Съедобная история человечества. Еда как она есть – от жертвоприношения до консервной банки - [70]

Некоторые ученые предположили, что это молнии создают реактивный азот, разрушая стабильные молекулы азота в воздухе, другие – что там могут быть следы аммиака, самого простого соединения азота в атмосфере. Кто-то полагал, что растения каким-то образом поглощают азот из воздуха напрямую. Буссенго взял стерилизованный песок, не содержавший азота, вырастил на нем клевер и обнаружил, что азот присутствует в песке. Это говорило о том, что бобовые, такие как клевер, могут каким-то образом захватывать (или фиксировать) азот из атмосферы напрямую. Последовали дальнейшие эксперименты, и в 1885 г. еще один французский химик Марселен Бертло продемонстрировал, что невозделанная почва также была способна фиксировать азот, но теряла эту способность, если была стерилизована. Это свидетельствовало о том, что фиксация азота – это свойство чего-то в почве. Но если это так, то почему бобовые растения также способны фиксировать азот?

Тайна была раскрыта двумя немецкими учеными – Германом Хелльригелем и Германом Уилфартом в 1886 г. Если фиксация азота – это способность почвы, рассуждали они, то она должна передаваться растению. Они поместили растения гороха (другой вид бобовых) в стерилизованную почву, а в некоторые горшки добавили плодородную почву. Растения гороха в стерильной почве засохли, но те, к которым была добавлена плодородная почва, развивались хорошо. Зерновые культуры, однако, не отреагировали на применение почвы таким же образом, хотя сильно реагировали на соединения нитратов. Два Германа пришли к выводу, что фиксация азота была произведена микробами в почве и что узелки на корнях бобовых были именно теми местами, где селились микробы. Другими словами, микробы и бобовые вступали в так называемые симбиотические отношения (взаимовыгодные полезные связи между организмами. – Прим. перев.). Позже ученые обнаружили азотофиксирующие микробы, которые симбиотичны с пресноводными папоротниками и поставляют ценный азот растениям на азиатских рисовых полях. Такие же отношения у азотофиксирующих микробов с сахарным тростником, что объясняет возможность сбора растений с одного участка в течение многих лет без использования удобрений.

Была объяснена также важнейшая роль азота как питательного вещества для растений. Одним словом, растения нуждаются в азоте, а определенные микробы в почве могут захватить его из атмосферы и сделать доступным для них. К тому же бобовые могут использовать второй источник азота, а именно азот, который фиксируется микробами, живущими в их корневых узлах. Все это наконец прояснило вопрос, почему работают давно сложившиеся методы ведения сельского хозяйства, поддерживающие плодородие почвы. Когда, например, землю оставляют под паром на год или два, именно микробы восполняют в почве запасы азота. Фермеры могут также пополнять почвенный азот, перерабатывая и внося в почву различные органические отходы (включая растительные остатки, навоз животных и человеческие экскременты), то есть все, что содержит небольшое количество химически активного азота, или выращивая бобовые растения, такие как горох, фасоль, чечевица или клевер.

Эти методы были открыты фермерами по всему миру тысячи лет назад. Горох и чечевица выращивались вместе с пшеницей и ячменем на Ближнем Востоке, когда сельское хозяйство было еще в зачаточном состоянии. Фасоль и горох ротировались с пшеницей, просом и рисом в Китае. В Индии чечевицу, горох и нут сажали в очередь с пшеницей и рисом; в Новом Свете бобы чередовались с кукурузой. Иногда бобовые растения просто запахивались в почву. Фермеры не знали, почему все это работало, но они знали, что это надо делать. В III в. до н. э. греческий ботаник и философ Феофраст отметил, что «бобовые лучше всего стимулируют землю» и что «народ Македонии и Фессалии пашет землю, когда она цветет». Точно так же Катон Старший, римский писатель, живший во II в. до н. э., знал о благотворном влиянии бобовых культур на плодородие почвы. Он советовал их сажать не столько для немедленного получения урожая, сколько для обогащения почвы. Колумелла, римский писатель и агроном I в., также ратовал за использование гороха, нута, чечевицы и других бобовых для тех же целей. И в китайском справочнике по агрономии «Ци минь яо шу», который, вероятно, датируется I в. до н. э., рекомендуется выращивать и вспахивать бобы адзуки. В то время фермеры не понимали, что бобовые гораздо эффективнее обогащают почву, чем навоз, содержащий, как правило, от 1 до 2 % азота по весу.

Открытие роли азота в питании растений совпало с осознанием в середине XIX в. неизбежной необходимости повышать урожайность в сельском хозяйстве. Между 1850 и 1900 гг. население в Западной Европе и Северной Америке выросло с 300 млн до 500 млн человек. Чтобы не отставать от этого роста, приходилось расширять производство продовольствия путем выделения большего количества земли под выращивание зерновых на Великих равнинах Америки, в Канаде, в русских степях и в Аргентине. Это, конечно, позволяло увеличивать производство пшеницы и кукурузы, но трудно было сказать, насколько далеко может зайти этот процесс и сколько свободной земли еще может понадобиться. К началу XX в. ее оставалось не так много, и потому необходимо было найти способ получения большего количества еды на единицу площади – другими словами, увеличивать урожайность. Учитывая существующую взаимосвязь между ростом растений и наличием азота, один способ сделать это был очевиден – увеличить запас азота. Других путей пока не было. Производство навоза от животных в данном случае не годилось, потому что животные нуждаются в пище, которая, в свою очередь, требует земли. Посев бобовых не вполне подходил для обогащения почвы, так как тогда земля не могла быть использована для выращивания чего-либо еще. Итак, начиная с 1840-х гг. появился спрос на новые, внешние источники азотных удобрений.