Своими работами в этом направлении Тимирязев положил основу нового раздела учения о фотосинтезе — экологии фотосинтеза, который впоследствии успешно разрабатывался такими выдающимися физиологами, как Л. А. Иванов, В. Н. Любименко, Е. Ф. Вотчал и С. П. Костычев.

Не проводя собственных исследований в других областях физиологии, Тимирязев живо следил за тем, как бьется пульс физиологической мысли, намечал историческую перспективу дальнейших путей физиологии растений. Особенно важным нам представляется отношение Тимирязева к развитию новой отрасли — физиологии развития растений. Его современник, немецкий физиолог Георг Клебс, явился пионером в области изучения влияния факторов внешней среды на развитие растений.

Клебс опроверг старые взгляды на развитие растений как на внутренне закономерный автономный процесс и выдвинул новую точку зрения на зависимость процессов развития растений от влияния факторов внешней среды. Полемика с Пфеффером и другими сторонниками старой точки зрения привела Клебса к опубликованию книги «Произвольное изменение растительных форм», изданной в 1903 году.

Тимирязев приветствовал появление этой книги, перевел ее на русский язык с предисловием и замечаниями и нашел в ней осуществление тех идей, которые он высказывал значительно ранее. Вот, что писал Тимирязев в предисловии к этой книге: «В последнюю четверть прошлого столетия в физиологии растений стало выясняться новое направление исследования, для которого еще в 1890 году я предложил название „Экспериментальной морфологии“, предсказывая, что, „пробиваясь одинокими струйками во второй половине девятнадцатого века, оно сольется в широкий поток уже, вероятно, за порогом двадцатого“. Через несколько лет после того профессор Клебс выступил с рядом любопытных исследований, показавших, что даже явления размножения растений, ускользавшие, казалось, от экспериментального метода, могут быть ему подчинены» [17] .

Большое значение Тимирязев придавал опытам Клебса потому, что они вносили свежую струю, ставили на материалистическую почву ту область физиологии растений, которая, казалось, наименее подвержена приложению физических и химических методов, которая больше других оставалась во власти рутинных виталистических концепций.

Прошло еще тридцать лет, и предвидение Тимирязева о широком потоке исследований в области «экспериментальной морфологии» полностью сбылось. Широкий размах получили исследования в области влияния факторов внешней среды на морфологические изменения и физиологические процессы в растениях, создавшие новое направление в биологической науке — физиологию развития растений.

Тимирязева живо интересовали и другие области физиологии растений. В 1867 году в Симбирской губернии он проводил опыты с применением минеральных удобрений под сельскохозяйственные культуры, предпринятые по предложению и плану великого русского химика Д. И. Менделеева. А в своей книге «Жизнь растения» он ярко и с полным знанием дела излагает учение о минеральном питании растений, основанное как на опытах, проводимых с водными и песчаными культурами в вегетационных домиках, так и на делянках на опытных станциях.

Большой интерес представляет работа К. А. Тимирязева «Борьба растения с засухой», написанная им после жестокого неурожая в Поволжье летом 1891 года, вызванного сильной засухой. В этой статье он подробно описывает все защитные приспособления и свойства, которыми обладают растения, способные переносить засуху, и рекомендует использовать эти свойства в практике сельского хозяйства для борьбы с засухой. С одной стороны, нужно сокращать расходование воды растениями с помощью удобрений, устранения сорняков и выводить засухоустойчивые сорта, расходующие меньше воды; с другой стороны, нужно увеличивать приход воды путем накопления почвенной влаги и особенно искусственного орошения полей.

Тимирязев считает, что человек должен использовать для борьбы с засухой те же силы, которые ее вызывают: «Ветер и солнце, качающие воду из оврагов, превращенных в запруды, и подающие тем более воды, чем сильнее в ней потребность, — вот радикальное, теоретически удовлетворительное разрешение вопроса о борьбе с засухой» [18] .

В этих разносторонних интересах Тимирязева мы уже видим, что он выступает не только как ученый-теоретик, но и как выдающийся деятель агрономии, ибо он всегда считал, что физиология растений и земледелие неразрывно связаны друг с другом. Во многих своих работах Тимирязев ведет пропаганду за получение «двух колосьев там, где растет один», на протяжении многих лет он ратует за организацию широкой сети опытных станций, где и ботаник-физиолог, и химик-агроном, и преподаватель сельского хозяйства могли бы наглядно показывать, что наука может дать земледелию, а в 1896 году, на Нижегородской выставке организует постановку вегетационных опытов с растениями в теплице, которые он демонстрировал тысячам посетителей выставки.

Эта теплица Тимирязева стала прообразом для того вегетационного домика, который уже несколько лет функционирует на Выставке достижений народного хозяйства и где демонстрируются опыты Института физиологии растений имени К. А. Тимирязева Академии наук СССР и других научных учреждений.

И специальные экспериментальные, и теоретические исследования, и общебиологические работы Тимирязева, общим числом около ста, завоевали Тимирязеву почетное место среди классиков естествознания, сделали его подлинным корифеем физиологии растений.

Несмотря на резко неприязненное отношение к Тимирязеву правительственных кругов и представителей «официальной» науки, лучшие люди дореволюционной России высоко ценили Тимирязева как ученого.

Выдающийся ученый И. П. Павлов в день чествования Тимирязева по поводу 70-летия со дня его рождения, в 1913 году, говорил: «Климент Аркадьевич сам, как и горячо любимые им растения, всю жизнь стремился к свету, запасая в себе сокровища ума и высшей правды, и сам был источником света для многих поколений, стремившихся к свету и знанию и искавших тепла и правды в суровых условиях жизни». Сердечно и с уважением к Тимирязеву относились М. Л. Мензбир, С. Г. Навашин, Д. Н. Прянишников и другие крупнейшие ученые нашей страны.