Студенты института наперебой стремились брать темы для своих «рассуждений» в лаборатории почвоведения. Ее руководитель очень нуждался в помощниках. После первого знакомства с черноземами в природе перед ним встало множество вопросов, требующих срочного разрешения. Костычев прекрасно сознавал, что он один немного сумеет сделать. Кое-какие анализы удавалось провести на сельскохозяйственной химической станции, но здесь возможности были очень невелики. Привлечение студентов к работе имело поэтому большое значение. И они действительно много сделали для своего учителя. Он всегда с чувством глубокой благодарности отмечал участие студентов в его исследованиях. В предисловии к одной из своих книг он писал: «Не могу не высказать моей признательности слушателям Лесного института, работами которых… я мог воспользоваться при своих исследованиях. Без такого пособия труд мой или- был бы менее полон, или же явился бы в свет позднее».
Студенты и сам Костычев прежде всего приступили к исследованию процессов разложения органических веществ. Почвенный перегной имеет темную окраску, тогда как исходные продукты, из которых он образуется, окрашены совсем в другие цвета. Как же получаются эти темно окрашенные вещества? — вот что надо было выяснить. Существовала и другая сторона в этом деле, которая глубоко занимала Костычева. Большинство ученых, изучавших чернозем, обращало внимание только на накопление в нем перегноя. Интересно было выяснить противоположный процесс — процесс разложения перегноя. Ведь при этом вновь высвобождаются простые минеральные соли и углекислый газ, нужные для питания высших растений.
Студент Белен начинает исследовать влияние температуры и влажности на разложение органического вещества; студент Опритов изучает воздействие на этот процесс углекислой извести. Слушатель Стешко готовит «рассуждение» на тему «О ходе процесса разложения органического вещества растительного происхождения». Так как подобных исследований раньше почти не проводилось, то методику работы и аппаратуру студентам приходилось создавать самим; деятельную помощь оказывал им в этом руководитель лаборатории.
В результате коллективной работы костычевского кружка были разрешены многие интересные вопросы. Выяснилось, что с возрастанием температуры разложение быстро усиливается, но только в том случае, если разлагающееся вещество содержит достаточно влаги Сухие растительные остатки тоже разлагались, но очень медленно. При достаточной влажности разложение сильнее всего идет при температуре около 35–37 градусов. Более высокие температуры замедляют процесс разложения. Отсюда Костычев сделал предположение, что в разложении органического вещества главная роль принадлежит необычным химическим процессам, а микроорганизмам. Их значение в процессах «брожения», напоминающих разложение органических веществ в почве, незадолго до работ Костычева было установлено выдающимся французским ученым, одним из создателей научной микробиологии, Луи Пастером (1822–1895). Костычев, однако, не владел микробиологическими методами; впрочем, по отношению к почве таких методов тогда вообще не существовало.
В начале 1882 года Костычев был отвлечен от интересовавших его научных проблем совершенно новым делом, которое, на первый взгляд, могло только помешать его работам по почвоведению. Он занялся изучением… предохранительных прививок сибирской язвы и некоторых других болезней лошадям и овцам.
В России, как и в других странах, нередко происходили огромные падежи скота. Причиной их были заразные болезни, мер борьбы с которыми совершенно не существовало. Нередко эти эпидемии поражали одновременно и людей и животных. Еще в Тверской летописи, в записи под 1158 годом говорилось: «Мор бысть мног в Новегороде и в людях и в конех, яко не льзя бяше дойти торгу сквозе город ни на поле выйти, смрада ради мертвых; и скот рогатый помре». Но только в XVIII веке были описаны более точно такие болезни, как страшная сибирская язва, поражавшая особенно сильно лошадей и овец. В конце семидесятых — начале восьмидесятых годов XIX столетия эпидемии сибирской язвы участились и приняли особенно угрожающий размах. В это время только за один год в Барабинской степи Западной Сибири пало от этой болезни около 100 тысяч лошадей. В 1879 году в одном херсонском имении помещика Фальц-Фейна сибирская язва погубила 125 тысяч овец.
Два года спустя во Франции Пастер создал специальные вакцины для предохранительных прививок сибирской язвы домашним животным. Он продал свое открытие специально организованному в Париже Обществу пастеровских вакцин, у которого все страны должны были покупать вакцины за дорогую плату. Это общество предложило русскому посольству в Париже произвести пастеровские прививки и в России. Косные царские чиновники отклонили это предложение.
Тогда некоторые помещики по своему почину приобрели вакцины и попробовали их, но результаты неожиданно получились очень неутешительные: 80 процентов привитых овец пало. Помещик Кудрявцев, потерпевший особенно сильный убыток от вакцинации, с гневом писал: «1) Пастер изобрел новый яд с живыми организмами, который превосходно убивает, 2) предохранительная его вакцина никуда не годится и предохраняет только случайно». Французы объяснили этот падеж овец тем, что вакцины якобы испортились, так как они находились в дороге из Парижа в Россию 40 дней.
Все эти события проходили своим чередом, а падежи скота все увеличивались. Наконец этим делом заинтересовались сразу Вольное экономическое общество и Управление коннозаводства. Они решили направить за границу группу русских ученых для ознакомления с методикой приготовления вакцин. В эту группу включили и Костычева. Очевидно, департамент земледелия, где он теперь служил и которому подчинялось коннозаводство, просто предложил Костычеву заняться этой работой. Он сначала колебался, но недолго. Его увлекла сама проблема борьбы с заразными болезнями — проблема, несомненно, имевшая колоссальное значение для русского сельского хозяйства. Костычев стремился освоить микробиологическую технику и применить ее затем к исследованию вопросов почвоведения.
Огромное влияние на решение Костычева ехать в Па риж оказало происшедшее как раз в это время знакомство его со Львом Семеновичем Ценковским (1822–1887) — выдающимся русским ботаником Ценковский, многосторонний ученый, больше всего занимался низшими организмами — растительными и животными.
Он установил родство между ними и укрепил научные эволюционные воззрения на развитие органического, мира. Ценковский одновременно с Пастером и известным немецким ученым Робертом Кохом (1843–1910), а отчасти и раньше их изучил многие особенности бактерий, прежде всего болезнетворных. К. А. Тимирязев относил Ценковского к числу наиболее выдающихся русских ученых.
Открывая IX съезд русских естествоиспытателей и врачей в Москве в январе 1894 года, Тимирязев говорил: «Лобачевские, Зимины, Ценковские, Бутлеровы, Пироговы, Боткины, Менделеевы, Сеченовы, Столетовы, Ковалевские, Мечниковы — вот те русские люди… после художников слова, которые в области мысли стяжали русскому имени прочную славу и за пределами отечества».
Формально Ценковский не возглавлял группу русских ученых, едущих за границу, но они единодушно считали его своим руководителем. Кроме Ценковского и Костычева, в Париж поехали видный ветеринарный врач Аркадий Александрович Раевский (1849–1919), преподаватель Юрьевского ветеринарного института Е. М. Земмер (1843–1906) и еще несколько человек.
Прибывая в Париж в разное время, русские ученые поочередно обращались к Пастеру за разрешением изучить у него в лаборатории технику получения вакцин, о которой еще тогда не было опубликовано никаких работ. Однако все они получили от знаменитого микробиолога решительный отказ. Он заявил им, что его лаборатория является только научно-исследовательским учреждением, но не учебным. Даже широко известному в научных кругах Ценковскому Пастер отказал в каком бы то ни было содействии. Вот как вспоминал об этом А. А. Раевский:
