Климент Аркадьевич Тимирязев родился 22 мая (3 июня) 1843 г. в Санкт-Петербурге.
Тимирязев — из единственного дворянского рода Тимирязевых. "Я — русский, — писал Климент Аркадьевич Тимирязев, — хотя к моей русской крови примешана значительная доля английской". Климент(ий) Аркадьевич Тимирязев родился в Петербурге в 1843 году во втором браке овдовевшего начальника таможенного округа Петербурга, участника походов 1812—1814 гг., впоследствии действительного статского советника исенатора Аркадия Семёновича Тимирязева, известного вольнодумством и честностью, и поэтому несмотря на блестящую карьеру в таможенной службе очень бедного, в связи с чем с 15 лет Климент сам зарабатывал на жизнь.
Естествоиспытатель, физиолог, физик, приборостроитель, историк науки, писатель, переводчик, публицист, профессор Московского университета, основоположник русской и британской научных школ физиологов растений. Член-корреспондент РАН (1917; член-корреспондент Петербургской АН с 1890). Член Королевского общества (британский аналог Академии наук в других странах) c 1911. Почётный доктор Кембриджа, университетов Женевы и Глазго. Член-корреспондент Эдинбургского и Манчестерского ботанических обществ. Член Вольного экономического общества. Член Московского физического общества (им. П.Н.Лебедева. Был организатором съездов русских естествоиспытателей и врачей, председателем IX cъезда, председателем ботанического отделения Общества любителей и естествознания, анталогии и этнографии при Московском университете. Член Русского физико-химического общества, Санкт-Петербургского общества естествоиспытателей, Московского общества испытателей природы, Русского фотографического общества. Депутат Моссовета (1920).
Научные труды Тимирязева, отличающиеся единством плана, строгой последовательностью, точностью методов и изяществом экспериментальной техники, посвящены засухоустойчивости растений, вопросам питания растений, в особенности, разложению атмосферной углекислоты зелёными растениями под влиянием солнечной энергии, и немало способствовали уяснению этой важнейшей и интереснейшей главы растительной физиологии. Изучение состава и оптических свойств зелёного пигмента растений (хлорофилла), его возникновения, физических и химических условий разложения углекислоты, определение составных частей солнечного луча, принимающих участие в этом явлении, выяснение судьбы этих лучей в растении и, наконец, изучение количественного отношения между поглощённой энергией и произведённой работой — таковы задачи, намеченные ещё в первых работах Тимирязева и в значительной степени разрешённые в его последующих трудах. Спектры поглощения хлорофилла были изучены К. А. Тимирязевым, он же, развивая положения Майера о роли хлорофилла в преобразовании энергии лучей солнца в энергию химических связей органических веществ, показал, как именно это происходит: красная часть спектра создаёт вместо слабых связей С-О и О-Н высокоэнергетические С-С (до этого считалось что в фотосинтезе используются самые яркие в спектре солнечного света жёлтые лучи, на самом, деле, как показал Тимирязев, почти не поглощаемые пигментами листа). Сделано это было благодаря созданному К. А. Тимирязевым методу учёта фотосинтеза по поглощённому CO2, в ходе экспериментов по освещению растения светом разных длин волн (разного цвета) оказалось что интенсивность фотосинтеза совпадает со спектром поглощения хлорофилла. Кроме того, он обнаружил разную эффективность поглощения хлорофиллом всех лучей спектра с последовательным снижением по мере уменьшения длины волны. Тимирязев предположил, что светоулавливающая функция хлорофилла эволюционно возникла сначала у морских водорослей, что косвенно подтверждается наибольшим разнообразием поглощающих солнечную энергию пигментов именно у этой группы живых существ, его учитель академик Фаминцын развил эту идею гипотезой о происхождении всех растений от симбиоза таких водорослей, преобразовавшихся в хлоропласты, с другими организмами. Итог своим многолетним исследованиям фотосинтеза Тимирязев подвел в так называемой крунианской лекции "Космическая роль растения", прочитанной в Лондонском королевском обществе в 1903 — и эта лекция, и звание члена Общества были связаны с его статусом британского, а не иностранного учёного. Тимирязев устанавливает чрезвычайно важное положение, что ассимиляция лишь при относительно малых напряжениях света возрастает пропорционально количеству света, но затем отстаёт от него и достигает максимума "при напряжении, приблизительно равном половине напряжения солнечного луча, падающего на лист в нормальном направлении". Дальнейшее возрастание напряжения уже не сопровождается усилением ассимиляции света. В яркий солнечный день растение получает избыток света, вызывающий вредный перерасход воды и даже перегрев листа. Поэтому положение листьев у многих растений — ребром к свету, особенно резко выраженное у так называемых "растений-компасов". Путь к засухоустойчивому земледелию — селекция и выращивание растений с мощной корневой системой и пониженной транспирацией. В своей последней статье К. А. Тимирязев писал, что "доказать солнечный источник жизни — такова была задача, которую я поставил с первых же шагов научной деятельности и упорно и всесторонне осуществлял ее в течение полувека". По мнению академика В. Л. Комарова, научный подвиг Тимирязева состоит в синтезе историко-биологического метода Дарвина с экспериментальными и теоретическими открытиями физики XIX века, и, в особенности, с законом сохранения энергии. Труды К. А. Тимирязева стали теоретической базой развития земледелия, особенно засухоустойчивого, и "зелёной революции". К этому следует прибавить, что Тимирязев первый ввёл в России опыты с культурой растений в искусственных почвах. Первая теплица для этой цели была устроена им в Петровской академии ещё в начале 1870-х годов, то есть вскоре после появления этого рода приспособлений в Германии. Позже такая же теплица была устроена Тимирязевым на Всероссийской выставке в Нижнем Новгороде. Теплицы, особенно с искусственным освещением, представлялись ему крайне важными не только для ускорения селекционной работы, но и как один из магистральных путей интенсификации сельского хозяйства. Исследование Тимирязевым спектра поглощения хлорофилла и ассимиляции света растением и сегодня является базой для разработки источников искусственного освещения теплиц. В одной из глав своей книги "Земледелие и физиология растений" Тимирязев описал строение и жизнь льна и показал, как применить эти знания в агрономии. Таким образом, эта работа К. А. Тимирязева была первым изложением частной экологии растений. Помимо изучения магниевого фермента хлорофилла — структурного аналога железосодержащего гемоглобина, — Тимирязев впервые в мире установил эссенциальность (необходимость для жизни) цинка, возможность снижения потребности растений в железе при их подкормке цинком, что объяснило интересовавшую его и Дарвина загадку перехода цветковых растений к охоте на животных (плотоядности) на почвах, бедных железом. Тимирязев детально исследовал не только проблемы физиологии растений, ассимиляции растением света, воды, питательных веществ почвы, удобрений, проблемы общей биологии, ботаники, экологии. Он считал необходимым развеять домыслы о сухом педантизме чудаков-профессоров и особенно Ботаников, прекрасно разбирался не только в фотографии, "необходимой всем, у кого нет кисти Шишкина", но и в живописи, перевёл книгу о знаменитом живописце Тёрнере, но всё же как учёный-естествоиспытатель не удержался и написал к ней имеющую большую ценность вступительную статью "Ландшафт и естествознание". Выдающиеся научные заслуги Тимирязева доставили ему звание члена Лондонского королевского общества, члена-корреспондента Российской Академии наук, почётного члена Харьковского и Санкт-Петербургского университетов, Вольного экономического общества и многих других учёных обществ и учреждений.
Тимирязев признавал "громадное значение" результатов самого Г.Менделя и "менделизма", активно использовал "менделизм", сожалея о том, что Мендель публиковал свои работы "в неизвестном журнале" и не обратился вовремя к Чарльзу Дарвину — тогда наверняка бы они с Дарвиным его поддержали при жизни, "как и сотни других". Тимирязев подчёркивал, что, хотя и поздно (не ранее 1881 года) ознакомился с трудами Менделя, но сделал это значительно раньше и менделистов, и мендельянцев, и категорически отрицал противоположное менделизму "мендельянство" — перенос законов наследования некоторых простых признаков гороха на наследование тех признаков, которые согласно трудам и Менделя, и менделистов этим законам не подчиняются и подчиняться не могут. Он подчёркивал, что Мендель как "серьёзный исследователь" "никогда не смог бы стать мендельянцем".
В 1930—1950-е гг. эти вырванные из контекста цитаты из трудов Тимирязева воспроизводил в своих выступлениях Трофим лысенко. В частности, в докладе 3 июня 1943 года "К. А. Тимирязев и задачи нашей агробиологии" на торжественном заседании Академии наук СССР, посвящённом 100-летию со дня рождения К. А. Тимирязева в московском Доме учёных, Лысенко цитировал эти утверждения Тимирязева, называя менделистскую генетику "ложной наукой". Бессмысленность мендельянства и аргументов германских националистов против представлявшейся им англосаксонской и славянской теории эволюции Тимирязев видел и в том, что сам Грегор Мендель стоял на плечах титанов: родственников Тимирязева британских селекционеров Гарднеров и Дарвиных, и, в отличие от мендельянцев, признавал это и добросовестно ссылался на своих "нечистокровных" предшественников. Тимирязев подчёркивает лженаучный характер мендельянства и отсутствие реальной связи с менделизмом тем, что разочарованные такой, по их мнению, беспринципностью Менделя в проблемах расы мендельянцы часто отрекались от него и называли своим лидером Менджелеева. В 1950 г. в статье "Биология" БСЭ писала: "Вейсман совершенно безосновательно назвал своё направление "неодарвинизмом", против чего решительно выступил К. А. Тимирязев, показавший, что учение Вейсмана всецело обращено против дарвинизма". Вейсман, называя себя дарвинистом, но отрицая вместе с теорией геммуд то, что соматические клетки, их ядра и цитоплазма содержат полный набор наследственной информации всего организма, представлял таким образом дарвинистов сторонниками самозарождения жизни и противниками клеточной теории, а отрубанием хвостов десятков тысяч крыс для обоснования ошибочности теории Ламарка отсутствием куцых крыс в потомстве компрометировал экспериментальную биологию и выставлял на посмешище не только себя, но и всех дарвинистов и чудаков-профессоров в целом, что очень огорчало Тимирязева. Сам первый создатель теории эволюции Уоллес точно так же характеризовал бессмысленность опытов Вейсмана: "Что касается уродств, то обыкновенно принимается, что они не передаются наследственно, и этому существует множество подтверждений. Во время моды на лошадей с энглизированными хвостами, все-таки не рождалось лошадей с короткими хвостами; китаянки не родятся с изуродованными ногами; не передаются наследственно и многочисленные формы уродований разных человеческих племен, хотя некоторые из них практикуются на сотнях поколений" (Уоллес А. Р., 1898, с. 672). К. А. Тимирязев не отрицал рациональность некоторых идей Ж.-Б.Ламарка: в частности, он подчёркивал, что Дарвин, полностью отрицая главный принцип Ламарка об участии психических и волевых актов в приспособлении к среде, всегда признавал зависимость форм жизни от среды. Тимирязев присоединился к положению английского философа и социологаГ.Спенсера (1820—1903), который утверждал: "или существует наследственность приобретенных признаков, или не существует эволюции". Наследственность приобретённых признаков действительно наиболее ярко проявляется при размножении растений черенками, о чём Вейсман как зоолог не подумал, в ряде случаев при бесполом размножении животных, иногда в результате неотении при половом размножении, даже в норме у млекопитающих наследуются многие особенности химического состава организма матери, её системы иммунитета. Различие между Тимирязевым и Дарвиным, с одной стороны, и креационистами и ламаркистами, включая "советский творческий дарвинизм", с другой, заключается в дарвинистской теории эволюции путём естественного отбора, признающей статистическую! возможность! наследования некоторых! приобретённых признаков и новой наследственной информации, причём, хотя подлинными дарвинистами и категорически отрицается предложенная Вейсманом концепция борьбы за существование между генами в одном организме, механизмы передачи наследственной информации тоже могут эволюционировать. Поэтому о высказывании селекционера Вильморена, с трудами которого, как и трудами Л.Бербанка селекционеры России ознакомились благодаря переводам Тимирязева, Тимирязев писал: "говорят о наследственности приобретённых свойств, но сама наследственность — не является ли она приобретённым свойством?". В полемическом запале Тимирязев даже рассорился с Академией наук, обрушившись с резкой критикой за уступки антидарвинистам на одного из своих учителей — академика Фарминцына, который, возражая против чтения сочинений антидарвинистов (включая ламаркистов и нео и постнео — "дарвинистов") широкой общественностью, считал, что их всё же можно издавать небольшими тиражами для специалистов, так как специалисты смогут отделить рациональное зерно этих сочинений от заблуждений антидарвинистов, а ответы на возражения антидарвинистов помогут продвигать науку вперёд. К. А. Тимирязев так никогда и не простил Достоевскому, даже после его смерти, то, что Сонечка Мармеладова читала труды дарвиниста Лайеля, а Раскольников обосновывал убийство старухи-процентщицы борьбой за существование. Сам термин "борьба за существование" Тимирязев называл "несчастной метафорой" и указывал на наличие в природе не только борьбы, но и взаимопомощи, особенно ярко проявляющейся в так называемом симбиозе, то есть сожительстве организмов разных видов — блестящие открытия в исследовании симбиоза осуществил как раз один из его учителей академик Фаминцын. Именно поэтому "борьба за существование" между генами согласно концепции Августа Вейсманна особенно удручала Тимирязева, поскольку, как справедливо указывали антидарвинисты, изложение дарвинизма Вейсманом выставляет дарвинистов противниками клеточной теории и сторонниками витализма и социал-дарвинизма. В то же время Тимирязев никогда не был сторонником партийности и групповщины в науке, в частности, с уважением относился к оппонентам, и замечал их заслуги, даже виталистов и неодарвинистов, там, где они не претендовали на своё изложение дарвинизма. Так, он всегда подчёркивал, что И.П.Бородин — "очень серьёзный ботаник". В процессе формирования научного мировоззрения Тимирязев отводил биологии центральное место. Биология, подчеркивал он, стоит на стыке неорганического мира и мира человеческого, и поэтому ее развитие "послужило для более полного философского объединения всего обширного реального содержания человеческих знаний, доказав универсальность того научного приема раскрытия истины, который, отправляясь от наблюдения и опыта и проверяя себя наблюдением и опытом, оказался способным к разрешению самых сложных проблем, перед которыми беспомощно остановились поэтическая интуиция теолога и самая тонкая диалектика метафизика".
Среди образованного русского общества Тимирязев пользовался широкой известностью как популяризатор естествознания. Его популярно-научные лекции и статьи, вошедшие в сборники "Публичные лекции и речи" (М., 1888), "Некоторые основные задачи современного естествознания" (М., 1895) "Земледелие и физиология растений" (М., 1893), "Чарлз Дарвин и его учение" (4 изд., М., 1898) являются счастливым соединением строгой научности, ясности изложения, блестящего стиля. Его "Жизнь растения" (9-е прижизненное изд., Москва, 1919; переведённое на все основные иностранные языки), представляет собой образец общедоступного курса физиологии растений. В своих популярно-научных произведениях Тимирязев является горячим защитником и популяризатором дарвинизма и стойким и последовательным сторонником рационалистического (как тогда говорили, "механистического", "картезианского") воззрения на природу физиологических явлений. Он противопоставлял разум оккультизму, мистицизму, спиритизму, инстинкту. На его рабочем столе всегда лежали шесть томов Конта, он называл себя сторонником положительной философии — позитивизма, и дарвинизм, и политическую экономию Маркса он считал исправлением ошибок и развитием биологии Конта и политэкономии Сен-Симона и Конта соответственно, руководствовался девизом Ньютона — "Физика, остерегайся метафизики".
Список 27 научных работ Тимирязева, появившихся до 1884 года, помещён в приложении к его речи "L"etat actuel de nos connaissances sur la fonction chlorophyllienne" ("Bulletin du Congrès internation. de Botanique à St.-Peterbourg", 1884). После 1884 года появились:
Кроме того, Тимирязеву принадлежит исследование газового обмена в корневых желвачках бобовых растений ("Труды СПб. общ. естествоисп.", т. XXIII). Под редакцией Тимирязева вышли в русском переводе "Собрание сочинений" Чарльза Дарвина и другие книги. Как историк науки, он опубликовал биографии многих видных учёных. На протяжении более 50 лет он создал целую галерею биографий многих борцов за народное дело — от биографии социалиста Джузеппе Гарибальди в 1862 до очерка о "Друге народа" Марате в 1919, — причём показал, что несмотря на безупречную личную честность и преданность народу и якобинцы, и лидеры большевиков, в отличие от многих своих противников, были ограниченными, буржуазными революционерами, и с этим связаны созданные ими препятствия развитию демократии и нарушения прав человека.