К. А. Тимирязев поступил в Петербургский университет в 1860 году на преобразованный в том же году в разряд административных наук и впоследствии ликвидированный по Уставу 1863 года камеральный разряд юридического факультета, потом перешёл на естественный разряд физико-математического факультета, был удостоен золотой медали за сочинение «О печёночных мхах», курс окончил в 1866 году со степенью кандидата. В 1861 году за участие в студенческих волнениях был исключен из университета. Ему было позволено продолжать обучение в университете только вольнослушателем через год. 

 

 

Курс зоологии студентам-естественникам в то время читал профессор Степан Семенович Куторга. Это был необыкновенный профессор. Кроме зоологии он читал добрый десяток других курсов: сравнительную анатомию, геологию, палеонтологию, анатомию человека, энтомологию, минералогию и другие. Кроме того, он был известен своими многочисленными научно-популярными статьями и талантливо написанной «Историей земной коры» — первой в России общедоступной книгой по геологии. Куторга, по выражению Тимирязева, являлся «одним из последних могикан», совмещавших в одном лице почти все отрасли естествознания и который был «еще возможен в первой половине века, но уже в начале второй превышал силы одного человека». 

 

 

После восстановления в университете Тимирязев снова мог слушать лекции Менделеева. «Я особенно увлекался этими лекциями», — вспоминал он. А надо сказать, что в начале шестидесятых годов Дмитрий Иванович не был еще прославленным ученым и звезда его таланта только-только начинала всходить. Еще оставалось несколько лет до открытия им периодического закона химических элементов. Однако уже тогда Менделеев был фигурой в университете весьма заметной. До конца 1865 года Менделеев оставался доцентом Петербургского университета. Диапазон химических дисциплин, которые он читал, был широк: органическая химия, аналитическая, техническая, теоретическая. Уже прекрасно зарекомендовала себя его книга «Органическая химия» — первый русский учебник по этой сложной и новой тогда науке. Климент Аркадьевич любил вспоминать Дмитрия Ивановича, скромного доцента, живого, общительного, энергичного. Ему импонировал энциклопедизм Менделеева и то, что его интересовало многое, подчас друг от друга далекое от химии до воздухоплавания и метеорологии… 

Особую, можно сказать решающую, роль в жизни Тимирязева сыграл профессор Петербургского университета Андрей Николаевич Бекетов, дед поэта Александра Блока. Бекетов по праву был признан отцом русской ботаники. Он стал провозвестником нового направления в науке о растениях экспериментальной морфологии, то есть учения о закономерностях и причинах образования форм растений. Тогда мало кто из ученых верил в возможность опытным путем и даже с применением математики изучать внешний вид растений, по воле исследователя «лепить растительные формы». Морфология всегда считалась чисто описательной наукой. Идеи Бекетова казались фантастикой. Через много лет они нашли признание. А тогда у Бекетова было мало сторонников. Один из них - Тимирязев. «Он мог сказать, что дарвинизм застал его вполне подготовленным», — писал Климент Аркадьевич о своем учителе. И верно, в трудах Бекетова еще до выхода книги Дарвина «Происхождение видов» предугадывалась неизбежность появления новой эволюционной идеи. 

 

 

 

Еще в университете Тимирязев проявил себя как талантливый экспериментатор. Он считал необходимым любые теоретические предположения проверить опытным путем и для этого сконструировал совершенно новые приборы, многие из которых используют до сих пор. Талант Тимирязева заметили в Министерстве народного образования и отправили его стажироваться за границу. Два года Климент Аркадьевич слушал лекции и работал в лабораториях самых известных ученых Германии и Франции. Вернувшись в Россию в конце 1869 года, Тимирязев был избран преподавателем кафедры ботаники Петровской земледельческой и лесной академии в Москве, а в 1872-м его пригласили в Московский университет на должность приват-доцента. В этих учебных заведениях Тимирязев проработал более 30 лет и сделал свои главные открытия, которые принесли ему славу и в России, и в Европе. 

 

 

Движимый патриотической целью — способствовать подъему земледельческого хозяйства в России — в 1860-1870-х годах занимался исследованием фотосинтеза и засухоустойчивости растений. Провел оригинальные опыты по определению составных частей спектра солнечного света, участвующих в ассимиляции растением углекислого газа и образовании органических веществ. Показал функциональную связь между зеленой окраской растений (наличием хлорофилла) и фотосинтезом. Доказал, что основное значение имеют не желтые, субъективно самые яркие лучи, а обладающие максимальной энергией красные. Обнаружил разную эффективность поглощения хлорофиллом всех лучей спектра с последовательным снижение по мере уменьшения длины волны. Предположил, что светоулавливающая функция хлорофилла эволюционно возникла сначала у морских водорослей. Итог исследованиям фотосинтеза подвел в так называемой крунианской лекции — «Космическая роль растения», прочитанной в лондонском королевском обществе в 1903 году. Как физиолог занимался проблемами засухоустойчивости и минерального питания растений. По его инициативе в 1872 году в России создан первый вегетационный домик (павильон со стеклянными стенами и крышей, проветриваемый, в котором проводят опыты по выращиванию растений). Выполнил лучший перевод (1896) книги Ч.Дарвина «Происхождение видов», который положен в основу всех последующих изданий. Написал ряд работ о сущности дарвинизма и самом Дарвине, которого посетил в 1877г. 

 

 

 

Отстаивал идею, что именно наследственная изменчивость и естественный отбор являются движущими силами биологической эволюции. На его печатных и публичных выступлениях воспитывалось не одно поколение российских биологов. Автор статей и очерков по истории естествознания, в особенности по развитию биологических наук в 18-19 вв., очерков университетской жизни, воспоминаний. Его книга — «Жизнь растения» (1878) — многократно издавалась на русском и иностранных языках и является образцом популяризации науки. Был членом-корреспондентом Петербургской академии наук (1890), Лондонского королевского общества (1911), почетным членом многих русских и зарубежных научных обществ и университетов. В 1923г. на Тверском бульваре в Москве ему воздвигнут памятник. Его имя присвоено многим научным учреждениям и улицам. 

 

 

 

 

 

Тимирязев много раз указывает на глубокое соответствие между моральным обликом ученого и стилем его научного творчества. В особенности подробно он говорит об этом соответствии, рассматривая биографию и научные труды Дарвина. В предисловии ко второму изданию “Чарлз Дарвин и его учение” Тимирязев говорит о нравственных качествах великого английского ученого. “Едва успела разнестись весть о его кончине, как со всех сторон и люди, его коротко знавшие, и люди, видевшие его всего несколько часов, и люди, его никогда не видавшие, и те, кто ему безусловно сочувствовал, и те, кто не разделял его образа мыслей, как будто сговорившись, поспешили высказать одну и ту же мысль, — что над гениальностью ученого в нем еще господствовали нравственные достоинства человека, что качествам человека должно приписать успех ученого”.  “Девятнадцатый век, — пишет он, — нередко упрекают в  упадке нравственного чувства, в утрате идеалов, — и вот, как бы в ответ на этот незаслуженный упрек, на расстоянии немногих дней, на противоположных концах Европы сходят в могилу два представителя двух крайних полюсов человеческой деятельности — человек дела и человек мысли, герой и мудрец, Гарибальди и Дарвин. Два античные в своей величавой простоте образа, столь различные по своей сфере деятельности, столь сходные по ее внутреннему смыслу: оба — борцы, служившие одной идее — идее освобождения человечества от связывающих его пут, — оба своим примером преподавшие высокий урок, что только в нравственном величии, в бескорыстном служении идее лежит залог конечного успеха”. 

 

 

Те годы Тимирязев справедливо называл временем «общего пробуждения естествознания». Налицо были успехи органической химии. Постепенно исчезает пропасть между нею и химией неорганической. («Они говорили, — писал Тимирязев, — двумя различными языками, изображали те же тела различными формулами»). Был сделан заметный скачок в развитии физической химии. Открыт и математически обоснован великий закон сохранения и превращения энергии. Изобретен спектральный анализ веществ, который через несколько лет позволит уже самому Тимирязеву сделать важные открытия. Развивается учение о клеточном строении организмов, и, наконец, появляется ошеломившая и озадачившая многих теория эволюционного развития  дарвинизм. Если для Дарвина характерно слияние морального облика и стиля научного творчества, научная добросовестность, которая пронизывала весь внутренний мир ученого и даже находила свое выражение в его манерах и внешнем облике, то для Тимирязева характерно тонкое и глубокое понимание этого единства между человеком и ученым. Это интимное проникновение в творческий и моральный облик Дарвина могло иметь место потому, что и у самого Тимирязева смелость натуралиста, темперамент борца и личное обаяние находились в тесной связи друг с другом. Психология и этика научного творчества Тимирязева роднила его с Дарвином. Тимирязев был конгениальным истолкователем Дарвина. 

 

 

 

 

Тимирязев в своих работах уделял очень много места изучению хлорофилла, этого интереснейшего вещества на земной поверхности, как охарактеризовал хлорофилл Дарвин. И когда, уже в конце своей жизни, Тимирязев подготавливал к печати собрание всех своих важнейших работ по усвоению света растениями, то он дал этому сборнику заглавие “Солнце, жизнь и хлорофилл”. Трудно ярче и точнее охарактеризовать все направление и содержание работ Тимирязева в этой области, как это сделал он сам этими тремя словами. Лучи солнца, падающие на земную поверхность и здесь поглощаемые хлорофиллом, который способствует преобразованию их энергии в потенциальную энергию химических соединений, более восстановленных, чем потребляемые при этом углекислота и вода, и тем делающие возможным самое существование жизни на земле — вот та величественная картина, которая всегда стояла перед умственным взором Тимирязева и вдохновляла его на его замечательные изыскания и которую он так удачно отразил всего в трех словах: “Солнце, жизнь и хлорофилл”. 

 

 

 

Из всех проблем физиологии растений наибольшее внимание Тимирязев уделял вопросу усвоения растениями углекислоты атмосферы при участии солнечной энергии, или, как он любил говорить, усвоению света растениями. Огромную роль этого процесса для всей жизни на земной поверхности, его космическое значение Тимирязев неоднократно подчеркивал, экспериментальной разработке относящихся сюда вопросов он посвятил все свои силы, дав науке целый ряд важных фактов и обобщений и исключительных по своей чувствительности и точности экспериментальных методов. Но было бы большой ошибкой заключать отсюда, что в физиологии растений Тимирязев был узким специалистом, не выходившим за пределы одной избранной им, хотя бы и чрезвычайно важной, проблемы. Нет, ему были близки все стороны жизни растений; своей творческой мыслью он охватывал все проблемы физиологии растений. 

 

 

 

 

Из вопросов физиологии растений, непосредственно оказывающих глубокое влияние на практику сельского хозяйства, внимание Тимирязева, прежде всего, привлекло минеральное питание растений. Он начал свою научную деятельность в середине XIX века, когда только что были установлены основные положения учения о минеральном питании растений. Сразу же по окончании университета Тимирязев принимает участие в постановке первых в России опытов в минеральными удобрениями в бывшей Симбирской губернии, которые были предприняты, по предложению и плану великого русского химика Д.И. Менделеева, Вольным экономическим обществом, организовавшим для этого первую в России систему опытных полей в четырех, различных по климату и почвам губерниях: Петербургской, Московской, Смоленской и Симбирской. Эти опыты убедили Тимирязева в том, какой мощный рычаг поднятия урожайности представляют собою минеральные удобрения, и он страстно берется за их пропаганду. Он переводит в 1891 году на русский язык получившую за границей широкую известность небольшую книгу П.Вагнера “Основы разумного удобрения” и включает ее затем в свой сборник “Земледелие и физиология растений”, как бы подчеркивая этим то внимание, которое он уделял вопросу применения удобрений.