Какая дисциплина изучает жизнь растений. Ботаника - это раздел науки о растениях. Проблема вымирания видов в ботанике

Ботаника (от греч. botanikós - относящийся к растениям, botánē - трава, растение)

наука о растениях. Б. охватывает огромный круг проблем: закономерности внешнего и внутреннего строения (морфология и анатомия) растений, их систематику, развитие в течение геологического времени (эволюция) и родственные связи (филогения), особенности прошлого и современного распространения по земной поверхности (география растений), взаимоотношения со средой (экология растений), сложение растительного покрова (фитоценология, или геоботаника), возможности и пути хозяйственного использования растений (ботаническое ресурсоведение, или экономическая ботаника). По объектам исследования в Б. выделяют фикологию (альгологию) - науку о водорослях, микологию - о грибах, лихенологию - о лишайниках, бриологию - о мхах и др.; изучение микроскопических организмов, преимущественно из мира растений (бактерий, актиномицетов, некоторых грибов и водорослей), выделяют в особую науку - микробиологию. Болезнями растений, вызываемыми вирусами, бактериями и грибами, занимается фитопатология.

Основная ботаническая дисциплина - Систематика растений разделяет многообразие растительного мира на соподчинённые друг другу естественные группы - таксоны (классификация), устанавливает рациональную систему их наименований (номенклатура) и выясняет родственные (эволюционные) взаимоотношения между ними (филогения). В прошлом систематика основывалась на внешних морфологических признаках растений и их географическом распространении, теперь же систематики широко используют также признаки внутреннего строения растений, особенности строения растительных клеток, их хромосомного аппарата, а также химический состав и экологические особенности растений. Установление видового состава растений (флоры) какой-либо определенной территории обычно называется флористикой, выявление областей распространения (ареалов) отдельных видов, родов и семейств - хорологией (фитохорологией). Изучение древесных и кустарниковых растений иногда выделяют в особую дисциплину - дендрологию (См. Дендрология).

В тесной связи с систематикой находится Морфология растений , изучающая форму растений в процессе индивидуального (онтогенез) и исторического (филогенез) развития. В узком смысле морфология изучает внешнюю форму растений и их частей, в более широком - включает анатомию растений (См. Анатомия растений), изучающую их внутреннее строение, эмбриологию, исследующую образование и развитие зародыша, и цитологию, изучающую строение растительной клетки. Некоторые разделы морфологии растений выделяют в особые дисциплины в связи с их прикладным или теоретическим значением: органографию - описание частей и органов растений, палинологию - изучение пыльцы и спор растений, карпологию - описание и классификация плодов, тератологию - изучение аномалий и уродств (терат) в строении растений. Различают сравнительную, эволюционную, экологическую морфологию растений.

Изучением растений в их взаимоотношении со средой обитания занимается ряд отраслей Б., иногда объединяемых под общим названием Экология растений. В более узком смысле экология изучает влияние на растение среды обитания, а также разнообразные приспособления растений к особенностям этой среды. На земной поверхности растения образуют определенные сообщества, или фитоценозы, повторяющиеся на более или менее значительных территориях (леса, степи, луга, саванны и т.д.). Исследованием этих сообществ занимается отрасль Б., называемая в СССР геоботаникой (См. Геоботаника), или фитоценологией (за рубежом её часто называют фитосоциологией). В зависимости от объекта исследования в геоботанике выделяют лесоведение, луговедение, тундроведение, болотоведение и т.д. В более широком смысле геоботаника смыкается с учением об экосистемах, или с биогеоценологией (См. Биогеоценология), изучающей взаимоотношения между растительным покровом, животным миром, почвой и подстилающими почву горными породами. Этот комплекс называется Биогеоценоз ом. Распространение отдельных видов растений на поверхности земного шара изучает География растений , а особенности распределения растительного покрова на Земле в зависимости от современных условий и исторического прошлого - Ботаническая география .

Наука об ископаемых растениях - Палеоботаника , или фитопалеонтология, имеет первостепенное значение для восстановления истории развития растительного мира. Данные палеоботаники имеют важнейшее значение для решения многих вопросов систематики, морфологии (включая анатомию) и исторической географии растений. Её данными пользуется также геология (историческая геология и стратиграфия).

Полезные свойства дикорастущих растений и возможности их окультуривания изучаются экономической Б. (хозяйственная Б., ботаническое ресурсоведение). С экономической Б. тесно связана этноботаника - учение об использовании растений различными этническими группами населения земного шара. Важный раздел прикладной Б. - изучение дикорастущих родичей культурных растений, обладающих ценными свойствами (например, иммунитетом к болезням, засухоустойчивостью и т.д.).

Физиологию растений (См. Физиология растений) и биохимию (См. Биохимия) растений не всегда относят к Б., поскольку многие физиологические и биохимические процессы, протекающие в растениях, аналогичны или даже тождественны процессам, протекающим в животных организмах, и изучаются сходными методами. Однако биохимия и физиология растений отличаются рядом специфических черт, исключительно или почти исключительно свойственных растениям. Поэтому разграничить физиологию и биохимию растений от собственно Б. нелегко, тем более, что физиологические и биохимические особенности растений могут рассматриваться как таксономические признаки, следовательно, интересовать систематиков растений. Эти же особенности чрезвычайно важны для понимания проблем экологии и геоботаники, географии растений и ботанической географии, экономической Б. и т.д. Генетика растений обычно также рассматривается как раздел общей генетики (См. Генетика), хотя некоторые главы её (генетика популяций, цитогенетика) тесно связаны с систематикой, особенно биосистематикой (См. Биосистематика), экологией растений и геоботаникой.

Границы между перечисленными выше разделами Б. в значительной мере условны, т.к. их методы нередко перекрещиваются, а данные взаимно используются. Трудно определить место таких наук, как физиологическая анатомия и экологическая физиология, или отделить использование химических особенностей растений в систематике (хемосистематика) от сравнительной биохимии растений; наряду с этим процессом идёт и весьма узкая специализация отдельных ботанических разделов.

Б. тесно связана со многими другими науками - с геологией через палеоботанику и индикационную геоботанику (использование признаков некоторых растений и их сообществ как индикаторов некоторых полезных ископаемых); с химией - через биохимию и физиологию, экономическую Б. и фармакогнозию; с почвоведением и физической географией - через экологию и геоботанику; с техническими науками - через экономическую ботанику. Б. - естественноисторическая основа сельского и лесного хозяйства, зелёного строительства в городах, курортах и парках, она разрешает многие вопросы пищевой, текстильной, целлюлозно-бумажной, микробиологической, деревообрабатывающей промышленности. Однако важнейшая задача Б. - изучение закономерностей развития и охраны среды обитания человечества - биосферы и прежде всего растительного мира - фитосферы.

Б. пользуется как наблюдением, так и сравнительным, историческим и экспериментальным методами, включающими сбор и составление коллекций, наблюдение в природе и на опытных участках, эксперимент в природе и в условиях специализированных лабораторий, математическую обработку полученной информации. Наряду с классическими методами регистрации тех или иных признаков изучаемых растений используется весь арсенал современных химических, физических и кибернетических методов исследования.

Основные этапы развития ботаники. Зарождение Б. Как стройная система знаний о растениях Б. оформилась к 17-18 вв., хотя многие сведения о растениях были известны и первобытному человеку, т.к. жизнь его была связана с полезными, главным образом пищевыми, лекарственными и ядовитыми растениями. Тексты, которые можно в какой-то мере считать ботаническими, известны из древнейших памятников письменности Двуречья (Шумер, Вавилон, Ассирия) и долины Нила (Древний Египет). Эти тексты, так же как и легендарная китайская книга о травах «Бэнь цао», относимая к концу 3-го тысячелетия до н. э., представляли собой скорее сочинения по прикладной Б., т.к. в основном содержали сведения о пищевых и лекарственных растениях. Первыми книгами, в которых растения описывались не только в связи с их полезностью, были произведения греческих учёных Аристотеля и особенно его ученика Теофраста, который сделал первую в истории науки попытку классифицировать растения, разделив их на деревья, кустарники, полукустарники и травы; среди последних он различал многолетники, дву- и однолетники. Теофраст был назван «отцом Б.» Он отчётливо представлял себе строение цветка, в частности положение завязи в нём, и различия между сростнолепестными и свободнолепестными венчиками. В его «Исследовании о растениях» описано около 480 растений. Римский натуралист Плиний Старший в своей «Естественной истории» привёл все известные его современникам сведения о природе; он упомянул около 1000 видов растений, описав их достаточно точно.

В течение примерно 1500 лет, со времени Теофраста и Плиния Старшего, накопление знаний о растениях шло преимущественно вне Европы. В Индии в 1-м тысячелетии до н. э. появляется т. н. «Аюрведа» - «наука о жизни», включающая описание многих лекарственных растений Индии. Комментарии и дополнения к «Аюрведе» содержатся в сочинениях индийских врачей Чарака (10-8 вв. до н. э.), Сушрута и Вадбака (8-7 вв. до н. э.). Арабская экспансия во 2-й половине 1-го тысячелетия н. э. значительно расширила горизонты античности. Особое значение имели труды таджикского учёного Ибн Сины (Авиценны), описавшего в сочинении «Канон врачебной науки» множество растений, до того неизвестных европейцам. Единственным достижением европейской науки в области Б. были труды немецкого философа и естествоиспытателя Альберта фон Больштедта (Альберт Великий), установившего, в частности, на основании разницы в строении стебля различие между однодольными и двудольными растениями.

Б. к концу средневековья. В эпоху великих открытий значительно возрос интерес к растениям, пока в основном как источнику лекарств, пряностей и новых пищевых продуктов. Появляются (а вскоре и печатаются) «травники» с описанием всё возрастающего числа растений, создаются первые «сухие сады» - гербарии (См. Гербарий), организуются настоящие ботанические сады. Всё это способствовало накоплению новых фактов и созданию первых общих концепций, главным образом в области классификации растений. Так, немецкий ботаник О. Брунфельс различает растения «совершенные», т. е. несущие цветки, и «несовершенные», т. е. лишённые их; итальянский врач и ботаник А. Чезальпино (в латинском произношении Цезальпин), опубликовавший важнейшее ботаническое сочинение эпохи - книгу «О растениях», в предисловии к ней сделал попытку классифицировать растения, привлекая в дополнение к обычному в то время делению растений на деревья, кустарники и травы также признаки цветков, плодов и семян. Швейцарский ботаник Иоганн Баугин (Жан Боэн) в своей «Всеобщей истории растений», опубликованной (1650) после его смерти, описал около 5000 растений. Его брату Каспару Баугину Б. обязана созданием бинарной номенклатуры, т. е. наименованием каждого растения двумя словами, из которых первое обозначает родовое название, а второе - видовое. Как известно, такой порядок наименования растений впоследствии был узаконен К. Линнеем (См. Линней) и существует по сей день.

Б. в 16 и 17 в в. Для этого периода характерно не только развитие систематики. Изобретение микроскопа привело к открытию клеточного строения растений. Первые наблюдения в этой области были сделаны английским учёным Р. Гуком. Позднее итальянец М. Мальпиги и англичанин Н. Грю заложили основы анатомии растений (См. Анатомия растений). Голландец Я. Б. ван Гельмонт поставил первый опыт по физиологии растений, вырастив ветку ивы в бочке и установив, что почти 40-кратное увеличение её в весе за 5 лет не сопровождалось сколь-нибудь значительным уменьшением веса земли. Немецкий ботаник Р. Камерариус впервые обосновал наличие полового процесса у растений.

В России в 15-17 вв. переводят с греческого, латинского и европейских языков и переписывают (а позднее печатают) описания лекарственных растений («травники», или, как их тогда называли, «вертограды»). Многие из них редактировались с учётом местных условий, главным образом добавлялись указания на места произрастания тех или иных растений (например: «растеть на Руси в Драгомилове»).

Б. в 18 в. Открытия в разных областях Б. в 18 в., разработка различных концепций принесли свои плоды позднее. Тем не менее это столетие в основном может быть охарактеризовано как столетие ботанической систематики и связывается главным образом с именем шведского ботаника К. Линнея. Положив в основу своей искусственной системы строение цветка, Линней разбил мир растений на 24 класса. Система Линнея не надолго пережила своего создателя, однако значение её в истории Б. огромно. Впервые было показано, что каждое растение может быть помещено в какую-то определенную категорию в соответствии с характерными для него признаками. Поистине титаническая работа, проделанная Линнеем, явилась основой для всех последующих исследований в области систематики растений. Младшие современники Линнея - французы М. Адансон, Ж. Ламарк и особенно три брата де Жюсьё (Антуан, Бернар и Жозеф) и их племянник Антуан Лоран, основываясь на работах Линнея (а также на работах Д. Рея, К. Баугина и Ж. Турнефора), разработали естественные классификации растений, где в основу тех или иных систематических групп были положены признаки «родства», под которыми, впрочем, понималась неопределённая «естественная близость». Выдающиеся натуралисты 18 в. уделяли много внимания общим вопросам Б. Так, русский академик К. Ф. Вольф в своей «Теории генерации» (1759) показал пути формирования органов растений и превращение одних органов в другие. Эти идеи особенно занимали немецкого поэта И. В. Гёте, опубликовавшего в 1790 книгу «Метаморфоз растений», полную блестящих прозрений. Наличие пола у растений окончательно было установлено немецкими ботаниками И. Кёльрёйтером, получившим и тщательно изучившим межвидовые гибриды табака, гвоздики и других растений, а также исследовавшим способы их опыления насекомыми, и К. Шпренгелем, опубликовавшим книгу «Раскрытая тайна природы в строении и оплодотворении цветов» (1793).

В 18 в. в России шло интенсивное развитие научных исследований, в частности в созданной Петром I Академии наук в Петербурге. В её Кунсткамере начали впервые собирать ботанические коллекции. В 1714 был организован Аптекарский огород - основа будущего Императорского ботанического сада и нынешнего Ботанического института (См. ). Особое значение для развития русской и мировой Б. имели географические экспедиции АН, в которых принимали участие ботаники: С. П. Крашенинников, опубликовавший «Описание земли Камчатки», И. Г. Гмелин - автор 4-томной «Флоры Сибири», одной из первых в мире «флор» столь обширной области. Ценные работы о флоре различных областей России вместе с данными о полезных растениях собраны И. И. Лепёхиным, Н. Я. Озерецковским, П. С. Палласом и К. Ф. Ледебуром.

Б. в 19-20 вв. 19 в. ознаменовался интенсивным развитием естествознания в целом. Бурное развитие получили и все отрасли Б. Решающее влияние на систематику оказала эволюционная теория Ч. Дарвин а. Воспринятая большинством ботаников, теория Дарвина поставила перед ними задачу создания филогенетической системы растительного мира, которая отражала бы последовательные этапы развития мира растений. Первые системы 19 в. швейцарских ботаников О. П. Декандоля и его сына А. Декандоля, английских ботаников Дж. Бентама, У. Гукера и др. (с 1825 по 1845 было предложено около 25 подобных систем классификаций растительного мира) ещё не рассматривали проблему происхождения одних групп растений от других, но стремились к наибольшей «естественности», т. е. к соединению в группы растений, наиболее схожих друг с другом по важнейшим признакам их организации. Оперируя с огромным числом растений практически всех континентов, эти системы (особенно Бентама и Гукера и, отчасти, Декандоля) были настолько логично построены, что дожили почти до наших дней (первая - у английских и, отчасти, у североамериканских ботаников, вторая - у ботаников стран французского языка). Тем не менее, будущее принадлежало филогенетическим системам, первая из которых (опубликована в 1875) принадлежит немецкому ботанику А. В. Эйхлеру. Наибольшее же распространение получила система, разработанная немецким ботаником А. Энглером, который совместно со своими сотрудниками в 20-томном сочинении «Естественные семейства растений» (1887-1911) довёл систему растений до рода, а иногда и до вида. Исследования, проведённые главным образом в 1-й половине 20 в., показали, что большинство принципов, положенных Энглером в основу своей системы, были ложными, но его работу нельзя и недооценивать. Противниками взглядов Энглера были американский ботаник Ч. Э. Бесси, немецкий - Х. Галлир и английский - Дж. Хатчинсон. Основные их разногласия с Энглером относились к систематике покрытосеменных (цветковых растений), наиболее примитивной группой которых они считали многоплодниковые (типа магнолии), в то время как Энглер исходной группой покрытосеменных считал однодольные, а среди двудольных - т. н. серёжкоцветные (типа ив и тополей); его противниками были и русские ботаники Х. Я. Гоби, Б. М. Козо-Полянский, А. А. Гроссгейм и др. В последние годы наблюдается некоторое единодушие во взглядах ботаников на принципы построения системы высших растений, широкое признание получила система, разработанная советским ботаником А. Л. Тахтаджяном.

Не меньшее внимание уделялось в 19 и начале 20 вв. и низшим растениям. В результате работ миколога Х. Г. Персона, работавшего в Германии и Франции, шведского лихенолога Э. Ахариуса, русских ботаников Л. С. Ценковского, И. Н. Горожанкина, немецких микологов А. де Бари и О. Брефельда, русского миколога М. С. Воронина, советского ботаника А. А. Ячевского и многое др. были собраны обширные сведения о водорослях, грибах, лишайниках, позволившие не только построить их рациональную классификацию, но и оценить их значение в биосфере. Особое развитие получила микология, главным образом в связи со значением грибов в качестве возбудителей болезней с.-х. растений. С этим связано и возникновение фитопатологии (См. Фитопатология) как особой дисциплины.

Изучение распространения растений по земному шару относится к 19 - началу 20 вв. Основоположник географии растений немецкий натуралист А. Гумбольдт - автор ряда трудов, из которых наибольшее внимание привлекла книга «О закономерностях, наблюдаемых в распространении растений» (т. 1-2, 1816). Первая попытка описать растительность земного шара в связи с условиями климата была сделана немецким учёным А. Гризебахом в его труде «Растительность земного шара...» (1872). Датский ботаник Э. Варминг связывал распространение растений с определенными условиями существования, его книга «Экологическая география растений» (1896) заложила основы новой науки - экологии растений. Одновременно с этими работами в течение всего 19 в. сотни исследователей вели кропотливую работу по составлению региональных «флор». Среди крупнейших изданий такого рода - «Флора Востока» Э. Буасье в 5 тт. (1867-88) и «Флора Британской Индии» Дж. Гукера в 7 тт. (1875-97). Наиболее капитальный труд в этой области - «Флора СССР» в 30 тт. (1934-64), изданная Ботаническим институтом АН СССР под редакцией В. Л. Комарова и Б. К. Шишкина. Растительный мир почти всех областей земного шара описан в соответствующих руководствах, главным образом региональных «флорах». Огромное значение для мировой науки имеет учение Н. И. Вавилова о центрах происхождения культурных растений (См. Центры происхождения культурных растении) и географических закономерностях в распределении их наследственных признаков (1926-27). В своих трудах Вавилов впервые представил картину эволюции форм культурных растений в немногочисленных первичных очагах их происхождения. В результате организованных им экспедиций собран ценный фонд мировых растительных ресурсов, составивший богатейшую коллекцию растений, хранящуюся во Всесоюзном институте растениеводства.

Изучение систематики огромного числа растений из всех областей земного шара стимулировало развитие работ в области морфологии растений. Одним из первых морфологов 19 в. был английский ботаник Р. Броун, показавший, что голосеменные отличаются от покрытосеменных голым семезачатком, объяснивший природу цветка у злаков и выполнивший ещё ряд работ по морфологии. Работы Броуна по эмбриологии были продолжены итальянским учёным Дж. Б. Амичи, французским ботаником А. Броньяром и особенно немецким учёным В. Гофмейстером, описавшим процесс оплодотворения у растений. Классические работы Гофмейстера были продолжены его соотечественником Э. Страсбургером и русскими учёными И. Н. Горожанкиным, В. И. Беляевым и С. Г. Навашиным. Горожанкин впервые доказал, что ядра из пыльцевой трубки проникают в яйцеклетку. Беляев предсказал существование у голосеменных подвижных сперматозоидов, которые вскоре были открыты японскими ботаниками С. Хиразе у гинкго и С. Икено у саговника. После работ русского эмбриолога С. Г. Навашина, открывшего двойное оплодотворение, период становления эмбриологии растений как самостоятельной дисциплины был практически завершен.

Анатомия растений, начало которой было заложено ещё в 17 в., стала развиваться особенно интенсивно с середины 19 в. Ее успехи связаны с именами немецких ботаников Х. Моля, К. Санио, давших впервые сведения о микроскопическом строении тела высших растений. К середине 19 в. в анатомии растений наметились два направления, из которых одно в основном интересовалось проблемами строения растений с их систематическим положением и эволюцией структур, в то время как другое больше внимания уделяло физиологическому и экологическому значению тех или иных тканей растения. В числе деятелей первого направления - французы Ф. Э. ван Тигем, Ж. Веск и немец Г. Золередер - автор сводки «Систематическая анатомия двудольных» (1899). Американец Э. Джефри в книге «Анатомия древесных растений» (1917) попытался дать общую картину эволюции анатомических структур у всех высших растений. Его ученики Э. Синнотт, А. Имс и особенно И. У. Бейли создали концепцию об эволюции структуры у высших растений, хорошо увязанную с представлениями Ч. Э. Бесси, Х. Галлира и Дж. Хатчинсона. Среди анатомов второго направления - немецкие ботаники С. Швенденер, Г. Габерландт, советские анатомы В. Ф. Раздорский и В. Г. Александров.

Работы в области экологии и географии растений, а также запросы лесоводства и луговедения привели в конце 19 в. к выделению особой области Б., получившей в СССР название геоботаники, или фитоценологии. Русская и советская школа геоботаников была создана трудами С. И. Коржинского, И. К. Пачоского, Г. И. Тан-фильева, Г. Ф. Морозова, В. В. Алехина, Л. Г. Раменского, А. П. Шенникова и особенно В. Н. Сукачева. Острая необходимость в хозяйственном освоении огромных пространств СССР привела к тому, что проблемы геоботаники явились одними из наиболее насущных. Поэтому геоботаники - наиболее многочисленный отряд советских ботаников.

Североамериканская (Ф. Клементс) и европейская (Ж. Браун-Бланке, Э. Рюбель, А. Тенсли) школы фитоценологии развивались каждая своим путём и только в последнее время наблюдается некоторое сближение точек зрения советских и североамериканских исследователей.

Наука об ископаемых растениях - палеоботаника, зарождение которой можно отнести к 18 в. (И. Шёйхцер, Швейцария), неуклонно развивалась в 19 и 20 вв. В 19 в. трудами исследователей, работавших на всех континентах, были не только описаны десятки тысяч растительных остатков из всех толщ осадочных отложений, но и создана достаточно стройная система ныне вымерших растений, увязанная с их современными потомками. В изучение ископаемых растений, найденных на территории СССР, большой вклад внесли М. Д. Залесский, И. В. Палибин и А. Н. Криштофович.

Характерные черты современного этапа развития Б. - стирание граней между отдельными её отраслями и их интеграция. Так, в систематике растений для характеристики отдельных таксонов всё шире применяют цитологические, анатомические, эмбриологические и биохимические методы. Методы биохимии и физиологии берутся на вооружение экологами и геоботаниками, в результате чего возникает комплексная наука о физиологии растительного сообщества, появление которой предсказывали ещё в 20-х гг. 20 в. русский учёный В. В. Алехин и шведский учёный Э. Дю Рье и которую обычно называют ценофизиологией. Всё больше осознаётся необходимость учитывать в геоботанических и экологических исследованиях роль микроорганизмов - водорослей, грибов, бактерий и актиномицетов; специалисты соответствующего профиля всё чаще работают в контакте с геоботаниками и экологами. Это приводит к расширению поля деятельности фикологов, бактериологов и микологов, изучающих интересующие их организмы в природной обстановке.

Гораздо шире применяется эксперимент в тех областях Б., где ранее господствовало наблюдение. Значительное распространение получили работы в области экспериментальной систематики и геоботаники. В морфологии растений, помимо обычных экспериментальных воздействий, широко используется метод культуры тканей, изолированных от влияния организма как целого.

Разработка новых методов исследования, основанных на достижениях физики и химии, позволила решать задачи, недоступные ранее. Так, в результате использования электронного микроскопа, разрешающая сила которого по сравнению с другими оптическими приборами возросла в сотни раз, были выявлены многие новые детали строения растительной клетки, что с успехом используется не только в анатомии, но и в систематике растений. Методы хроматографии, цитофотометрии и ряд др. позволяют проводить химические анализы с невиданной ранее скоростью и точностью на микроскопических объектах, что применяется практически во всех областях Б. Достижения молекулярной биологии в какой-то мере способствовали выделению физиологии и биохимии растений из общей Б. Вместе с тем эти достижения, которые в будущем позволят раскрыть молекулярные основы онтогенеза и филогенеза растений, открывают новые горизонты в области систематики и морфологии растений. В наших знаниях ещё имеется большой пробел относительно тех механизмов, которые, управляя единым для всех клеток данной особи (или даже вида) генетическим кодом, приводят к поразительным различиям между клетками различных тканей.

Одновременно внимание ботаников всё больше занимают ботанические проблемы в масштабе всей нашей планеты. Вопросы продуктивности фитоценозов, их влияния на водный и газовый режим планеты, проблемы круговорота веществ, баланса энергии и вещества решаются на основе наблюдений, осуществляемых с помощью очень точных и всё более совершенствуемых приборов с автоматическим управлением. Глобальное воздействие человечества на природу, ведущееся иногда без точного учёта возможных последствий, делает эти работы ботаников жизненно важными для судеб цивилизации.

Ведущие ботанические учреждения, международные организации, периодическая печать. Организация научных исследований в области Б. в СССР определяется целой системой ботанических учреждений, находящихся в ведении АН СССР; Академий наук союзных республик; кафедр ботаники университетов, педагогических, фармацевтических и с.-х. высших учебных заведений; ботанических садов различного ведомственного подчинения; отраслевых специализированных (научно-исследовательских) институтов, а также действующей в СССР сети заповедников. Ведущими центрами по отдельным отраслям Б. являются институты АН СССР: Ботанический институт им. В. Л. Комарова (Ленинград), институт физиологии растений им. К. А. Тимирязева (Москва), институт биохимии им. А. Н. Баха (Москва), Институт общей генетики, а также Ботанические сады . Ботанические учреждения имеются в филиалах АН СССР и республиканских Академиях наук. Многие вопросы Б. изучает ряд учреждений в Сибирском отделении АН СССР. Культурные растения изучаются во Всесоюзном институте растениеводства им. Н. И. Вавилова (Ленинград) и в ряде его отделений и опорных пунктов.

Кроме того, имеются специализированные институты: кормов (Москва), субтропических культур и зелёных насаждений (Азербайджан), защиты растений (Ленинград), Всесоюзный научно-исследовательский институт лекарственных растений (Москва) и др. Ботанические учреждения оснащены специализированными лабораториями, опытными станциями и экспериментальными базами. В некоторых из них имеются гербарии.

Советские ботаники объединяются Всесоюзным ботаническим обществом (с многочисленными его отделениями), Московским обществом испытателей природы, Географическим обществом Союза ССР и др. При Отделении общей биологии АН СССР функционируют научные проблемные советы по изучению флоры и растительности, по биогеоценологии, а также интродукции и акклиматизации растений. В СССР издаются «Ботанический журнал СССР» (с 1916), журналы «Физиология растений» (с 1954), «Растительные ресурсы» (с 1965), «Микология и фитопатология» (с 1967), а также многочисленные монографии, справочники, руководства и статьи по различным разделам Б. Советские ботаники принимают участие в работе многих зарубежных обществ, журналов, а также конференций, симпозиумов и съездов.

А. А. Федоров, А. А. Яценко-Хмелевский.

Лит.: История: Очерки по истории русской ботаники, М., 1947; Русские ботаники. Биографо-библиографический словарь, сост. С. Ю. Липшиц, т. 1-4, М., 1947-56; Развитие биологии в СССР, М., 1967, с. 21-158, 695-709; Базилевская Н. А., Белоконь И. П., Щербакова А. А., Краткая история ботаники, М., 1968; Möbius М., Geschichte der Botanik, Jena, 1937; Reed Н. S., A short history of the plant sciences, Waltham (Mass.), 1942; Barnhart J. Н., Biographical notes upon botanists, v. 1-3, Boston, 1966.

Ощие работы: Ботанический атлас, под ред. Б. К. Шишкина, М.-Л., 1963; Жуковский П. М., Ботаника, 4 изд., М., 1964; Ботаника, под ред. Л. В. Кудряшова, 7 изд., т. 1, М., 1966; McLoan R. С., Ivimey-Cook W. R., Textbook of theoretical botany, v. 1-3, L., 1951-67; Němec В., Pastyrik L., Všeobecná botanika, 3 vyd., Bratislava, 1963; Sinnott E.-W., Wilson K. S., Botany: principles and problems, 6 ed., N. Y., 1963; Guttenberg Н., Lehrbuch der allgemeinen Botanik, 6 Aufl., B., 1963; Encyclopédie du monde végétal. Dir. F. Vallardi, t. 1-3, P., 1964; Botanika, red. K. Steckiego, Warsz., 1966; Lehrbuch der Botanik für Hochschulen, 29 Aufl., Jena, 1967; H ll J. B., Botany, 4 ed., N. Y., 1967.

Словари и справочники. Викторов Д. П., Краткий словарь ботанических терминов, 2 изд., М.- Л., 1964; Словник - довiдник з ботанiки, за ред. I. П. Бiлоконя, О. Л. Липи, К., 1965; Font у Quer P., Diccionario de botanica, Barcelona, 1953; Usher G., A dictionary of botany, L., 1966; Schubert R., Wagner G., Pflanzennamen und botanische Fachwörter, 4. Aufl., Radebeul, 1967; Uphof J. C., The dictionary of economic plants, 2 ed., Würzburg, 1968.

Дорогие мои ученики!

Перед вами стоит задача освоить материал по ботанике. Для кого-то это «А, ерунда - пестики-тычинки», для кого-то – «кошмар, вообще ее не понимаю». Были ученики, которые заявляли: «Ненавижу ботанику!» (а она тебя?) Любовь к предмету возрастает по мере накопления знаний, вы это почувствуете, когда начнете детально изучать особенности растений, когда перед вами откроются тайны и загадки, о которых вы даже не подозревали! Ботаника – хитрюга, обводящая вокруг пальца непосвященных. Сами посудите: человек узнает, что у малины плод – не ягода, а вот у картошки – ягода; что у гороха и стручковой(!) фасоли нет стручков, что олений мох – это не мох, а корневище никакого отношения к корню не имеет! Нет, определенно, начиная изучать ботанику, я желаю вам запастись терпением и хорошим чувством юмора! В раздел Ботаника я условно включаю бактерий, вирусов и грибов, понимая, что они относятся к другим царствам.

План работы лучше распечатать и держать перед собой, отмечая, что уже понятно и усвоено. Изучение каждой темы проводите планомерно по лекциям, презентациям, конспектам лекций и школьному учебнику. Конспект рекомендую занести к себе в тетрадь не механически, а осмысленно.

В дистанционной школе по итогам прохождения каждого модуля – тематическое тестирование и открытые вопросы в папке Задания. Выполнение тестов и заданий должно проходить без использования тетради и учебника, желательно через день после изучения, иначе отработает только кратковременная память. Уточняющие вопросы можно задавать мне в Форуме.

У вас все получится! Вот вам путеводитель, чтобы не заблудиться в трех спорофитах голосеменных! Желаю, чтобы ботаника стала одним из любимых разделов! Успехов! С уважением, Наталья Павловна.

План изучения ботаники

Модуль 1 Бактерии и вирусы

Модуль 2 Грибы и лишайники

Модуль 3 Низшие растения - водоросли

Модуль 4 Споровые растения

Модуль 5 Семенные растения

Модуль 6 Ткани и органы цветковых

Модуль 7 Классификация Цветковых

Модуль 1 Бактерии и вирусы

Отдел Лишайники Характеристика лишайников как симбиотических организмов. Строение тела лишайников. Морфологические типы слоевища: накипные, листоватые, кустистые. Особенности размножения. Специфические свойства лишайников. «Пионеры» суши. Значение лишайников.

Модуль 3 Низшие растения

Царство Растения Особенности организмов, принадлежащих к царству Растения. Подцарство Низшие растения. Особенности подцарства Низшие растения. Водоросли. Строение тела водорослей на примере хламидомонады. Хроматофор, стигма, сократительные вакуоли. Размножение водорослей – половое и бесполое. Общая характеристика и основные представители отделов: Зеленые водоросли, Бурые водоросли, Красные водоросли. Значение водорослей.

Модуль 4 Споровые растения

Подцарство Высшие растения Характеристика Высших растений.

Отдел Моховидные. Общие признаки моховидных. Строение Кукушкина льна. Цикл развития мхов на примере Кукушкина льна. Гаметофит, гаметангии, гаметы, спорофит, спорангии, споры. Преобладание гаметофита в жизненном цикле – признак тупиковой ветви в эволюции. Особенности мхов рода Сфагнум. Образование болот, торф. Роль в природе.

Отдел Папоротниковидные. Общие признаки папоротниковидных. Местообитание. Строение папоротников, корневище, вайя. Размножение папоротников. Цикл развития. Заросток. Роль папоротников в природе и в эволюции. Образование каменного угля. Особенности строения хвощей и плаунов.

Модуль 5 Семенные растения

Отдел Голосеменные. Особенности семенных растений. Преимущество семени над спорой. Строение хвойных. Цикл развития голосеменных на примере Сосны обыкновенной. Мужская шишка, пыльцевой мешок, пыльца. Женская шишка, семезачаток, эндосперм с яйцеклеткой. Опыление. Оплодотворение. Строение семени. Роль голосеменных в природе и хозяйственной деятельности человека.

Отдел Покрытосеменные Особенности покрытосеменных, обеспечивающие господствующее положение данной группы. Многообразие и распространение покрытосеменных. Цикл развития. Цветок. Тычинка, пыльник, пыльца. Пестик, завязь, семезачаток, зародышевый мешок, центральная клетка, яйцеклетка, синергиды, антиподы. Опыление. Пыльцевая трубка, пыльцевход. Двойное оплодотворение. (С.Г. Навашин) Образование семени и плода. Роль в природе и хозяйственное значение цветковых.

Модуль 6 Ткани и органы цветковых растений

Ткань. Псилофиты (ринниофиты). Основные группы тканей растительного организма. Образовательные ткани (меристемы). Покровные ткани: эпидерма, пробка. Проводящие ткани: ксилема, флоэма. Основные ткани (паренхима). Механические и выделительные ткани. Органы. Классификация органов высших растений. Вегетативные и генеративные органы.

Генеративные органы цветковых растений. Цветок. Строение цветка и его частей (цветоножка, цветоложе, чашечка, венчик, околоцветник, пестик, тычинка). Функции. Классификация цветков по типу симметрии, по половой принадлежности. Формулы цветков. Опыление и типы опыления. Соцветия. Типы соцветий и их значение. Семя. Состав семян. Строение семени, происхождение его частей. Отличия семян Однодольных и Двудольных растений. Прорастание семян. Плод. Строение плода. Классификация плодов. Основные типы плодов. Сочные плоды: ягода, костянка, многокостянка, яблоко, тыквина, гесперидий. Сухие плоды: боб, стручок (стручочек), коробочка, семянка, зерновка, листовка, орех (орешек). Распространение плодов и семян.

Вегетативные органы цветковых растений. Побег. Строение побега, его функции. Почка – зачаточный побег. Вегетативные, генеративные и смешанные почки. Видоизменения побегов: корневище, клубень, клубнелуковица, луковица, колючки, усы. Стебель – осевая часть побега. Характеристика стебля, его функции. Анатомическое строение стебля древесных растений. Образование годичных колец. Передвижение минеральных и органических веществ по стеблю. Горизонтальный транспорт. Лист – боковая часть побега. Внешнее строение листа. Простые и сложные листья. Листорасположение. Анатомическое строение листа. Жилкование листьев. Видоизменения листьев: колючки, усики, ловчие аппараты. Особенности листьев растений, произрастающих во влажных и сухих местах. Корень. Отличительные черты корня, его функции. Зоны корня (деления, роста, всасывания, проведения) Корневой чехлик. Строение корня в поперечном разрезе. Почвенное питание растений. Удобрения. Видоизменения корней: корнеплод, корнеклубень, корни-присоски, воздушные корни, бактериальные клубеньки.

Вегетативное размножение растений. Способы вегетативного размножения растений в природе и сельском хозяйстве. Отводки, усы, клубни, луковицы, черенки, деление куста.

Модуль 7 Классификация цветковых растений

Сравнительная характеристика классов Двудольные и Однодольные растения. (строение цветка, лист, жилкование, корневая система, наличие камбия)

Основные признаки семейств по алгоритму:

Название

Жизненные формы

Формула цветка

Тип(ы) плода

Представители (6-7)

Семейства: Крестоцветные, Пасленовые, Розоцветные, Сложноцветные (формулу цветка не нужно, только соцветие), Бобовые; Злаковые и Лилейные.

Что изучает ботаника?

Определение 1

Ботаника - (от греч. botane - овощ, зелень, трава, растение) - комплексная наука, которая изучает растения. Она всесторонне рассматривает их происхождение, развитие, строение (внешнее и внутреннее), классификацию, распространение по земной поверхности, экологию (взаимоотношения и отношения с окружающими факторами), охрану.

Как и остальные науки, у ботаники имеется своя предистория. Зарождение её прослеживается с глубокой древности, когда люди ещё только начинали использовать растения для своих практических потребностей (питания, лечения, изготовления одежды, жилья). Достаточно долгое время естествоиспытатели занимались лишь описанием растений - их размеров, окраски, особенностей отдельных органов, то есть достаточно долгое время ботаника имела всего - навсего описательный характер. Этот раздел биологии формировался в $XVII-XVIII$ столетиях. Первые попытки систематизации растительного мира и стали началом использования в ботанике сравнительно - описательного метода, с помощью которого растения не только описывали, но и сравнивали по внешним (морфологическим) признакам. С изобретением микроскопа в ботанике зарождается, а позже, благодаря интенсивному развитию науки и усовершенствованию микроскопической техники, начинает доминировать экспериментальное направление.

Рисунок 1.

Растения - это источник более чем десяти биологически активных веществ, которые действуют на организм человека и животных, в частности при пищевом употреблении. Поскольку растения неотъемлемы в жизни человека, то они и стали объектом пристального изучения.

Все растения делятся на $2$ большие группы:

1. низшие растения, или слоевищные (таломные);
2. высшие растения, или листостебельные.

К низшим растениям относятся водоросли.

К высшим растениям относятся мохообразные (мхи и печёночники), папоротникообразные (псилофиты, псилоты, хвощи и папоротники), голосемянные и покрытосемянные.

Отдельно изучаются лишайники, грибы, бактерии.

Замечание 1

Современная ботаника - многоотраслевая наука, которая охватывает целый ряд разделов: систематику растений, которая занимается классификацией растений в зависимости от подобных общих характеристик. Её подразделяют на две части: флористика и ботаническая география. Флористика изучает сообщества растений на определённой территории. Ботаническая география изучает особенности распространения растений на земном шаре.

Систематика растений - основная ботаническая дисциплина. Весь растительный мир она разделяет на отдельные группы, объясняет родственные и эволюционные связи между ними. Это задание специального раздела ботаники - филогении.

Сначала исследователи систематизировали растения лишь по внешним (морфологическим) признакам. Сейчас же для систематики растений используют и их внутренние признаки (особенности строения клеток: их химический состав, хромосомный аппарат, экологические особенности). Морфологию растений, которая изучает строение растений. Подразделяется эта наука на микроскопическую морфологию и макроскопическую морфологию (органографию). Микроскопическая морфология изучает строение клеток и тканей растений, а также эмбриологию. Макроскопическая морфология изучает органы и части растений.

Некоторые разделы морфологии решили выделить в отдельные дисциплины :

• органографию (изучает органы растений),
• палинологию (рассматривает строение спор и пыльцы растений),
• карпологию (занимается классификацией плодов),
• тератологию (предмет изучения - уродства и аномалии в строении растений),
• анатомию растений, которая изучает внутреннее строение растений;
• физиологию растений, которая изучает формы растений в процессе их онтогенеза и филогенеза, а также процессы, происходящие в растениях, их причины, закономерности и взаимосвязь с окружающей средой. Она тесно связана с систематикой.
• биохимию растений, которая изучает химические процессы в растениях, связанные с ростом и развитием.
• генетику растений, которая изучает генетические изменения растений, происходящие с вмешательством или без вмешательства человека.
• фитоценологию, которая занимается изучением растительного покрова Земли, определяет динамические изменения в природе, а также их зависимости и закономерности (растительность - это сочетание всех растений на одной территории, которые составляют ландшафт;
• геоботанику, которая занимается изучением экосистем, то есть взаимоотношениями между растениями,животным миром и факторами неживой природы (весь это комплекс получил название биогеоценоза).
• экологию растений, которая изучает растения в зависимости от среды обитания и определяет идеальные условия для жизни растений.
• палеоботанику, которая изучает ископаемые растения с целью определения истории развития.

Ботаника также классифицируется по объектам изучения на :

• альгологию - науку о водорослях,
• бриологию, которая занимается исследованием мхов и др.
• исследование микроскопических организмов в мире растений также было выделено в отдельную дисциплину - микробиологию.
• фитопатология - занимается болезнями растений, которые могут быть вызваны грибами, вирусами или бактериями.

Замечание 2

В зависимости от изучаемого объекта выделились специальные отрасли в ботанике: лесоведение, луговедение, болотоведение, тундроведение и ещё ряд подобных дисциплин.

Традиционно в ботанику включают микологию - науку о грибах (со средины $ХХ$ ст. их стали выделять в отдельное царство), а также лихенологию - науку, которая изучает лишайники.

Предмет исследования ботаники - это растения, их строение, развитие, родственные связи, возможность их рационального хозяйственного применения.

Задачи ботаники :

1. Изучение растений для повышения их устойчивости, урожайности и выносливости.
2. Определение новых видов растений и их применение.
3. Определение действия растений на человеческий организм.
4. Определение роли человека в развитии и сохранении растительного покрова планеты.
5. Осуществление генетической трансформации растений.

Методы исследования в ботанике :

метод наблюдения - используется как на микроскопическом, так и на макроскопическом уровнях. Этот метод состоит в установлении индивидуальности объекта, который исследуется, без искусственного вмешательства в его процессы жизнедеятельности. Собранная информация используется для дальнейшего исследования.

сравнительный метод - используется для сравнения объекта, который исследуется, с подобными объектами, так и классифицировать их, детально анализируя похожие и отличительные черты в сравнении с близкими к ним формами.

экспериментальный метод - используется для изучения объектов или процессов в специально созданных искусственных условиях. В отличии от метода наблюдения, экспериментальный метод предвидит специальное вмешательство экспериментатора в природу, что позволяет установить последствия от влияния тех или иных факторов на объект исследования. Метод может использоваться как в естественных условиях, так и в лаборатории.

мониторинг - это метод постоянного наблюдения за состоянием отдельных объектов, течением определённых процессов. моделирование - это метод демонстрации и исследования определённых процессов, явлений с помощью их упрощённой имитации. Он даёт возможность изучать процессы, которые сложно или невозможно воспроизвести экспериментально, или непосредственно наблюдать в живой природе.

статистический метод - основанный на статистической обработке количественного материала, собранного в результате других исследований (наблюдений, экспериментов, моделирования), что позволяет его всесторонне проанализировать и установить определённые закономерности.

Замечание 3

Ботаника - это наука, которая изучает растительный покров земной поверхности на всех уровнях - молекулярном, клеточном, организменном, популяционном.

План

1. Ботаника - наука о растениях.

2. Общая характеристика растений.

3. Распространение растений и их значение в биосфере.

Основные понятия: ботаника, автотрофи, питание, дыхание, фотосинтез, рост, развитие, фитогормоны, ростовые движения, значение растений.

Ботаника - наука о растениях

Ботаника - это наука о растениях, их строение, жизнедеятельность, распространение и происхождение. Этот термин происходит от греческого слова "botane", что означает "трава", "растение", "овощ", "зелень".

Ботаника исследует биологическое разнообразие мира растений, систематизирует и классифицирует растения, исследует их строение, географическое распространение, эволюция, историческое развитие, биосферную роль, полезные свойства, ищет рациональные пути сохранения и охраны флоры. И основная цель ботаники как науки - получение и обобщение новых знаний о мире растений во всех проявлениях его существования.

Ботаника как наука сформировалась около 2300 лет назад. Первое письменное обобщение знаний о растениях, которое дошло до нас, известно только из античной Греции (IV-Ш вв. до н.э.), а следовательно и возникновение ботаники как науки датируется именно этим временем. Теофраст (372-287 до н.э.), ученик великого Аристотеля, считается отцом ботаники благодаря его письменным трудам "Естественная история растений" в 10-и томах и письменной работе "О причинах растений" в 8-и томах. В "Естественной истории растений" Теофраст упоминает о 450 растений и делает первую попытку их научной классификации.

В первом веке н.э. римские естествоиспытатели Діоскорід и Плиний Старший дополнили эти сведения. Средневековые ученые продолжили накопление информации, начатое античными учеными. В эпоху Возрождения в связи с обогащением сведений о растениях возникла потребность в систематизации растительного мира. Большие заслуги в деле упорядочения ботанических знаний принадлежат Карлу Линнею, который в середине 18 века ввел бинарную номенклатуру растений, первым сделал попытку классификации растительного мира и разработал искусственную систему, распределив растительный мир на 24 класса.

Сейчас ботаника - многоотраслевая наука, которая изучает как отдельные растения, так и их совокупности - растительные группировки, из которых формируются луга, степи, леса.

В процессе развития ботаника дифференцировалась на ряд отдельных наук, из которых важнейшие: морфология растений - наука о строении и развитие основных органов растений; из нее выделились: анатомия (гистология) растений, изучающая внутреннее строение растительного организма; клеточная биология растений, изучающий особенности строения растительной клетки; эмбриология растений, которая исследует процессы оплодотворения и развития зародыша у растений; физиология растений - наука о жизнедеятельности растительного организма, близко связана с биохимией растений - наукой о химические процессы в них; генетика растений изучает вопросы изменчивости и наследственности растений; палеоботаника (фітопалеонтологія) изучает ископаемые растения и близко связана с філогенією растений, задачей которой является воссоздание исторического развития растительного мира; география растений (фітогеографія) - наука о закономерностях распространения растений на земном шаре; из нее выделились экология растений - наука о взаимоотношениях растительного организма и среды - и фитоценология (геоботаніка) - наука о растительные группировки.

Выделяют еще ряд специализированных дисциплин, которые изучают отдельные группы растительного мира, например альгологію - науку о водорослях, ліхенологію - о лишайники, бріологію - о мохообразные, дендрологию - науку о древесные породы, палінологію - о строении спор и пыльцы.

Общая характеристика растений

Всем растениям присущи общие черты:

1. Растительные организмы состоят из клеток. в Клетка (от греч. kytos - клетка) - основная структурная и функциональная единица всех живых организмов, элементарная биологическая система, которая имеет все признаки живого, способная к саморегуляции, самовоспроизведению и развитию.

2. Растения являются еукаріотами (евкаріотами). Эукариоты (евкаріоти) - организмы, клетки которых имеют ядро, по крайней мере на определенных этапах клеточного цикла. Среди эукариот есть одноклеточные, колониальные и многоклеточные организмы.

3. Большинство растительных организмов - автотрофи. Автотрофи (от греч. autos - сам, trophe - питание) - организмы, которые самостоятельно производят органические вещества из неорганических соединений с использованием энергии солнечного света или энергии химических процессов.

4. Клетки растений содержат пластиди (от греч. plastos - вылепленный): хлоропласты (от греч. chloros - зеленый и plastos - вылепленный), хромопласти (от греч. chroma - краска и plastos - вылепленный), лейкопласты (от греч. leukos - бесцветный и plastos - вылепленный).

5. Запасные вещества - крахмал, белок, жиры.

6. Растениям характерны процессы жизнедеятельности (обмена веществ): а) питание - процесс поглощения и усвоения растениями из окружающей среды веществ, необходимых для поддержания их жизнедеятельности; по способу питания растительные организмы разделяют на автотрофи и гетеротрофы (организмы, которые для своего питания используют готовые органические вещества);

б) дыхание - совокупность физиологических процессов, обеспечивающих поступление в растение кислорода и выделение углекислого газа и воды; основу дыхания составляет окисления (син. окисления) органических веществ (белков, жиров и углеводов), в результате чего освобождается энергия в виде АТФ (аденозинтрифосфорной кислоты), которая необходима для жизни растений; растения являются аэробами (от греч. aer - воздух) - организмами, для жизнедеятельности которых необходим свободный кислород воздуха;

в) благодаря хлоропластам растения способны к фотосинтеза (от греч. photos - свет, synthesis - соединение) - процесс образования органических молекул из неорганических за счет энергии солнца; солнечная энергия превращается при этом в энергию химических связей.

Процесс фотосинтеза состоит из двух фаз:

1. Световая фаза осуществляется в тилакоїдах хлоропластов. Энергия квантов света улавливается молекулами хлорофилла, что вызывает переход электронов на более высокий энергетический уровень и отрыв их от молекулы хлорофилла. Электроны захватываются молекулами-переносчиками, которые также находятся в мембране тилакоїдів. Потерянные молекулами хлорофилла электроны компенсируются путем отделения их от молекул воды в процессе фотолізу - разложения воды под действием света на протоны (Н) и атомы кислорода (О). Атомы кислорода образуют молекулярный кислород, который выделяется в атмосферу:

Освободившиеся протоны накапливаются в полости тилакоїдів. Электроны движутся мембраной тилакоїду. Энергия переноса электронов по мембране тратится на открытие канала для протонов в АТФ-синтетазному комплексе. Вследствие выхода протонов из полости тилакоїдів синтезируется АТФ. Наконец, протоны связываются со специфическими молекулами-переносчиками (НАДФ-нікотинамідаденіндинуклео-тидфосфат). НАДФ способен восстанавливаться, свя язуючись с протонами, или окисляться, высвобождая их. Благодаря этому комплекс НАДФ Н 2 является аккумулятором химической энергии, которая используется для восстановления других соединений.

Таким образом, в световой фазе фотосинтеза происходят такие реакции:

2. в Темновая фаза не зависит от света (реакции происходят как в темноте, так и на свету). Она проходит в матриксе хлоропласта. В этой фазе из углекислого газа (СО 2), который попадает из атмосферы, образуется глюкоза. При этом используется энергия АТФ и Н+, что входит в состав НАДФ o Н 2 . Молекула СО 2 при синтезе углеводов не расщепляется, а фиксируется (зв" связывается) с помощью особого фермента. Фиксация СО 2 - многоступенчатый процесс. Особый фермент свя связывает СО2 с молекулой, которая содержит пять атомов углерода (С) (рибуло-зо-1,5-біфосфатом). При этом образуются две трикарбонові молекулы 3-фосфогліцератів. Эти трикарбонові соединения меняются ферментами, восстанавливаются с помощью НАДФ o Н 2 и энергии АТФ и превращаются в вещества, из которых может синтезироваться глюкоза (и некоторые другие углеводы). Часть таких молекул используется на синтез глюкозы, а из других образуются п" ятикарбонові соединения, нужные для фиксации СО 2 . Таким образом, энергия света, превращена в течение световой фазы в энергию АТФ и других молекул - носителей энергии, используется для синтеза глюкозы.

Темнову фазу фотосинтеза можно описать следующим уравнением:

Часть молекул синтезируемой глюкозы расщепляется для обеспечения потребностей растительной клетки в энергии, другая часть используется для синтеза необходимых клетке веществ. Так, из глюкозы синтезируются полисахариды и другие углеводы. Избыток глюкозы откладывается про запас в виде крахмала.

Значение фотосинтеза:

1) образование органического вещества, которая является основой питания гетеротрофных организмов;

2) образование кислорода атмосферы, который обеспечивает дыхания аэробных организмов и создает озоновый экран нашей планеты;

3) обеспечивает постоянство соотношения между СО 2 и А 2 в атмосфере. Академик К.А.Тімірязєв сформулировал понятие о космическую роль

зеленых растений. Воспринимая солнечные лучи и преобразуя их энергию в энергию связей органических соединений, зеленые растения обеспечивают сохранение и развитие жизни на Земле. Они образуют почти всю органическое вещество и является основой питания гетеротрофных организмов. Весь кислород атмосферы тоже имеет фотосинтетичне происхождения. Таким образом, зеленые растения являются как бы посредником между Солнцем и жизнью на планете Земля;

г) транспирация (от лат. trans - через, spiro - дышу, выдыхаю) - физиологический процесс выделения живыми растениями воды в газообразном состоянии;

д) рост - увеличение размеров растительного организма или отдельных его частей и органов вследствие увеличения числа клеток путем деления, их линейного растяжения и внутренней дифференциации; продолжается в течение всего жизненного цикла;

е) развитие - совокупность качественных морфологических и физиологических изменений растения на отдельных этапах ее жизненного цикла; различают индивидуальное развитие (онтогенез) и историческое развитие (филогенез); нормальное индивидуальное развитие растительного организма зависит не только от внешних факторов (свет, температура, влага, кислород, длина светового периода суток), а и от внутренних факторов и от их взаимодействия; основными внутренними факторами есть фитогормоны (табл. 5).

Таблица 5

ФИТОГОРМОНЫ РАСТЕНИЙ

Фитогормоны (от греч. phyton - растение, hormao - возбуждаю) - это физиологически активные вещества, вырабатываемые протопластом (живой содержание) растительных клеток и влияют на ростовые и формообразующие процессы; фитогормоны активны в очень малых количествах и могут как возбуждать, так и тормозить определенные процессы (действуют как регуляторы); на развитие растительного организма влияют и искусственные регуляторы роста и развития (табл.6);

Таблица 6

ИСКУССТВЕННЫЕ РЕГУЛЯТОРЫ РОСТА И РАЗВИТИЯ РАСТИТЕЛЬНОГО ОРГАНИЗМА

есть) ростовые движения - изменения положения органов растений в пространстве вследствие неравномерных ростовых процессов (табл. 7); у высших растений нет специализированных органов для активного перемещения, но они способны реагировать на различные изменения внешней среды и приспосабливаться к ним.

Таблица 7

РОСТОВЫЕ ДВИЖЕНИЯ РАСТЕНИЙ

Каждый человек тесно взаимодействует с миром живой природы и сам является его частью. И если в целом законы существования живого мира изучает биология, то растительный находится в сфере ведения ботаники как ее неотъемлемой части.

Почему наука о растениях называется ботаникой

Растения входили в сферу интересов человека задолго до формирования ботаники как науки, с самых древних времен. Изучение флоры напрямую было связано с вопросом выживания: растения — это пища, строительные материалы, материал для изготовления одежды, лекарство и (о чем ни в коем случае нельзя забывать) опасные яды. Накопленные знания и наблюдения требовали систематизации. Так появилась необходимость формирования науки о растениях.

В поисках ответа на вопрос, почему наука о растениях называется ботаникой, нам нужно перенестись в глубину веков, ведь это учение является одним из старейших в мире естественных наук. Форму стройной системы знаний ботаника (наука о растениях) окончательно приобрела в период второй половины XVII — начала XVIII веков.

Название науки, как и многих других, имеет греческие корни. Происходит от древнегреческого "ботанэ". Это слово имело несколько значений, в значении "пастбище", "корм" употреблялось не менее часто, чем в значение "растение", "трава". Оно включало в себя все, что можно было бы считать растением: цветы, грибы, водоросли, деревья, мхи и лишайники. Слово "ботаника" - производное от "ботанэ", оно обозначало все, что относилось к растениям. То есть дословно: ботаника - наука о растениях. Поэтому, задаваясь вопросом, почему наука о растениях называется ботаникой, ответ нужно искать в греческих истоках систематизации знаний о растительном мире в форму науки.

Зарождение ботаники как науки

Еще Аристотель в своем большом труде о животных анонсировал и подобный научный труд о растениях. Доподлинно неизвестно, закончен он или нет. До наших дней дошли только некоторые его фрагменты. Поэтому по праву отцом-основателем ботаники как науки считается Теофраст — автор двух фундаментальных работ, которые стали базисом ботаники на последующие 1500 лет. И в современном мире ценность знаний, изложенных Теофрастом в его трудах, неоспорима. В этом кроется ответ на вопрос, почему наука о растениях называется ботаникой. Греческий философ не мог назвать ее иначе.

Но исследования в области ботаники не ограничиваются только лишь достижениями западной цивилизации. Китай тоже внес значительную лепту, возможно даже был обмен научными достижениями, учитывая функционирование Шелкового пути.

История ботаники

Наука ботаника в современном представлении зародилась в эпоху колониализма как область исследования аграриями трав и деревьев, распространенных в регионе, а также растений, которые люди привозили с собой из дальних странствий. Но глубокий интерес человека к флоре начинает свое историю со времен неолита. Люди не только пытались определить лекарственные свойства растений, вегетационный период, съедобность, устойчивость к низкотемпературному климатическому режиму, урожайность и питательные свойства, но и сохранить эти знания.

До появления ботаники как науки человек уже изучал растения с научной точки зрения. Это обстоятельство объясняет не только широкое использование людьми с древнейших времен лечебных свойств растений, выросших в дикой природе. Со времен Бронзовой Эры широко применялась практика выращивания культурных растений.

Новый этап развития науки - новые знания

В конце 16 века был изобретен микроскоп, что определило начало особого этапа в развитии ботаники, открыло неведомые ранее новые возможности в изучении растений, спор и даже пыльцы. Затем наука шагнула еще дальше, приоткрыв завесу в вопросах размножения, обмена веществ, ранее закрытых для человека.

Ботаника развивалась в тесной связи с развитием биологии в целом. В результате научных изысканий весь живой мир был разделен на царства:

• бактерии;
• грибы;
• растения;
• животные.

Ботаника изучает царство бактерий, грибов и растений. Развитие ботаники как науки имело колоссальное значение. Но на заре ее зарождения люди занимались растениями сами по себе, и большинство ботанических садов, получивших особое распространение в западном мире, были посвящены классификации, маркировке и торговле семенами. И только спустя столетия они стали важнейшими научно-исследовательскими центрами.

Царство растений

Растения можно встретить везде: на суше (луга, степи, поля, леса, горы), в воде (в пресных водоемах, озерах и реках, в болотистых местностях, в морях и океанах). Практически все растения отличаются неподвижным образом жизни, способностью солнечную энергию преобразовывать в органические соединения, имеют богатые запасы хлорофила, перерабатывают углекислый газ на кислород, за что растительный покров планеты называют легкими Земли.

К сожалению, в силу разных обстоятельств многие растения находятся в числе редких или исчезающих, и этот список с каждым годом только пополняется. Многие представители поплатились за свою красоту: люди, не задумываясь о том, какой огромный вред наносят природе, кощунственно уничтожают растения ради букетика-однодневки. Такая горькая участь постигла ландыши лесные, кувшинки, сон-траву.

Чтобы уберечь редкие виды растений от исчезновения, их заносят в Красную книгу и охраняют на законодательном уровне. Наука, изучающая растения, служит основой знаний для данного документа. И теперь это наша общая задача - сохранить флору для будущих поколений, чтобы и наши дети, и внуки смогли увидеть ту неповторимую красоту растительного мира, которую посчастливилось увидеть нам.