П.А. КОШЕЛЬ

Продолжение. См. No 12/2003

У истоков ботаники

Сбор урожая злаков в Древнем Египте

В Древнем Риме культивирование растений считалось не только хозяйственно важным, но и почетным занятием. Плиний Старший указывает на знатные патрицианские фамилии, родоначальники которых прославились разведением какого-либо овоща, вследствие чего название овоща перешло в их фамильное имя. Так фамилия Пизонов произошла от названия гороха, Фабиев – от бобов, Лентулов – от чечевицы, Цицеронов – от особого сорта бобового растения, разведение которого было распространено у римлян. Если прибавить к этому, что римляне довели до совершенства заимствованное у греков и египтян искусство черенкования винограда, а также искусство прививки плодовых деревьев; если вспомнить, что римляне самостоятельно разработали различные способы удобрения почвы, применяя на своих полях кроме обычного навозного удобрения золу, известь, мергель; что им была известна польза от запахивания в землю зеленых частей некоторых бобовых растений, то мы должны будем признать, что они обладали значительными практическими знаниями по культивированию растений.

Высокий уровень этих практических знаний, однако, не соответствовал уровню научно-теоретических представлений о строении и жизнедеятельности растительного организма. В этой области древние цивилизации дали поразительно мало знаний. Отдельные правильные наблюдения и догадки древних земледельцев о замечательных сторонах некоторых жизненных функций растения тонули в море вымысла и религиозной мистики.

О том, что человек обрабатывал землю с помощью наземных животных, свидетельствуют настенные росписи

Так, древнейшее наблюдение первобытного земледельца об удивительной способности погибающего осенью растения возрождаться весной в виде молодых проростков, выходящих из семян, в толковании древнеегипетских жрецов приобрело форму мифа о боге Осирисе, который умирает и вновь воскресает через некоторое время после погребения.

Наивным антропоморфизмом и религиозной мистикой проникнута и трактовка явления гелиотропизма, подмеченного древними греками у многих растений. Мы имеем в виду известный древнегреческий миф о нежной лесной нимфе Клитии, влюбившейся в великого Гелиоса (божество Солнца). Легенда говорит о том, что высокомерный титан, величественно следовавший по небу на огненной колеснице, не обращал никакого внимания на Клитию, не отрывавшую от него влюбленных глаз. Милосердные боги сжалились над страданиями несчастной и превратили ее тело в зеленую былинку, украшенную головкой цветка. Древние утверждали, что даже в образе цветка Клития продолжает обращать свою головку к солнцу и следить за его движением по небесному своду.

Делая правильное наблюдение над каким-либо проявлением жизнедеятельности растения, древний растениевод оказывался бессильным выяснить реальные причины этого явления. Единственным выходом для него было уподобление растения человеку, истолкование растения как «чудесного оборотня». Разумеется, наиболее важные стороны взаимоотношений организма с окружающей средой не могли быть выяснены даже приблизительно методами донаучного познания.

Однако уже в рамках своеобразных экономических условий древнегреческих городов-республик начали создаваться предпосылки для иного подхода к пониманию и истолкованию явлений природы.

Аристотель, подобно своим предшественникам – философам Древней Греции, ставил задачей познать и объяснить окружающий мир путем строго логического обоснования понятий. Вот некоторые из приемов познания, с которыми Аристотель подошел к научному объяснению явлений природы: объяснению всегда должно предшествовать наблюдение; общая теория должна опираться на познание частностей; наблюдение должно вестись свободно от всякого предвзятого мнения; прежде чем пользоваться данными чужих наблюдений, нужно подвергнуть их строгой критике.

Аристотель

Аристотель осуществил грандиозную попытку философски охватить самые различные области живой и неживой природы. Изучению растительного мира он посвятил специальный труд «Теория растений». К сожалению, полный текст этого произведения не сохранился, и современная история ботаники располагает лишь отдельными высказываниями великого ученого.

Аристотель признавал существование в вещественном мире двух царств: царства неодушевленной природы и царства живых, или одушевленных, существ. К последнему он относил и растения, наделяя их низшей ступенью развития души (силы питания и роста), по сравнению с более высокими ступенями развития жизненного начала у животных (силы стремления и чувствования) и человека (мыслящая душа). Несмотря на идеалистический характер древней схемы Аристотеля, мы должны все же отметить ее преимущество над целым рядом позднейших научных концепций, например над схемой Линнея, подразделявшего объекты природы на три независимых царства (минеральное, животное и растительное). Обладавший весьма тонким чутьем наблюдателя, Аристотель подметил более резкую грань, отделяющую мир организмов от мира неживой природы, а также некоторую степень близости двух больших разделов органического мира (растения и животные).

Более подробные данные о мире растений мы находим в трудах ученика Аристотеля Теофраста (372–287 гг. до н.э.), заслужившего в истории науки титул «отца ботаники» 10-томным трудом «Естественная история растений» и 8-томной работой «О причинах растений». В «Естественной истории» Теофраст упоминает о 450 растениях и делает первую попытку их научной классификации.

Теофраст Парацельс

Все известные в древности растения Теофраст делит на 4 класса: деревья, кустарники, полукустарники и травы. В пределах этих четырех больших систематических подразделений он произвольно сближает отдельные группы растений, описывая их как дикие и культурные, вечнозеленые и листопадные, растения суши и растения вод и т.д.

Заслугой Теофраста является также установление основных морфологических понятий, постановка ряда вопросов в области физиологии растений и описание некоторых особенностей их географического распространения. Теофраст знал о существовании двух групп растений: цветущих и никогда не цветущих. Он знал о различиях внутренней структуры ствола обычных деревьев и пальм (а также некоторых других растений, впоследствии получивших название однодольных), хотя и не пытался положить эти различия в основу своей классификации. Теофраст допускал возможность существования двух полов у растений и догадывался о роли листьев в питании растения.

Нельзя не отметить того факта, что все последующие ученые Древнего мира, так или иначе связанные с ботаникой, как, например, Плиний, Диоскорид, Варрон, Колумелла, не поднимались выше Теофраста ни в описании форм растений, ни в понимании их природы.

Труды Теофраста заложили основы ботаники, явились первой попыткой объединить разрозненные наблюдения и утилитарные сведения о растениях в единую продуманную и логически последовательную систему знаний.

Следует иметь в виду, что древние авторы не располагали еще таким могучим орудием познания, как научный эксперимент. Не располагали они и современной техникой исследовательской работы: в их наблюдениях отсутствовали приемы точного определения количественных отношений. При этих условиях тот уровень научных знаний, который был достигнут основоположниками естествознания, следует признать очень значительным.

Для нас труды Теофраста представляются особенно важными, т.к. они проливают свет на источники первых теоретических положений в области ботаники, на те исходные предпосылки, на основе которых «отец ботаники» строил свои первые научные выводы и обобщения.

Исходным материалом для Теофраста служили наблюдения и практические знания о растениях, которыми располагали в то время земледельцы, садоводы, огородники, виноградари, ризотомы и фармацевты. Однако, обращаясь к этим данным, Теофраст ничего не принимал на веру. Каждое утверждение он подвергал суровой критике.

Говоря о ризотомах, Теофраст признает, что «многое они сумели подметить точно и правильно, но многое преувеличили и шарлатански извратили». Так, шарлатанством Теофраст считал, например, обычай ризотомов при отыскании ценных лекарственных растений руководствоваться полетом птиц или положением солнца на небе. Не менее критически Теофраст относился ко многим неверным утверждениям практиков сельского хозяйства.

Следует отметить, что предшественником Теофраста в области использования наблюдений и опыта собирателей лекарственных трав был знаменитый врач древности Гиппократ, упоминающий в своих трудах о возможности медицинского применения около 200 растений.

Разумеется, критическое использование данных практики не было простым механическим отбором здорового зерна истины в массе фантастических и религиозно-мистических измышлений. Основоположникам науки о растениях приходилось улавливать причинно-следственную связь между отдельными явлениями; из отдельных наблюдений им необходимо было вывести общие закономерности.

«Кровная связь» ботаники с хозяйственной жизнью и социальными отношениями сохранялась и в дальнейщем развитии человеческого общества. Обратимся к рассмотрению отдельных примеров из истории ботаники, подтверждающих это.

Блестящие успехи первых шагов науки о растениях в античную эпоху приостанавливаются затем на несколько веков в связи с экономической и политической деградацией древнего мира.

Феодальный строй Средних веков с его системой натурального хозяйства мало способствовал развитию науки, а суровый гнет христианской церковной догмы подавлял свободную мысль и тормозил научное исследование природы. Лозунгом раннего Средневековья становится изречение Тертулиана (одного из отцов христианской церкви): «После Евангелия никакое исследование не нужно».

Средневековая схоластическая система образования призвана была служить не познанию мира, а «возвышению славы Господней». Грамматику изучали, чтобы понимать церковный язык; риторика должна была развивать церковное красноречие, а астрономия – помогать установлению дат церковного календаря. Биологическим наукам не было места в этой сфере замкнутого круга миропонимания. Медицина также влачила жалкое существование. Болезнь считалась наказанием Божьим за грехи, и потому единственным лекарством от всех болезней считались церковное покаяние и молитва.

Однако в недрах средневекового феодального строя шло медленное развитие новых форм хозяйственной жизни, обусловившее столь же медленное, но неуклонное развитие естественных наук. Постепенное развитие добывающей промышленности, усиление в начале XIII в. денежного обращения, развитие торговых отношений с Востоком, рост городов и усиление политической роли бюргерства формировали черты новой идеологии, вступавшей в резкое противоречие с идеологией старого феодального строя.

Появляется интерес к забытым произведениям великих мыслителей Древней Греции – Аристотеля и Теофраста. Отражением этих новых веяний в среде ученых позднего Средневековья являются труды Альберта Великого (1193–1280). Им были написаны 7 книг о растениях. Подражая Аристотелю и Теофрасту, автор ставил ряд вопросов о жизни растительного организма (о наличии у растений «души», о причинах зимнего сна растений, о процессе их питания и др.). Соглашаясь в большинстве вопросов с мнениями древних авторов, Альберт Великий вместе с тем высказывает целый ряд оригинальных соображений. Так, например, грибы он рассматривал как организмы, занимающие в ряду живых существ самое низкое положение и представляющие собой промежуточное состояние между начатками животной и растительной жизни. В то же время он допускал возможность чудесного превращения ячменя в пшеницу и пшеницы в ячмень, возможность развития виноградных лоз из воткнутых в землю дубовых ветвей и т.п.

В XIV–XV вв. творения древних авторов становятся основным источником знаний о природе. Немецкие врачи и ученые стремились у себя на родине разыскать все те целебные растения, о которых Теофраст, а также римские писатели Плиний Старший и Диоскорид (I в.) упоминали в своих сочинениях. Однако это было нелегко, во-первых, вследствие больших различий между видовым составом флоры среднеевропейских стран и района Древней Греции, а во-вторых, потому, что древние авторы очень мало внимания уделяли точному описанию признаков растений. Поэтому среди ученых XIV–ХV вв. нередко разгорались горячие споры: собирались даже ученые диспуты по вопросу о том, какое из местных растений должно считаться тем растением, о котором писали Теофраст, Диоскорид или Плиний.

Конец этим спорам и схоластическому направлению в изучении растительного мира кладет знаменательная эпоха, начинающаяся со второй половины XV в. Рост торгового могущества городов, изобретение компаса и развитие мореплавания привели к снаряжению далеких морских экспедиций (Колумб, Васко да Гама, Магеллан и др.) и открытию новых стран. Знакомство с растительными богатствами Америки, Африки, Индии открыло громадное разнообразие видов растений, которых не могли, разумеется, ни знать, ни описать ботаники Древнего мира. Приходилось, в сущности, закладывать основы новой ботаники.

Вспомним, что целью далеких морских путешествий, предпринимавшихся Колумбом, Васко да Гама и другими, было отыскание пути в Индию, в страну пряностей (корицы, гвоздики, имбиря, перца и др.). Поэтому задача новой инвентаризации богатств растительного мира, построения новой ботанической системы становится с XVI в. насущной научной необходимостью, теснейшим образом связанной с хозяйственными нуждами эпохи.

В разных странах Европы оживилась деятельность ботаников, разрабатывающих одну за другой новые системы растительного мира. В конце XVI в. наиболее крупной фигурой среди них был итальянский ученый Андреа Чезальпино (1519–1603). В его классическом труде основные положения Аристотелевой философии сплетаются с веяниями нового времени, отмеченного крупными успехами механики и физики. На этом двойственном теоретическом базисе он строил свои представления о природе растений.

Он пытался охватить внезапно обнаружившееся в его эпоху громадное разнообразие форм растительного мира в первой стройной и законченной системе классификации растений. Это была искусственная система, построенная не на принципе родства растительных групп, а на основе философских соображений и произвольно взятых признаков. Тем не менее она оказала весьма сильное влияние на развитие позднейших, более совершенных систем Турнефора и Линнея.

Другим примером влияния экономических факторов на отдельные отрасли науки в XVI–XVII вв. может считаться развитие инструментальной оптики для торгового мореплавания (подзорные трубы и астрономические приборы для навигации), приведшее к изобретению микроскопа. С появлением микроскопа связано начало работ Роберта Гука, Марчелло Мальпиги и Неемии Грю по микроскопической анатомии растений.

Однако деятельность ученых XVII в. была подчинена экономическим задачам того времени. Приведение в порядок все растущего разнообразия иноземных растительных форм, построение рациональной системы классификации растений поглощает все их внимание. В связи с этим, а отчасти и с техническим несовершенством первых микроскопов, на протяжении всего XVIII в. область микроскопических исследований практически не развивалась. Только через 200 лет микроскопический метод исследования вновь обретет свои права гражданства в науке.

Потребности горного дела и металлургии в XVII–XVIII вв. отразились на развитии химии. Ряд открытий в этой области знания был блестяще завершен исследованиями А.Лавуазье (1743–1794), положившими начало современной химии. Это не могло не повлиять на развитие области ботаники, изучающей вопросы питания растений. Появились классические работы Сенебье (1742–1809) и Н.Соссюра (1767–1845), разъясняющие явление воздушного питания растений и по-новому освещающие сущность процесса почвенного питания. На протяжении двух-трех десятилетий эти работы не привлекали к себе внимания широких кругов ученых и общественных деятелей.

Вопрос о питании растений, связанный с повышением урожайности, приобретает новое значение в период бурного роста капиталистической промышленности в середине XIX в. Задача повышения урожаев представляется в это время непременным условием дальнейшего развития капиталистической промышленности. С каждым годом становится все труднее и труднее прокормить растущие кадры фабричных рабочих, оторванных от земли. Вопросами повышения плодородия почв начинают заниматься и химики, и ботаники. Извлекаются из забвения работы Соссюра о значении солей в питании растений, и рождается знаменитая теория минерального питания растений, обоснованная Ю.Либихом (1803–1873). Ж.Б. Буссенго (1802–1887) исправляет и дополняет эту теорию указанием на значение азотистых удобрений. Дж.Б. Лооз (1814–1900) и Г.Гильберт (1817–1902) в Англии претворяют достижения науки о минеральном питании растений в практику английских хозяйств. Сельское хозяйство приобретает действенное средство для повышения урожаев.

Однако развитие промышленности требуют все больше сырья и продуктов питания для населения, работающего на фабриках. Посевные площади Европы, даже и при повышенной за счет минеральных удобрений урожайности, оказываются недостаточными. Тогда Западная Европа переходит на привозной хлеб, доставляемый из далеких заокеанских колоний. Значение земледелия в самой Европе падает, а вслед за этим заканчивается на Западе самый яркий период в развитии физиологии питания растений.

Отмеченный выше бурный рост промышленности в середине XIX в. сопровождался также значительным развитием техники машиностроения. Стало возможным изготовление весьма точных оптических систем и технических конструкций микроскопов. Микроскопия, пребывавшая в застое около 200 лет, получает импульс к дальнейшему развитию. Создается учение о клетке. Рождается новая отрасль естественных наук – микробиология. Вместе с тем неизмеримо углубляется и область микроскопического изучения растительного мира и растительного организма. Исследуются самые сокровенные процессы жизнедеятельности растений: оплодотворение, развитие мало исследованных до того времени низших растений, уничтожается пропасть между явнобрачными и тайнобрачными, и растительный мир предстает в виде единой и непрерывной линии эволюционного развития.