ТЕМА 1: КРАТКАЯ ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ БОТАНИКИ

Ботаника – наука, изучающая мир растений. Само слово «ботаника» произошло от греческого «ботанэ», что в переводе означает росток, растение, зелень, трава. Эта наука подразделяется на ряд крупных отделов.

Анатомия растений исследует - внутреннее микроскопическое строение растения и его связь с физиологическими процессами.

Морфология растений изучает внешнюю форму растений и ее связь с условиями окружающей среды.

Физиология растений рассматривает биологические процессы в организме и изменения их в связи с условиями обитания.

Систематика растений изучает родственные связи и происхождение растений.

География и экология исследуют распространение растений в пространстве в зависимости от условий обитания и исторических причин.

Фитоценология – наука о растительных сообществах, их происхождении и формировании, распределении на Земле.

Генетика растений – наука о наследственности растений и ее изменчивости.

Селекция растений изучает методы выведения новых форм растений.

Палеоботаника занимается изучением ископаемых растений и устанавливает родственные связи с ныне живущими.

Космическая ботаника – новая отрасль ботаники, возникшая с появлением космических полетов, исследующая поведение и возможности применения растений для человека в длительных полетах.

Уже первобытный человек «изучал» и «познавал» растения – выбирал съедобные коренья, плоды, приспосабливал некоторые растения для орудий охоты, употреблял лекарственные растения. С развитием человеческого общества накапливались и знания: человек научился культивировать растения, выводить новые сорта.

Так, уже в Древнем Египте, Греции, Риме выращивались - различные сорта винограда, многие плодовые культуры, применялось искусственное опыление на финиковых пальмах и широко практиковалась прививка. Различные растения использовались как красители, целебные средства, в парфюмерии и т. д.

Впервые (по дошедшим до нас сведениям) попытался систематизировать растения и их описать греческий ученый Аристотель (384– 322 гг. до н. э.) и его ученик – крупнейший ботаник древности Теофраст (372–287 гг. до н. э), описавший свыше 1000 растений в книге «История растений».

В средние века развитию всех наук препятствовали церковники, но в дальнейшем, когда феодальные отношения стали сменяться капиталистическими, вместе с ростом производительных сил неизбежно началось бурное развитие всех наук, в том числе и ботаники, особенно после изобретения микроскопа.

Микроскоп позволил увидеть внутреннее строение, и это дало развитие новому отделу – анатомии растений. В XVIII в. ставились уже физиологические опыты по выяснению питания растений, размножения, роста и дыхания.

Исследования великого английского ученого Ч. Дарвина (1809– 1882 гг.), изложенные в его книге «О происхождении видов путем естественного отбора» (1859 г.) и в более поздних работах по ботанике: «О движение и повадках лазающих растений» (1865 г.), «О насекомоядных растениях» (1875 г.), «Действие опыления и перекрестного опыления и растительном царстве» и других, дали новое объяснение происхождения, эволюции и приспособлений в растительном мире.

Ч. Дарвин является создателем теории развития органического мира. Второй родиной дарвинского учения стала Россия. Пропагандистами и защитниками прогрессивной, материалистической теории об естественном и искусственном отборе, объясняющей целесообразность различных приспособлений у организмов, были такие видные ученые, как К.А. Тимирязев, И.М. Сеченов, братья А.О. и В.О. Ковалевские и др.

Русские ученые в XIX и начале XX в., продолжая развивать основы материалистической науки, сделали ряд больших открытий. Основоположником русской школы физиологов растений стал К. А. Тимирязев (1848 - 1920 гг.). Им открыты - энергетические закономерности фотосинтеза и впервые доказано, что зеленая окраска хлорофилла специально приспособлена для поглощения солнечной энергии, необходимой для ассимиляции углерода из углекислоты воздуха.

Русскими учеными были выяснены роль и значение ядра в клетке и его деление. Натуралист П. Ф. Горянинов в 1834 г., до появления клеточной теории Шлейдена и Шванна, высказал основное положение клеточной теории о том, что все живое состоит из клеток и возникает из них, и указал на возможные пути исторического развития клетки. И.Д. Чистяков (1874 г.) описал непрямое деление ядра (кариокинез), В.И. Беляев – редукционное деление ядра, И.И. Герасимов (1890 г.) исследовал роль ядра в клетке, С.Г. Навашин (1898 г) открыл и описал явление двойного оплодотворения у покрытосеменных растений.

Большое практическое и теоретическое значение имели работы И. В. Мичурина по созданию новых форм растений путем гибридизации и воспитания гибридных растений. Он показал, что человек может изменять свойства и природу растения в нужном направлении.

В последние годы с развитием физики и созданием электронного микроскопа начались бурные исследования в области молекулярной биохимии, которые позволяют глубже заглянуть в механизм таких биологических явлений, как наследственность, дыхание, фотосинтез и другие процессы.

Растения, так же как и животные, относятся к органическому миру. Что же отличает животный, органический мир от неживого, неорганического мира?

Классическое определение жизни дал Ф. Энгельс: «Жизнь есть способ существования белковых тел, и этот способ существования состоит по своему существу в постоянном самообновлении химических составных частей этих тел». Происходит постоянный обмен как в самом организме, так и с окружающей средой.

Из окружающей среды организм получает питание, кислород. И в то же время целый ряд факторов среды – температура, свет, углекислый газ, неорганические вещества и т. д. – определяют его жизнедеятельность.

В организме растения и животного протекают два противоположных процесса: усвоение неорганических и органических веществ, в результате которого образуются свои белки, жиры, углеводы –процесс ассимиляции и разрушение (сгорание) органических веществ до неорганических с выделением энергии и выведение углекислого газаи азотистых соединений во внешнюю среду – процесс диссимиляции.

В результате постоянного обмена веществ организм дышит, растет, размножается, обладает раздражимостью, возбудимостью и реагирует на внешние изменения. В процессе эволюции обычно с изменением окружающих условий организм приобретает новые приспособления к внешней среде, чем и обусловлена целесообразность в живой природе. С прекращением обмена веществ прекращается жизнь.

Общность растительного и животного мира – свидетельство единства их происхождения. В живой природе также происходят физико-химическиепроцессы, но они приводят к необратимому изменению объектов неживой природы. Так, горная порода, разрушаясь, обратно не восстанавливается; вода при нагревании превращается в пар, а при замерзании – в лед; железо, окисляясь, образуетржавчину, т.е. одни предметы превращаются в другие с иными свойствами.

Кроме того, предметы неживой природы неспособны к размножению и передаче наследственных свойств. В этом существенное отличие живой природы от неживой.

Каковы же отличия растительного мира от животного?

Основное отличие – в характере питания. Все зеленые растения строят свое тело, потребляя извне неорганические вещества. Они извлекают из окружающей среды углекислый газ, воду, минеральные соли и под влиянием солнечной энергии, поглощаемой зеленым пигментом – хлорофиллом, строят органические вещества: углеводы, жиры, белки – и выделяют при этом, кислород (фотосинтез).

Такой характер питания называется автотрофным, или, точнее, фототрофным (от греческого «аутос» – сам, «трофос»– пища, «фото» – свет), и. поэтому такие растения называютсяпродуцентами – создателями органического вещества из минеральных. В созданных органических веществах заключена солнечна энергия, которая необходима для всех процессов, протекающих в организме.

Без энергии нет движения, нет жизни. Солнце – первоисточник почти всей энергии на Земле, хотя до Земли доходит только стодвадцатимиллионная часть всей энергии, излучаемой Солнцем. Энергия Солнца вызывает нагревание воздуха, воды, скал, почвы, и это приводит к перемещению воздушных масс, морским течениям, разрушению скал и т.д. Но эта энергия, в конце концов, затухает и теряется бесполезно, если человек ее не использует.

Энергия же Солнца, попавшая на зеленый лист, не теряется бесполезно, а задерживается и превращается вхимическую; способствует образованию органических веществ и заключена в них; обеспечивает питание и жизнь растениям и животным. Необходимую энергию организм получает при окислении – «сжигании» органических веществ (клеточное дыхание) до углекислого газа и воды.

В противоположность растениям животные питаются готовыми, ранее созданными органическими веществами, а не минеральными, и поэтому называются гетеротрофными организмами («гетерос» – другой).

Среди бактерий есть автотрофные, которые создают органические вещества, используя углерод углекислоты и энергию окисления неорганических веществ. Такой процесс называется хемосинтезом, а организмы – хемотрофными. Так, например, хромациум беггиатоа окисляет сероводород и накапливают капельки серы.

Отличием растительного организма от животного, помимо питания, будет и способность растений к образованию спор, наличие у большинства плотной целлюлозной или пектиновой оболочки и т. д.

Велика роль растений в создании органического вещества из неорганических. Огромные массы органического вещества являются основной пищей для большинства животных, а также накапливаются и используются самими растениями в процессе их жизнедеятельности.

В водоеме основной пищей служат главным образом микроскопические водоросли. Ими питаются мелкие животные, которые в свою очередь служат пищей для рыб. Питаются водной растительностью и некоторые рыбы – толстолобик, белый амур.

Человек потребляет фрукты, овощи, получает масло, сахар, белки, жиры и другие пищевые продукты, создаваемые растениями.

Растения, создавая органическое вещество, аккумулируют солнечную энергию. К.А. Тимирязев писал: «Пища служит источником силы в нашем организме потому только, что она не что иное, как консерв солнечных лучей». Отмирая, растения создают энергетические ресурсы, используемые человеком, – уголь, торф, нефть и др.

Растения дают огромное количество продуктов, необходимых человеку. Так, из них добывают каучук, эфиры, лекарственные вещества, витамины, вырабатывают ткани, бумагу и многое другое.

Донные растения служат субстратом, на который рыба откладывает икру. В их зарослях создаются хорошие кормовые условия для рыб, а для молоди они служат убежищем от хищников.

Бактерии и грибы – играют очень большую, но иную роль, чем растения в круговороте веществ. Они разлагают органические вещества до минеральных, которые снова используются зелеными растениями. Такие бактерии и грибы называются редуцентами, или разрушителями сложных веществ до простых. Многие бактерии и грибы являются паразитами.

Поиск по сайту: