На сегодняшний день ботаника представляет собой сложную систему научных дисциплин, каждая из которых имеет свои задачи и свои собственные методы исследования.

Морфология растений – один из наиболее рано сформировавшихся разделов ботаники. Она изучает особенности внешнего строения растений и их отдельных органов, выясняет закономерности их образования, как меняется морфологическое строение в ходе индивидуального и исторического развития организма.

Некоторые разделы морфологии растений выделяют в особые дисциплины в связи с их прикладным или теоретическим значением, такие как органография – описание частей и органов растений, палинология – изучение пыльцы и спор растений, карпология – описание и классификация плодов, тератология – изучение аномалий и уродств (тератом) в строении растений. Также различают сравнительную, эволюционную, экологическую морфологию растений.

Анатомия растений изучает внутреннее строение растений и их органов. Она включает в себя цитологию (науку о клетке) и гистологию (науку о растительных тканях).

Систематика – один из основных разделов ботаники. Она занимается классификацией растений 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.

Физиология растений исследует процессы жизнедеятельности растений. Она тесно взаимодействует с биохимией и генетикой. Методы физиологии растений существенно отличаются от ботанических, поэтому часто этот раздел к ботанике не относят.

География растений выявляет закономерности распространения растений и их сообществ на поверхности Земли. Из нее в конце 19 века выделилась геоботаника, которая исследует фитоценозы – растительные сообщества, их состав, структуру и распространение. Близко к географии растений стоит экология, которая выясняет взаимоотношения растений с внешней средой и, в том числе, с другими организмами. Установление видового состава растений (флоры) какой-либо определенной территории обычно называется флористикой, выявление областей распространения (ареалов) отдельных видов, родов и семейств в хорологией (фитохорологией).Палеоботаника – наука о вымерших ископаемых растениях. Она имеет первостепенное значение для восстановления истории развития растительного мира. Данные палеоботаники используются для решения многих вопросов систематики, морфологии (включая анатомию) и исторической географии растений.

По объектам исследования в ботанике выделяют альгологию (наука о водорослях), микологию (наука о грибах), лихенологию (наука о лишайниках), бриологию (наука о мхах) и др.

Болезнями растений, вызываемыми вирусами, бактериями и грибами, занимается фитопатология .

Что такое ботаника, что она изучает (каков объект изучения), из каких частных дисциплин состоит, и что является предметами изучения этих частных дисциплин? Известно, что частные науки в пределах общей дисциплины, к которой они относятся, не могут отличаться друг от друга объектом исследования, так как он у них один. Они могут отличаться предметами исследования и методами исследования. Если две науки отличаются друг от друга объектами своего исследования, то они не могут быть частными науками в рамках некоей общей научной дисциплины, – это запрещено методологически и логически. Разумеется, можно махнуть рукой на логику и методологию, но тогда мы выпадаем из научного поля. Это будет область религии, магии, сновидений и т.д. Мы же сегодня попытаемся удержаться в пространстве науки. Так что же такое ботаника?

Раскрываем специальный словарь и читаем, что ботаника, или фитология – это наука о растениях. Она изучает растения на предмет их строения, физиологии, классификации, экологии, географического распространения таксонов, эволюции» (Быков, 1973). А вот Н.Ф. Реймерс (1990) считает, что ботаника – комплекс научных дисциплин, изучающих царства растений и грибов. Кажется, оба эти понятия дополняют друг друга и вместе дают исчерпывающее представление о ботанике. Но так ли это на самом деле? В первом определении мы не найдем места для науки фитоценологии, для науки геоботаники, для таких дисциплин, как лесоведение, болотоведение, степеведение, тундроведение. А ведь они – части ботаники, частные ботанические дисциплины. Во втором определении можно усомниться в правомерности включения в ботанику микологии. Сегодня доказано, что грибы, как растения и животные, – это самостоятельное царство живой природы, а следовательно, и самостоятельная отдельная равновеликая ботанике дисциплина. Ведь не объединяем же мы ботанику с зоологией!

Наконец, давайте задумаемся над фразой «ботаника – наука о растениях». Что же здесь имеется в виду? Особи растений, или виды и другие таксоны, или популяции? Если ботаника – наука об особях растений, то как быть с фитоценологией и геоботаникой? Тогда фитоценология и геоботаника не являются ботаническими дисциплинами. Но в первом томе многотомной сводки «Жизнь растений» геоботанике посвящена большая глава. Подойдем с другой стороны и сформулируем так: «Ботаника – наука о видах растений и их популяциях». Но в такой ботанике нет места морфологии, анатомии и физиологии растений. Г. Вальтер (1982) обозначенную проблему решает так: он считает, что есть общая наука фитология, включающая два крупных раздела – ботанику и геоботанику. Ботаника изучает растение, вырванное из природных условий, и изучает его в лаборатории, в оранжерее, в ботаническом саду. Геоботаника же, по Г. Вальтеру, рассматривает растение как часть биосферы и исследует поведение растения в естественных местообитаниях. Хочу возразить Г. Вальтеру. Ведь и геоботаник определяет свои гербарные образцы в лаборатории и вынужден изучать растения в условиях эксперимента. С другой стороны, нет такого систематика растений, который не изучал бы растения в естественной среде их обитания. Грош цена такому систематику, если он и есть где-то. Таким образом, вопрос о том, что такое ботаника, не слишком прост, и в настоящее время не имеет общепринятого и общепризнанного ответа.

Не обозначив объект и предметы исследования метадисциплины под названием «ботаника», мы не сможем корректно определить ее структуру, выработать единую систему понятий и терминов – единый научный язык ботаники, на котором бы могли общаться и понимать друг друга анатомы, физиологи, систематики, флористы и геоботаники. Не достигнув этого, мы не сможем правильно соподчинить ботанические структуры в институтах биологического профиля. Например, в БПИ ДВО РАН есть отдел ботаники, в который входят микологи (у ботаников и микологов разные объекты исследования), но в этот отдел не входят геоботаники и лесоведы, у которых с ботаниками вроде бы один объект исследования – растения. Палеоботаники, занимающиеся растениями, пусть и их ископаемыми остатками, почему-то не входят в отдел ботаники. Подобных примеров можно привести много. Я думаю, что подобное нарушение логики и методологии вряд ли идет на пользу развитию частных ботанических и микологических научных дисциплин. В этой ситуации сильно проигрывает микология, которая из бюджета института получает не как отдел, а как лаборатория, и даже меньше, поскольку в лаборатории низших растений работают не только микологи, но и ботаники – бриологи (специалисты по моховидным растениям). Как видим, вопрос о том, что такое ботаника, совсем не праздный.

Заглянем в историю

Теофраст (372–287 гг. до н.э.) определял ботанику как науку о растениях. Это и запечатлено в ее названии. Говоря о растениях, он несомненно имел в виду особей растений, а не виды, поскольку систематики растений в нашем понимании тогда просто еще не существовало, и мир растений делили на деревья, травы, кустарники, лианы и более дробные подразделения в пределах этих групп. Многих же удовлетворяло деление растений на группы по полезности, вредности и т.д. Представление о виде у растений на заре ботаники было столь смутным и неформализованным, что об этом даже и не задумывались.

Но виды растений люди выделяли с незапамятных времен задолго до отца ботаники Теофраста. Как-то раз, работая на Чукотском полуострове в 1970 году, общаясь в тундре с пастухом чукчей, который был неграмотным и едва говорил по-русски, я выяснил, что из 300 видов сосудистых растений этого ландшафтного района он различает как виды более 100. При этом объединяет сходные виды в группы, которые примерно соответствуют в научном понимании родам, и пользуется, по сути, бинарной номенклатурой. Разумеется, объем его «видов» и особенно «родов» часто не соответствовал принятому в многотомной сводке «Арктическая флора СССР». Но назовите мне хотя бы трех систематиков растений, у которых бы эти объемы совпадали?

Прагматический римско-греческий период развития ботаники сменился схоластическим европейским. Если на вершину первого периода мы ставим Теофраста, то на вершине второго, несомненно, находится Карл Линней. Карл Линней ослепил всех таксономической идеей и создал таксономическую парадигму, которая на два столетия отвлекла внимание ученых ботаников от всех других проблем. Ботаника из науки об особях растений превратилась в науку о видах и других таксонах. При этом особи изучались исключительно как типовые образцы – своеобразные морфологические модели видов. Главной целью ботаники на последующие 200 лет стало построение естественной системы видов, родов, семейств и порядков растений.

В конце XIX и в XX веке, после открытия Ч. Дарвина эта идея трансформировалась в идею создания так называемой филогенетической системы таксономических категорий. Система классификации растений стала рассматриваться как модель филогенетического процесса – по сути, как модель процесса эволюции в царстве растений. Этот период развития ботаники можно назвать периодом господства эволюционной парадигмы. Он продолжается и сейчас. Недавно вышла в свет хорошая умная книга бывшего директора БПИ ДВО РАН, ныне покойного Н.Н. Воронцова «Развитие эволюционных идей в биологии» (1999), к которой я отсылаю всех желающих поближе познакомиться с эволюционной парадигмой в биологии (в том числе и ботанике), освежить и пополнить свои знания в этой области.

Ботаника - это наука, которая занимается изучением растений . Она является разделом более обширной науки биологии, которая изучает все живые организмы на Земле. Предметом изучения ботаники являются внешнее и внутреннее строение растений, их жизнедеятельность на различных уровнях (клеточном, организменном и др.), эволюция, систематика, условия произрастания, зависимость растений от экологии, их роль в жизни человека и многое другое. Другими словами, ботаника является комплексной дисциплиной , состоящей из подразделов.

Ботаника достаточно древняя наука. Жизнь человека сильно зависит от растений, и, следовательно, он с древних времен интересовался особенностями их роста и развития. Еще в Древней Греции свой вклад в ботанику внес Аристотель, но куда больше - его ученик Теофраст. В средние века ботаника, как и другие науки, почти не развивалась. Ее новый расцвет начался в XVI-XVII веках. Посещение европейцами различных континентов привело к накоплению обширных сведений о живой природе. Описание организмов, систематизация знаний стали актуальными. Кроме того, появляются технические средства (микроскопы), позволяющие изучать внутреннее строение растений и процессы их жизнедеятельности.

Раньше к предмету изучения ботаники относили не только растения, но и грибы. Однако позже их выделили в отдельное царство, а науку, которая их изучает, назвали микологией. Грибы отличаются от растений прежде всего своей неспособность к фотосинтезу. В то же время грибы, как и растения, ведут прикрепленный образ жизни и растут в течение всей жизни. Именно поэтому у ботаников всегда было желание относить их к растениям.

В живой природе встречаются весьма уникальные организмы, отнести которые к тому или иному царству живого затруднительно. Примером таких организмов являются лишайники. Можно сказать, что они представляют собой тесный симбиоз гриба и одноклеточных водорослей или симбиоз гриба и синезеленых бактерий. Какая наука должна заниматься их изучением? Их изучает лихенология . Однако она является разделом ботаники. Таким образом, из-за сложности живого мира ученым приходится допускать ряд условностей.

На сегодняшний день на Земле произрастает и обитает более 300 тысяч видов растений (иногда их количество оценивают до 500 тысяч). Разнообразие растений огромно. Это одноклеточные и многоклеточные формы с более простым или сложным внутренним строением, отличающиеся по местам обитания, способам размножения, жизненным формам. К современным растениям относят водоросли, мхи, хвощи, плауны, папоротники, голосеменные и цветковые растения. Систематика растений сложна, долго формировалась и однозначно не сформирована до сих пор. Некоторые группы выделяют то в один таксон, то в другой. В современной ботанике большую роль играют генетические методы изучения родства растений, их эволюции. Это ведет к пересмотру ранее закрепившейся систематики и классификации, а, значит, изменению разделов ботаники.

До сих пор обычно деление растений на низшие и высшие. К низшим растениям относят водоросли, так как их тело не имеет органов и тканей и представлено талломом. Водоросли изучает наука ал ь гология , которая является разделом ботаники.

Несмотря на разнообразие растений, у всех их есть общие признаки. Именно совокупность этих признаков позволяет отнести тот или иной организм к растениям. Но каждый отдельный признак может присутствовать у других групп организмов, которые не являются предметом изучения ботаники. Даже фотосинтез, которой является основным характерным признаком растений, наблюдается также у синезеленых водорослей, которые относятся к бактериям, т. е. прокариотам (их клетки не имеют ядер). Однако пара признаков - наличие в клетках ядра и способность к фотосинтезу - уже позволяют однозначно относить организм к растениям.

Ботаника изучает не только отдельные систематические группы растений и их жизнедеятельность, но и значение растительного мира. Роль растений для планеты огромна. Они создают органическое вещество, условия обитания для других организмов, изменили состав атмосферы. Хотя растения не являются первыми организмами на Земле, именно их появление способствовало развитию царства животных.

Из них можно видеть, что Аристотель признавал существование двух царств в окружающем мире: неодушевленную и живую природу. Растения он относил к одушевлённой, живой природе. По Аристотелю, растения обладают низшей ступенью развития души по сравнению с животными и человеком. Аристотель отмечал в природе растений и животных некоторые общие свойства. Он писал, например, что в отношении некоторых обитателей моря трудно решить, растения это или животные :13 .

Характерные черты современного этапа развития ботаники - 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. 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.

Видео по теме

Предмет исследований

Ботаника охватывает широкий круг проблем: закономерности внешнего и внутреннего строения (морфология и анатомия) растений, их систематику, развитие в течение геологического времени (эволюция) и родственные связи (филогенез), 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 ботанике 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 выделяют в особую дисциплину - дендрологию .

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, 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 ботаники, 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 ботаники, называемая в России геоботаникой , 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 , изучающей взаимоотношения между растительным покровом, животным миром, почвой и подстилающими почву горными породами. Этот комплекс называется биогеоценозом .

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

Ботаническая номенклатура

Помимо принятой в биологии системы классификаций, ботаника, как и другие поднауки биологии, дополнительно разделяет виды на разновидности, подразновидности и формы.

В русской литературе вместо термина ботаническая номенклатура принято употреблять словосочетание «бинарная номенклатура», в зоологической литературе получило распространение словосочетание «биноминальная номенклатура ».

Формирование и пополнение ботанической номенклатуры регламентируется Международным кодексом ботанической номенклатуры .

Методы исследования

Ботаника 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.

Проблема вымирания видов

Несмотря на то, что вымирание может быть природным результатом естественного отбора (пример, массовое вымирание видов в голоцене), однако современный период вымирания уникален. Предыдущие периоды были вызваны физическими причинами, такими как столкновение с небесными телами, движение тектонических плит, высокая вулканическая активность, изменение климата. Текущий период вымирания вызван людьми и начался приблизительно 100 000 лет назад с расселением людей по планете. Входя в контакт с новыми для них экосистемами, которые прежде никогда не испытывали человеческого присутствия, люди разрушали экологический баланс, охотясь, разрушая среду обитания и разнося болезни.

Основные причины для беспокойства, связанные с проблемой вымирания видов:

Типы садов

На заднем дворе · Библейский · Ботанический · Бабочек · Византийские · Кактусовый · Китайский · Цветной · Контейнерный · Коттеджный · Голландский

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

Название фитогормонов	Функции	образования
Ауксины (от греч. auxein - увеличиваю)	предопределяет рост верхушечной почки, подавляет рост пазушных почек, влияет на дифференцировку проводящей ткани, обусловливает ростовые движения, может привести к образованию плодов без семян, контролирует удлинение клеток	клетки меристемы (недиференційо-вана ткань, из которой развиваются новые клетки)
Цитокинины (от греч. - клетка, cyneo-привожу движение)	стимулируют деление клеток, обусловливают рост боковых почек сохраняют зеленую окраску листьев, задерживают старение тканей	меристема корня, плоды
Этилен	тормозит рост в длину проростков, задерживает рост листьев, ускоряет прорастание семян, клубней, способствует созреванию плодов, старение организма
Гиббереллины	активируют деление клеток, стимулируют фазу растяжения, стрелкование, цветение, выводят семена из состояния покоя, могут вызвать образование плодов без семян, ускоряют развитие плодов	листья, корни
Абсцизова кислота	гормон стресса, способствует приспособлению растения к неблагоприятным условиям существования, задерживает ростовые процессы, ускоряет опадение листьев и плодов, ускоряет старение	листья, плоды, корневой чехлик

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

Название искусственного регулятора	Функции	С какой целью использует человек
Ретарданты (антигібереліни)	тормозят рост стебля в длину, оказывают благоприятное влияние на устойчивость к полеганию	способствуют созданию низкорослых форм
Искусственные ауксины	функции подобные природного ауксина, в большой концентрации выступают как гербициды (от лат. herba - трава, caedere - убивать), то есть способны уничтожать растения	применяют для борьбы с сорняками
Дефолианты	вызывающие искусственный листопад	для облегчения механического сбора урожая хлопчатника
Десиканты	вызывают увядание надземной части растения	для облегчения механического сбора урожая корнеплодов (морковь, свекла), клубней (картофель)

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

Ростовые движения Настії (от греч. nastos - уплотненный, закрытый)	Определение ростовые движения органов и частей растений, которые возникают под воздействием равномерной действия раздражителя (изменение интенсивности освещения, температуры и т.д.)	Примеры фотонастії - раскрытие цветков утром и закрывание вечером; изменение положения соцветия в зависимости от изменения положения солнца (подсолнечник); термонастії - раскрытие цветков из бутонов при переносе их с холода в теплое помещение; механонастії - составление листа от прикосновения к ним (мимоза застенчивая); растрескивание плодов при прикосновении (разрыв-трава); хемонастії - тургорні движения замыкающих клеток устьиц в ответ на концентрацию СО 2 , ростовые изгибы железистых волосков росянки под влиянием азотсодержащих веществ и т.п.
Тропізми (от греч. tropos - поворот, направление)	разнообразные движения (изгибы) органов или их частей, вызванных односторонним действием раздражителя	положительные тропізми - движения органов в сторону раздражителя (например, листьев к свету); негативные тропізми - движения органов направлены от раздражителя (направление роста корня от света); в зависимости от природы раздражителя различают: фототропізми (воздействие света), геотро-пізми (одностороннее действие силы земного притяжения), гідротропізми (влияние влажной среды), хемотропізми (действие химического вещества), трофотропізми (влияние питательных веществ)

Ботаника - (от греч. botane - овощ, зелень, трава, растение). Это один из разделов биологии, комплексно исследующий мир растений. Флора земли – это миллионы видов. Ботаника изучает и систематизирует виды растений, исследует их физиологию и анатомию, исследует наследственность (генетику), приспособляемость к окружающей среде, географическое расселение. Рассматривает проблемы экологии.

Как система знаний о растениях, ботаника формировалась во времена Древней Греции и Египта. Она возникла и развивалась вместе с хозяйственной деятельностью человека, медициной. До наших дней дошли сочинения древних авторов: Ибн Сины (Авицены), индийское учение «Аюрведа» - наука о жизни, легендарная китайская книга о травах « Бэнь цао». Эти книги не только описывали растение, но указывали на их полезность для человека. Период великих географических открытий дал толчок развитию всех естественных наук, и ботаника – не исключение. Выдающийся ботаник и естествоиспытатель, шведский ученый Карл Линней создал и узаконил классификацию ботанического мира. Каждое растение на латинском языке получило два названия: рода и вида. Такая систематика существует и сейчас. Изобретение микроскопа привело к открытию клеточного строения растений и бурному развитию экспериментальных направлений развития науки. По сей день растения являются объектом изучения, так как они неотъемлемая часть нашей жизни.

Традиционно все растения делятся на две большие группы:

1. Низшие или нецветковые (водоросли, лишайники). Еще их называют слоевищными. Слоевище – тело низших растений.
2. Высшие – или цветковые, листостебельные растения. К ним относятся мохообразные, папоротники, хвощи и плауны, орхидеи, голосемянные и покрытосемянные.

В общепринятую классификацию не попали лишайники, грибы и бактерии. В настоящее время лишайники изучает наука - лихенология, грибы – микология, бактерии – бактериология.

Современная наука о растениях включает в себя ряд разделов. Основной раздел – это систематика. Она занимается естественной классификацией растений по сходным признакам и объединяет их в виды. Это основа любой отрасли ботаники. Систематику можно разделить на две части: флористическую и географическую ботанику. Флористика рассматривает закономерности распространения видов растений на различных территориях, ареалах распространения. Ботаническая география отвечает на вопрос: «Почему в одном регионе растут определенные растения, а в другом – нет». Она изучает географические законы распространения растений на планете. Рассматривая развитие отдельных видов растений в историческом развитии, устанавливаются их генетические родственные связи. Этим занимается специальный раздел – филогения. Из истории развития ботаники известно, что первоначально растения систематизировались по внешним признакам – морфологическим. В наши дни используются знания клеточного строения растений. Морфологию делят на макро- и микро- уровни. Макроморфология изучает внешнее строения растения в целом. Микроморфология изучает растение с помощью микроскопа. Это цитология, эмбриология, гистология. В морфологии растений выделяются такие раздели как:

• Органография – описывается и сравнивается внешнее строение растений
• Палинология – строение пыльцы растений или его спор, их рассеивание и применение
• Карпология – изучаются строение и форма семян растений, классифицируются их плоды.
• Тератология – аномалии в строении растений, причины их проявлений, методы лечений и профилактики
• Анатомия – строение растения, в том числе и на клеточном уровне
• Физиология – изучает процессы роста и развития, питания, плодоношения и размножения растения, их закономерности
• Биохимия – объектом изучения являются вирусы и бактерии, высшие и низшие растения и химические процессы, происходящие внутри растения
• Генетика – наследственность и изменчивость, особенности развития того или иного вида, зависимость изменений от вмешательства человека
• Фитоценология – иногда приравнивается к геоботанике и рассматривает растительный покров как совокупность растительных сообществ, взаимоотношения между ними и между собой
• Геоботаника – раздел на стыке наук: ботаники, географии и экологии
• Экология растений – взаимоотношения растений с окружающим миром, создание идеальных условий произростания
• Палеоботаника – изучает вымершие организмы и историю развития растений

Науку о растениях можно классифицировать по объектам изучения:

• Альгология - (от лат. alga - морская трава, водоросль и греч. λογοσ - учение) - раздел биологии, изучающий водоросли. В современном понимании, водоросли – это гетерогенная экологическая группа. К ней относятся протисты, бактерии и растения.
• Бриология - (от греч. βρύον «мох» и …логия) - раздел ботаники, изучающий мохообразные растения. Бриологи изучают морфологические, биохимические. Генетические, физиологические особенности мхов и возможности их применения в бытовых и медицинских целях.
• Микробиология – дна из молодых и динамично развивающихся наук. Предмет ее изучения – это микро-жинь – все что не видимо невооруженным глазом. Это изучение бактерий, одноклеточных водорослей. Способы выживания растений в экстримальных условиях и их влияние на жизнь человека.
• Фитопатология – исследует болезни растений, ищет средства их защиты и разрабатывает методы профилактики, изучает условия возникновения и распространения массовых вспышек заболевания растений – эпифотий.

В 18 веке немецкий учены Гумбольдт А. обосновал появление тех или иных видов растений, их развитие от географической среды произрастания. Это послужило развитию таких отраслей ботаники как болотоведение, тундроведение, луговедение, лесоведение и т.п.

В современном мире наиболее важными задачами ботаники являются:

• Открытие новых видов растений и возможность их применения в жизни человека.
• Изучение свойств растений, их устойчивости и выносливости к болезням, повышение урожайности сельскохозяйственных культур.
• Исследование действий растений на организм человека и животный мир.
• Влияние человека на формирование экосистем, защиты и сохранения растительного покрова нашей планеты.
• Изучение наследственности и изменчивости растений – как основа выращивания генномодифицированных растений. Выявление положительных и отрицательных влияний таких растений на человека и окружающий мир.

Ботаника как и любая наука использует различные методы исследования:

1. Наблюдение – традиционный метод – наблюдение за жизнедеятельностью объекта в реальных условиях, без вмешательства. Используется и макроскопическом, и в микроскопических уровнях.
2. Сравнительный – сравнение исходного объекта с подобным для выявления сходных и отличительных черт.
3. Экспериментальный – искусственно созданный процесс для определения влияния различных факторов на жизнедеятельность растений. Может использоваться как в естественной среде обитания, так и в лаборатории.
4. Мониторинг – регулярное комплексное наблюдение за определенным объектом, оценка и прогнозирование состояние растительных сообществ, оценка воздействия на них природных и антропогенных факторов.
5. Статистический – математическая обработка материалов, собранных другими методами исследования. Установление на их основе закономерностей развития, прогнозирования ситуаций.

Ботаника – это современная многоотраслевая наука, изучающая флору планеты Земля. Она использует как традиционные методы, так и современные химические, физические, молекулярные методы исследований. Глобальной проблемой современности стало производство продуктов питания. Эту задачу решают различные науки. Первое место занимает ботаника. Предметом ее исследования является растение, все аспекты его жизнедеятельности и полезности для человека. Не менее глобальной является проблема сохранения благоприятного климата на планете. Современная ботаника призвана разработать научные основы охраны природных экосистем. Большое внимание отводится охране редких и исчезающих видов растений, занесенных в Красную книгу.