1. Ботаника в системе современных наук о природе. Предмет и задачи ботаники. Краткая история развития науки.
Бота́ника - наука о растениях, раздел биологии.
Эта наука изучает строение и жизнь растений в связи с условиями их обитания; классифицирует растения и устанавливает систему растительного мира, отражающую историю его развития; исследует растительный покров земной поверхности и закономерности сочетания в нем отдельных растений..
Ее задача – всестороннее познание растений: их строения, жизненных функций, распространения, происхождения, эволюции.
Глобальная проблема современности – производство пищи. Быстрый рост населения земного шара выдвигает задачу максимальной интенсификации сельскохозяйственного производства: повышения урожайности возделываемых культур и продуктивности животноводства.
Эту задачу решают технологические науки: растениеводство и животноводство, базирующиеся на достижениях фундаментальных биологических дисциплин, среди которых первое место занимает ботаника. Не менее важна роль растений в обеспечении человека древесиной, прядильным волокном, лекарственным сырьем и др.
Ботаника исследует растения на разных уровнях их организации. Различают несколько структурно-функциональных уровней.
Нижний – наиболее древний – суборганизменный уровень молекулярных структур, где проходит граница между живым и неживым. Следующий уровень – клеточный. Клетка, ее структура и основные биохимические процессы сходны у всех организмов. За ним следует органный, а затем уровень целостного организма.
Неотъемлемые свойства организмов – способность к размножению, наследственность и изменчивость. Более сложный уровень организации жизни – популяционно-видовой. Высший уровень – экосистемный, биосферно-биогеоценотический, на котором сообщества популяций животных и растений вместе с их средой обитания образуют функционально-структурное единство.
Основу экосистемы составляют автотрофные зеленые растения – продуценты (производители), синтезирующие органические вещества из неорганических. Готовое органическое вещество используют консументы (потребители) – гетеротрофные организмы. Органические остатки продуцентов и консументов разрушаются гетеротрофными редуцентами (бактериями, грибами) и превращаются в минеральные соединения, вновь доступные растениям. Так проходит круговорот веществ и энергии в экосистеме при участии автотрофных и гетеротрофных организмов (рис. 1).
Автотрофные организмы способны синтезировать органические вещества из неорганических, используя в процессе фотосинтеза солнечную энергию (зеленые растения) или энергию химических реакций – хемосинтез (некоторые прокариоты). Фотосинтезирующие растения, по словам К.А. Тимирязева, являются источником жизни на Земле. Ежегодно при фотосинтезе аккумулируется колоссальное количество солнечной энергии (3´1021 ккал). Образуется 5,8´1010 т органического вещества. Выделяется в атмосферу 11,5´1010 т кислорода. Гетеротрофные грибы и бактерии традиционно, как и растения, являются объектами ботаники.
Ботаника, как и другие науки о природе, возникла и развивалась в связи с практическими запросами человека, в жизни которого растения играли и играют огромную роль.
Начало развитию ботаники было положено в глубокой древности при выявлении и использовании пищевых, лекарственных и технических растений.
Ботаника тесно связана с разнообразными сторонами жизни и хозяйственной деятельности человека: сельским хозяйством, медициной и различными отраслями промышленности.
Растения широко используются человеком как пища и корм для животных, как источник сырья для хозяйственной деятельности (прядильные, красильные, дубильные и др.), как ценнейшие лекарственные средства.
Разнообразную роль в нашей жизни играют микроорганизмы, водоросли и грибы. Одни из них – болезнетворные – приносят вред, другие широко используются в ряде отраслей пищевой промышленности, в производстве лекарств и т. д.
Ботаника как наука сформировалась более 2000 лет назад. Основоположниками ее были деятели древнего мира Аристотель (384 – 32 гг. до н.э.) и Феофраст (371 – 286 гг. до н.э.).
Они обобщили накопленные сведения о разнообразии растений и их свойствах, приемах возделывания, размножения и использования, географическом распространении.
Таким образом, ботаника возникла как единая наука, суммируя отдельные сведения о растениях, но с течением времени, по мере накопления и углубления знаний, она разделилась на ряд самостоятельных дисциплин.
Таким образом, в наши дни ботаника представляет собой большую многоотраслевую науку.
Общая задача ее состоит в изучении отдельно взятых растений и их совокупностей – растительных сообществ, из которых формируются луга, леса, степи.
Одна из первоочередных задач ботаники – разработка научных основ охраны природных и растительных ресурсов.
Особенно большое внимание отводят изучению и охране редких и исчезающих растений, занесенных в Красную книгу, так как потеря каждого вида не только уменьшает разнообразие растений, но и нарушает устойчивость растительного сообщества, сбалансированного в течение многих тысячелетий.
Куда бы вы ни посмотрели, почти всюду увидите растения или предметы, сделанные из них. Разные растения характерны для лугов, лесов, степей. растения покрывают значительные участки безводных пустынь и топких болот. Множество растений обитает в морях и океанах, озерах, прудах и реках всех стран мира. Даже Арктика и Антарктика не лишены растений: представителей растительного мира можно найти там в теплое время года. Множество разных культурных растений люди выращивают на полях, в садах и цветниках. Многие растения человек выращивает в оранжереях и в комнатах.
Большинство растений обладает зеленой окраской, но некоторые не имеют ее, например петров крест или заразиха. Велико значение зеленых растений в природе. растения обогащают воздух кислородом, необходимым для дыхания практически всех живых существ и поглощают из него углекислый газ. В лесах, на лугах, на болотах и в пустынях живут разнообразные представители животного мира. Растения служат пищей растительноядным животным, которыми в свою очередь питаются хищники. Люди тоже питаются растениями и продуктами их переработки, используют растения как сырье для различных отраслей промышленности, для приготовления лекарств, как строительный материал, топливо. Из древесины делают бумагу, искусственный шелк.
Человек использует разные части растений. Так, горох, фасоль, бобы выращивают для получения семян. Яблони, груши, сливы, вишни, огурцы, томаты дают сочные плоды. Морковь, репу, свеклу, петрушку выращивают ради корней. Из листьев капусты, салата, шпината, щавеля приготавливают овощные блюда. У льна и конопли используют волокна стеблей и семена. Розы, сирень, жасмин, астры, левкои разводят ради их красивых цветков. Трудно перечислить все, что получает человек от зеленых растений. Из плодов одной лишь пшеницы изготовляют хлеб, разные кондитерские изделия, макароны, крупы.
Но растения ценны не только тем, что дают пищу и сырье. Они украшают нашу жизнь, приносят радость. Самое скромное жилище становится уютнее, если на подоконнике стоят комнатные растения, а за окном зеленеют деревья, кустарники, травы...
Много интересных явлений из жизни растений раскроется перед теми, кто не пройдет торопливо по лесу или цветущему лугу, а внимательно приглядится к окружающему зеленому миру. Еще больше узнает тот, кто изучит ботанику.
Ботаника - наука о растениях . Название этой науки происходит от греческого слова ботанэ, что значит "зелень", "трава", "растение". Ботаника изучает жизнь растений, их внутреннее и внешнее строение, распространение растений на поверхности земного шара, взаимосвязь растений с окружающей природой и друг с другом.
Изучая ботанику, мы познаем законы жизни растений. Ботанику надо знать для того, чтобы правильно использовать растительный мир, минимально воздействуя на природу. Человек так сильно влияет на нее хозяйственной деятельностью, что многие виды живых организмов совсем исчезли с лица Земли, а многим угрожает вымирание. Изучение ботаники позволит каждому не только узнать жизнь растений, но и принять активное участие в преобразовании окружающего растительного мира.
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:
- Низшие или нецветковые (водоросли, лишайники). Еще их называют слоевищными. Слоевище – тело низших растений.
- 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:
- Наблюдение – традиционный метод – наблюдение за жизнедеятельностью объекта в реальных условиях, без вмешательства. Используется и макроскопическом, и в микроскопических уровнях.
- Сравнительный – сравнение исходного объекта с подобным для выявления сходных и отличительных черт.
- Экспериментальный – искусственно созданный процесс для определения влияния различных факторов на жизнедеятельность растений. Может использоваться как в естественной среде обитания, так и в лаборатории.
- Мониторинг – регулярное комплексное наблюдение за определенным объектом, оценка и прогнозирование состояние растительных сообществ, оценка воздействия на них природных и антропогенных факторов.
- 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.
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) |
Жизнь на Земле - необыкновенный феномен, возникший благодаря эволюции (или божьей воле - кому как привычнее мыслить). Но то, что поддерживается она благодаря кислороду, вырабатываемому растениями, не подвергается сомнению ни учеными, ни верующими. Зеленых братьев среди нас великое множество, правда, знаем мы о них ничтожно мало. Славная наука, которая помогает нам приоткрыть тайную завесу в их мир, называется ботаникой - наукой о растениях.
Одной из отраслей биологии, науки обо всем живом на нашей планете, является ботаника. Разделы ботаники, как биологической науки, изучают отдельные составляющие растений, способ их выживания, процессы, которые происходят внутри организма, способы размножения и возможности использовать в человеческой жизни.
Название дисциплины имеет греческие корни и переводится как «относящийся к растениям». Растениями называют особое царство, которое включает живые организмы, способные к фотосинтезу. Всех их принято делить на низшие (водоросли) и высшие (споровые и семенные).
Процесс изучения растений является важным для человека. В первую очередь это связано с необходимостью дыхания выделяемым кислородом.
Также с помощью собранных знаний о зеленых обитателях Земли человек может:
История развития науки
Ботаника - это раздел науки о растениях, который появился и развивался вместе с человеком. Еще первобытные люди знали, какие растения можно употребить в пищу, а какие лучше обойти стороной.
Основные сведения о лекарственных растениях можно найти в некоторых текстах Древнего Египта, цивилизаций Междуречья - Вавилона, Ассирии и других.
В конце III тысячелетия до нашей эры в Древнем Китае существовала книга под названием «Бэнь Цао», которая содержала множество сведений о лекарственных и съедобных растениях.
Древнегреческий ученый Аристотель стал первым, кто собрал и систематизировал информацию о растительном мире в своем фундаментальном труде «Теория растений». К сожалению, до нас дошли только немногочисленные фрагменты этой работы.
Теофраст (ученик Аристотеля) в своих работах «История растений» и «Причина растений» описал особенности и свойства более чем 500 растений, рассмотрел основы их физиологии (например, описал строение цветка), а также произвел их градацию, т. е. деление на следующие виды:
- деревья;
- кустарники;
- полукустарники;
- травы (однолетники и многолетники).
В древней Индии существовала так называемая «наука о жизни» - Аюрведа, которая, помимо всего прочего, включала описание множества растений, преимущественно лекарственных. Эти сведения толковались и дополнялись в трудах известных индийских мыслителей Вадбака, Чарака и других.
Ну и нельзя не отметить выдающегося арабского ученого, мыслителя и врача - Абу Али Ибн Сину, известного в Европе как Авиценна. Его труд «Канон врачебной науки» содержит описание более 1000 неизвестных в Европе растений.
Начало Средних веков, еще называемое «Темное время», характеризовалось стагнацией научной мысли. Абсолютно все явления и события объясняли Божьей волей, все науки, в том числе и ботаника, остановились в своем развитии.
Лишь открытие Америки Колумбом в 1492 году дало новый виток дальнейшему изучению растений, в особенности произрастающих в Новом Свете. В Европе появляются первые ботанические сады.
В Новое время открытия и достижения в области ботаники продолжались. Нельзя не упомянуть таких выдающихся ученых, как Роберт Гук (открыл растительную клетку), Карла Линнея (разработал принципиально новую терминологию и бинарную номенклатуру).
19 век ознаменовался открытиями в области физиологии растений - работы Дж. Пристли, Н. Соссюра, Ж. Ингенхауза, механизм фотосинтеза в своем труде описал знаменитый русский ученый А. Тимирязев.
Предмет, задачи и объект изучения
Ботаника, как и все науки, имеет собственные предмет, объект, цели, задачи и методы.
Предметом ботаники, исходя из определения, является:
- эволюция мира растений с момента зарождения жизни на Земле и до наших дней;
- взаимосвязь между особенностями растений и условиями их обитания;
- принципы и закономерности формирования растительного покрова на нашей планете;
- строение, особенности жизнедеятельности наших зеленых собратьев.
Любая наука имеет задачи, а ученые должны найти их решение. В ботанике это:
- изучение растений как отдельно, так и в совокупности;
- охрана растительных ресурсов, контроль за редкими и исчезающими видами;
- повышение урожайности сельскохозяйственных культур, выработка у них устойчивости к заболеваниям;
- выявление закономерностей развития природы и способов охраны окружающей среды;
- создание новых сортов.
По объектам изучения науку разделяют на:
Основные разделы
Знание о растениях - комплексная наука, которой свойственно деление на отрасли. Принято выделять в ботанике, как биологической науке, разделы ботаники:
Прикладные дисциплины
Учитывая обширность предметов ботаники как науки о растениях, некие разделы ботаники выделены в отдельные прикладные дисциплины.
Фитопатология - изучает болезни растений, вызванные инфекциями (патогенами), либо экологическими проблемами. Занимается также профилактикой болезней, разработкой средств борьбы с заболеваниями.
Фармакогнозия - эта прикладная дисциплина изучает те растения, которые обладают лечебными свойствами и могут быть использованы для изготовления лекарственных препаратов.
Агробиология - изучает принципы применения основных биологических закономерностей в сельском хозяйстве.
Методы исследования
Ботаника - это раздел науки о растениях, комплексная дисциплина, которая в своих исследованиях пользуется различными методами, как общими (наблюдение, эксперимент, сравнение, анализ и синтез), так и специальными (в зависимости от изучаемого уровня организации). Вторые рассмотрим подробнее:
Проблема вымирания видов в ботанике
Изначально проблема вымирания видов была вовсе не проблемой, а лишь результатом естественного отбора. Снижение численности видового разнообразия Земли было связано с изменением климата, с повышенной вулканической активностью, падением небесных тел и т. д.
С появлением первых людей и их расселением по планете начался принципиально новый этап вымирания видов, как животных, так и растений (около 100 000 лет назад). Охотясь и занимаясь собирательством, человек разрушал существовавшую среду обитания.
Исчезновение отдельных видов порождает такие проблемы, как:
- уменьшение природных богатств;
- утрата уникального генетического материала, присущего каждому виду;
- возникновение угрозы стабильности экосистем при исчезновении одного звена;
- угроза существующим видам - при исчезновении одного вида у вторых возникают популяционные изменения.
Ботаника - это раздел науки об объектах растительного мира, который исследует, анализирует и делает выводы о проблемах существования растений, водорослей, грибов. Для человека подобные знания играют ключевую роль в формировании комфортных условий жизни.
Связь с другими науками
Как и любая общественная наука, ботаника не может существовать, не интегрируя с другими отраслями.
Ботаника - это раздел науки о существовании растений, который связан с такими дисциплинами:
- палеоботаника - наука об ископаемых растениях, широко применяет в исследованиях данные геологии;
- биохимия, с помощью которой ботаника имеет тесную связь с химией;
- геоботаника и экология связывает науку с географией и почвоведением;
- фармакогнозия - с фармацевтикой.
В современном мире ботаника становится все больше востребованной. Ученые активно изучают вымирающие виды растений и разрабатывают планы по охране окружающей среды. Особенно это касается видов, занесенных в Красную Книгу, ведь вымирание всего одного растения из-за человеческого фактора нарушает экологический баланс, который формировался миллионами лет.
