам в довольном количестве находиться». В начале сороковых годов XIX столетия Либих пришел к подобным же выводам и немало сделал для строго научного обоснования минеральной теории.

Условия питания растений различными минеральными элементами почти до самого конца шестидесятых годов прошлого столетия изучались с помощью так называемых водных культур. При этом подопытные растения выращивались не в почве, а прямо в сосудах с водой, в которую в определенных количествах и соотношениях добавлялись разные питательные соли. Этот метод удовлетворял многих последователей Либиха; Людоговскому он тоже казался безупречным.

Однако студент Костычев отнесся к водным культурам совсем иначе: он видел их преимущества, но одновременно сознавал, что метод выращивания растений в водных растворах слишком далек от того, с чем мы имеем дело в природе и 6 сельскохозяйственной практике. При опытах с водными культурами игнорировали почву, а Костычев уверен был в том, что урожаи всех растений во многом зависят от свойств почвы и ее обработки, и часто возражал профессору, отстаивая свою точку зрения в вопросе о водных культурах. Для подтверждения правильности своих взглядов он начинает усиленно искать в литературе такие материалы, которые совершенно точно доказали бы недостаточность метода водных культур. И Костычев нашел такие материалы.

Довольно известный немецкий физиолог и агрохимик Гельригель (1831–1895) начал в это время свои опыты по выращиванию растений в горшках с прокаленным песком, в который также добавлялись вода и соли. Эти опыты очень заинтересовали Костычева, и он делает из них такие выводы, до которых еще не дошел Гельригель. Новый метод и свои мысли о нем Костычев хочет сделать всеобщим достоянием. Он пишет небольшую статью «Исследования Гельригеля над произрастанием хлебных растений».

И вот статья глубоко продумана, все в ней предельно ясно. Костычев последний раз тщательно переписывает ее своим четким, характерным почерком. В первых числах июня 1868 года не без колебаний отправился начинающий автор к Федору Александровичу Баталину (1823–1895) — довольно известному агроному, редактировавшему еженедельную «Земледельческую газету».

Баталии принял Костычева любезно: газета сильно нуждалась в хороших статьях, а молодой автор ставил новый вопрос, который заинтересовал редактора. Очень скоро — 15 июня того же года — статья Костычева увидела свет. Это была его первая печатная работа. Она лишь формально была чем-то вроде реферата работ Гельригеля, на самом же деле она явилась маленьким, но вполне оригинальным научным трудом.

Прежде всего Костычев критически рассмотрел водные культуры, отметив преимущества этого метода. С его помощью легко можно было решить такие вопросы: какие вещества следует считать питательными и какие нет, в каких соединениях они действуют на растения лучше, а в каких хуже. При этом очень легко наблюдать за состоянием всего растения, за его надземной частью и корневой системой. «Трудно придумать другой метод, кроме водной культуры, — писал в своей статье Костычев, — при котором бы можно было так легко по произволу изменять условия сообразно с целью опыта».

Но при переходе к практике, то-есть к выращиванию растений в почве, все очень сильно изменяется, и значение результатов, полученных с помощью водных культур, делается сомнительным. В почве питательные вещества не только поглощаются растениями, но одновременно находятся под влиянием «многих физических и химических сил». Водные культуры упрощенно решают вопрос о питании растений, а потому и не могут иметь большого практического значения.

Гельригель, по мнению Костычева, сделал шаг вперед к разработке более правильной методики исследования питания растений. Проведение опытов с водой имело то преимущество, что можно было легко сравнивать поведение разных растений — водная среда была во всех случаях совершенно одинаковой. Гельригель взял для своих опытов тоже очень однородный материал — прокаленный кварцевый песок. «Здесь, — писал Костычев, — вместо совершенно индиферентного тела, воды, взято такое вещество, химические действия которого ничтожны, но которое обладает уже известною суммою физических сил несходно со многими почвами, встречающимися в природе».

В своей статье Костычев пошел значительно дальше Гельригеля и наметил целую программу опытов по изучению питания растений. Он говорил, что надо постепенно переходить к постановке таких опытов на других, более сложных в физическом и химическом отношении почвах. При этом опытным путем надо изучать не только минеральное питание растений, но также их отношение к воде, свету и теплу. На рост и развитие растений влияет не только питание минеральными веществами, но большое число разнородных внешних условий в их взаимодействии.

В первой статье Костычева нет еще решений, но постановка важнейшего вопроса научной агрономии является правильной, широкой; она чужда той узости и однобокости, которые отличали многих даже крупных исследователей того времени.

Статья Костычева имела успех, его поздравляли Энгельгардт, Карельщиков, Людоговский. Небольшой гонорар, полученный за статью, был использован для организации маленькой пирушки, на которую были приглашены лучшие друзья: Малышев, Краузе и перебравшийся в Петербург Гудков. Друзья кричали «ура» и пророчили Костычеву блестящую научную будущность. Они были недалеки от истины.

Редактор «Земледельческой газеты» тоже был доволен статьей нового сотрудника. При следующей встрече Баталии обратился к нему с вопросом:

— Господин Костычев, вы хорошо знаете немецкий язык?

— Как будто порядочно.

— Где же вы его выучили, ведь в Земледельческой школе языки не преподаются?

— Это верно, но я изучал латынь, немецкий и французский языки самостоятельно.

Баталии с удивлением и некоторым недоверием поглядел на молодого человека, но тот твердо выдержал взгляд редактора.

«Наверно, действительно порядочно знает языки», — подумал Баталии и поручил Костычеву написать обзор новейших немецких работ по земледельческой химии для журнала «Сельское хозяйство и лесоводство». Это был уже солидный ежемесячный научный журнал, он тоже нуждался в хороших авторах. Редактором журнала являлся все тот же Баталии.

По более чем скромному костюму Костычева и его далеко не цветущему виду редактор решил, что этот автор сильно нуждается в деньгах и никогда не станет спорить о размерах гонорара. Кроме того, он полагал, что Костычев будет «послушным» автором и станет писать только то, что нужно редактору. Баталии очень ошибался. На этот раз Костычев быстро подготовил свой обзор, который был опубликован под названием «Успехи земледельческой химии». Эта большая статья тоже не была рефератом, то-есть сокращенным, но точным пересказом чужих мыслей. Это был в полном смысле обзор, но обзор критический.

Костычев писал о поглотительной способности почвы по отношению к различным питательным веществам и газообразным продуктам, о содержании фосфора в разных почвах, об удобрениях. Но одновременно он обращал внимание на односторонность всех этих исследований. Либих, Гельригель и многие другие крупные авторитеты не видели в плодородии почвы сложного явления, а стремились свести это плодородие к узкому кругу вопросов питания растений немногими минеральными соединениями: азота, фосфора и калия. Костычев в своем обзоре утверждал, что этот чисто химический подход к плодородию почвы не только не полон, но и вреден, так как запутывает истинные взаимоотношения растений с почвой. Вот что писал Костычев по этому поводу:

«Почва влияет на развитие растений как химическими, так и физическими своими свойствами. Только полное знание тех и других свойств дает возможность… эксплуатировать ее наиболее выгодным образом. Трудно сказать, какие из свойств почвы — химические или физические — резче влияют на развитие растений, на производство большего или меньшего количества полезных продуктов. Между тем в изучении этих свойств мы видим неравномерность; в ученых журналах чаще встречаются статьи о химических свойствах почвы; вследствие этого влияние физических свойств почвы на растение изучено гораздо хуже… а по одному химическому исследованию нельзя сделать точных заключений о достоинстве почвы».

Уже первые работы Костычева показывают его большое стремление к широкому охвату важнейших биологических и агрономических вопросов. Методом наиболее эффективного приближения к истине Костычев считал научную критику, но его критика носила отчетливо выраженный конструктивный характер: он не только вскрывает противоречия в опытах тех или иных исследований, но и пробует нащупать пути преодоления этих противоречий. В конце своего обзора молодой ученый коснулся опытов немецких физиологов Вольфа и Гампе, пытавшихся с помощью водных культур решить вопросы питания растений. Процесс питания растений эти ученые трактовали упрощенно. Они считали, что соли проникают в корни растений из водного раствора механически, на основе чисто физического закона диффузии. Однако эти категорические выводы совершенно не соответствовали полученным опытным данным, очень немногочисленным и противоречивым. «Принятие питательных веществ растениями, — писал Костычев, — дело еще очень темное, и нельзя решить, ограничивается ли этот процесс одной диффузией, или тут могут происходить другие явления».

Задание, которое Баталии дал Костычеву, последний выполнил очень своеобразно: редактор предполагал напечатать обзор достижений западноевропейской науки в назидание русским читателям, а получилась критика этих «достижений». Острота постановки Костычевым вопроса о питании растений видна из заключительной фразы его обзора: «Вся критика предыдущих опытов имеет целью показать их несостоятельность. Это сделано нами для того, что на будущее время, если нам придется говорить о подобных же исследованиях, то мы будем делать о них только короткие заметки, если только в их методе не будет улучшений, которые бы придали достоверность результатам этих исследований».

Баталин вначале колебался, печатать ли ему костычевский обзор без изменений, или потребовать от автора некоторых переделок. Однако обзор был составлен очень интересно и в прекрасном стиле; кроме того, оказалось, что автор обзора очень упрямый человек: пусть лучше его статья не увидит света, но менять он ничего не будет. Обзор был напечатан без изменений. Своими первыми статьями Костычев вошел в русскую научную литературу как оригинальный исследователь; и в институте, и в редакциях сельскохозяйственных журналов, и в сельскохозяйственном музее — везде его уже считали молодым ученым, который «далеко пойдет».

***

Костычев был скромным и считал свои успехи небольшими. Он стремится быстрее закончить курс института, овладеть как можно большей суммой знаний и начать самостоятельную научно-исследовательскую работу. Он чувствовал, что может многое сделать на этом поприще.

Для того чтобы после окончания института получить ученую степень «кандидата сельского хозяйства и лесоводства»{Ученая степень кандидата давалась тогда лучшим студентам. Нынешняя степень кандидата наук соответствует степени магистра в дореволюционной России.}, нужно было, кроме успешной сдачи всех экзаменов, представить самостоятельное небольшое научное сочинение. Костычев избирает странную и, даже больше того, скользкую тему критического характера, которая удивила многих. В это время в Западной Европе и в России, с легкой руки Либиха, широко распространилось учение о так называемой «статике земледелия». Задача этой «статики» заключалась в вычислении соотношений между истощением и возмещением почвы с той целью, чтобы восстановить равновесие между ними. Наиболее распространенной системой восстановления этого ненужного и недостижимого равновесия признавалась система немецкого агронома Бирнбаума — верного последователя Либиха.

Бирнбаум считал, что лучшей системой земледелия будет такая, при которой вынос питательных веществ растениями из почвы явится самым малым, а их возврат, главным образом в виде навоза и золы, — возможно большим. Величина получаемых урожаев при этом не интересовала автора системы. Он был так глубокомысленно погружен в разные вычисления, связанные с выносом питательных веществ — вплоть до учета того их количества, которое содержится… в рогах коров, что совершенно не заметил такой несущественной, с точки зрения «теории полного возврата», детали, как размер урожая. Однако система Бирнбаума нашла последователей и в России, особенно горячо ратовал за эту систему Людоговский. Костычев открыто вступил в полемику со своим учителем. В самом начале своей работы претендент на кандидатскую степень, говоря о статике земледелия, писал: «До сих пор на русском языке было только одно сочинение по этому предмету: «Статика плодородия почвы» г. Людоговского. Оно в настоящее время не может служить руководством при учете истощения и возмещения почвы, потому что существенная часть его составлена по сочинению Бирнбаума, которое (как будет видно из нашей статьи) не достигает своей цели».

Товарищи не советовали Костычеву представлять статью о статике земледелия в качестве кандидатского сочинения.

— Смотри, — говорили они ему, — как бы Людоговский и его друpья не провалили тебя в совете института. Напечатай эту статью, если хочешь, в журнале. Баталии любит полемику, он возьмет твою статью. А для кандидатского сочинения придумай что-нибудь Другое.

Костычев не согласился с друзьями; он был очень принципиален в научных вопросах, а также считал, что Людоговский и другие профессора займут справедливую позицию при оценке его работы. Он проверил все вычисления Бирнбаума и Людоговского и пришел к неожиданному, но совершенно точному выводу: оказалось, что с точки зрения «статики» лучшей системой земледелия является… трехпольная! При малых урожаях, паровании полей один раз в течение каждых трех лет, обильном вывозе навоза на поля за счет ограбления лугов, которые никогда не удобрялись, трехпольная система не только не истощала почву, а, напротив, обогащала ее. Заканчивая свои вычисления, Костычев иронически замечал: «Ввиду такого результата мы могли бы сказать, что при трехпольном хозяйстве поля сильно обогащаются, и посоветовали бы, пожалуй, эту систему хозяйства».

Костычев в своей статье убедительно показал порочность системы Бирнбаума. Для этого он воспользовался данными самого Бирнбаума, в которых было обнаружено множество чисто арифметических погрешностей. Дело было, однако, не только в арифметике, но и в самом существе системы. Бирнбаум полагал, что если возврат больше выноса, то все обстоит прекрасно. Говоря об одном изученном им хозяйстве, он замечал: «Каждый морген{Морген — небольшая немецкая мера площади.} земли… получает на 5,8 фунта золы более, чем отдает, следовательно, система хозяйства может поддерживаться сама собою». «Это заключение, — писал Костычев, — кажется несообразным даже на первый взгляд». Действительно, с избытком в почву возвращались только натрий и магний, необходимые растениям в сравнительно небольшом количестве. А очень нужный растениям фосфор возвращался в почву далеко не полностью. Костычев замечал в связи с этим: «По выводу Бирнбаума можно бы подумать, что он считает избыток натра равносильным избытку фосфорной кислоты, например, и вполне заменяющим ее».

Система Бирнбаума была разбита наголову, и Костычев имел все основания заявить, что она «не может иметь практического приложения… Последствием нашего исследования должно быть уничтожение учения о «статике земледелия», и в самом деле, пора этому учению исчезнуть из сельскохозяйственной науки».

Надо сказать, что в своем кандидатском сочинении Костычев остался верен себе: подвергнув критике статику земледелия, он попытался набросать контуры такой системы, которая должна была бы заменить учение о статике. Но эта попытка не удалась молодому ученому. В основу новой системы он пробовал положить воззрения немецкого агронома Дрехслера на «рациональное распределение удобрений». Дрехслер действительно гораздо шире подошел к вопросу восстановления плодородия почвы, чем сторонники учения о статике земледелия, но и он не вышел за пределы заколдованного круга либиховского «полного возврата». Физика почвы, содержание и режим влаги в ней, биологические процессы, происходящие в почве, правильное соотношение земледелия и скотоводства в хозяйстве — все эти и многие другие вопросы выпали из внимания Дрехслера. Костычев, правда, замечал, что нужно учитывать все свойства почвы, в том числе и физические, но как это делать, он не мог сказать.

Таким образом, подвергнув справедливой и убедительной критике учение о статике земледелия, Костычев не сумел еще в это время противопоставить ей что-либо другое. И это неудивительно. Конечно, путь Костычева к крупным научным обобщениям, как это всегда бывает, не мог быть триумфальным шествием, на этом пути неизбежно должны быть и были ошибки и заблуждения.

За статью «Современное состояние учения о статике земледелия», которую Баталии действительно напечатал в своем журнале, Костычев получил степень кандидата сельского хозяйства и лесоводства{ГИАЛО, фонд 14, дело 31441, связка 1752, опись 3, лист 2.}.

Откуда же у этого юноши из глухой тамбовской деревни возникло такое глубокое, в основном правильное и критическое представление о важнейших вопросах современной ему биологии и агрономии? Ответ на этот вопрос отчасти можно получить, оглянувшись на пройденный Костычевым путь. Но этого будет недостаточно И в Петербурге он в это время проходил совершенно особую, может быть самую лучшую в России того времени, школу — школу научную, философскую и политическую. Этой школой была лаборатория, кабинет и квартира русского революционера и выдающегося ученого — профессора А. Н. Энгельгардта.