Краткая история развития ботаники

Основные разделы ботаники

Значение растений

Роль зеленых растений в природе можно охарактеризовать следующим

образом:

1) обеспечивают атмосферный воздух кислородом, необходимым для

дыхания большинства организмов;

2) в процессе фотосинтеза, используя солнечную энергию, создают из

неорганических веществ и воды огромные массы органических соединений,

которые служат пищей самим растениям, животным и человеку;

3) в органическом веществе зеленых растений накапливается солнеч-

ная энергия, за счет которой развивается жизнь на Земле;

4) растения поддерживают природное равновесие кругооборота ве-

ществ и энергии в биосфере Земли.

Исключительна роль растений в жизни человека. Среди растений

пищевого назначения в первую очередь следует назвать зерновые культуры,

особенно пшеницу, рис, кукурузу. Широко используются в питании овощи,

плоды, корнеплоды, ягоды, продукты, которые получают из сахароносных,

жиромасличных, орехоплодных, пряновкусовых культур. Непрерывно воз-

растает использование человеком всех видов сырья, получаемого из леса.

Деревья дают строительный материал и сырье для получения целлюлозы и

бумаги, канифоли и скипидара, каучука и спирта, искусственного шелка и

кожи, а также белка и сахара, медикаментов и витаминов. Особую группу со-

ставляют растения для промышленной переработки: прядильные, лубяные,

каучуконосные. Современная медицина постоянно пополняется полученны-

ми из растений новыми лекарственными препаратами. Велика оздоровитель-

ная и эстетическая роль зеленых насаждений.

В биологических науках сложилась концепция изучения жизни на ка-

чественно разных уровнях ее организации. Ботаника не является исключени-

ем. Различают молекулярный, клеточный, тканевой, органный, организмен-

ный, популяционный, видовой, биосферный уровни организации. По суще-

ству, эти уровни отражают ход эволюции живых организмов, их историче-

ское развитие от простого к сложному. Каждый из этих уровней имеет свои

закономерности, которые при переходе к следующему не исчезают, а вклю-

чаются в новые, более сложные закономерности. Поэтому для получения

полного представления о биологических структурах или процессах требуется

их изучение на разных уровнях. Этот принцип отражен в нашем курсе: сна-

чала изучается клетка, затем – ткани, органы, целостный организм.

В связи с изучением растений на разных уровнях их организации исто-

рически возник ряд разделов ботаники, каждый из которых решает свои за-

дачи и использует собственные методы исследований. Выделяют следующие

разделы ботаники:

морфология растений изучает внешнее строение растений, отдельных

органов, их видоизменения в зависимости от условий среды;

анатомия исследует внутреннее строение растений, используя опти-

ческие приборы;

цитология изучает строение и функции растительных клеток;

гистология изучает ткани, их расположение, функциональные особенности;

физиология исследует жизненные процессы, присущие растениям

(обмен веществ, рост, развитие и т. д.).

Систематика ставит перед собой несколько целей:

• описать все существующие виды;

• классифицировать их по более крупным таксонам;

• восстановить пути эволюционного развития растительного мира.

Палеоботаника изучает вымершие виды, дошедшие до нас в виде ока-

менелостей и отпечатков в горных породах, и тем самым помогает восста-

навливать этапы развития растительного царства.

Фитоценология изучает растительные сообщества (фитоценозы) и

взаимодействия между их компонентами.

География растений изучает распределение видов растений и фитоце-

нозов по поверхности Земли в зависимости от климата, почвы и геологиче-

ской истории.

Экология– исследует взаимоотношения растений друг с другом и с ус-

ловиями окружающей среды.

Это далеко не полный перечень разделов ботаники. В последние годы

появляются новые разделы, возникшие на стыке двух наук (например, эколо-

гическая анатомия, биохимическая систематика). А перечисленные основные

разделы не всегда резко обособлены друг от друга, и их выделение в качест-

ве самостоятельных научных дисциплин в значительной степени условно.

Человек рано осознал свою зависимость от растительного мира. С

древнейших времен растения служили человеку источником питания, одеж-

дой, кровом, лекарством. С развитием общества, в процессе расширения его

запросов, накапливались знания: человек научился культивировать растения,

выводить новые сорта, начал отбирать для себя пищевые, лекарственные,

технические растения.

Первые письменные трактаты о растениях принадлежат греческому

ученому Теофрасту (372–287 гг. до н.э.), которого называют «отцом ботани-

ки». Он описал свыше 500 видов растений, сделав попытку их классифика-

ции на основе жизненных форм. Из ботанических сочинений до нашего вре-

мени дошли две книги Теофраста, в которых обобщены сведения по морфо-

логии, географии, медицинскому значению растений.

Дальнейшее развитие ботаники в античном мире, особенно в Древнем

Риме, шло в прикладном направлении и касалось в основном земледелия и

медицины. Древнеримский ученый Плиний Старший (23–79 гг. н.э.) написал

первый учебник по ботанике, дошедший до наших дней.

В период средневековья развитие общества шло очень медленно и не

способствовало развитию наук, т.к. потребности феодального общества были

очень ограниченны, что было связано с периодом инквизиции католической

церкви, борьбой с ересями, научным познанием природы. В это время разви-

тие ботаники приостановилось.

Переломный момент в истории ботаники наступил в конце XV века, в

эпоху великих географических открытий. Из заморских стран стали приво-

зить новые виды растений, возникла необходимость в их инвентаризации,

т.е. описании, наименовании и классификации. В это время зарождаются и

развиваются формы сохранения растений для их сравнительного изучения. В

середине XVI века было положено начало гербаризации. Возникают первые

ботанические сады в Италии (1540 г. – в Падуе, 1545 г. – в Пизе), Швейцарии

(1560 г. – в Цюрихе). Немецкий художник Альбрехт Дюрер (1471–1528), ил-

люстрируя ботанические книги, создает великолепные гравюры растений.

Таким образом, в этот период закладываются основы ботанической терми-

нологии, достигает расцвета описательная морфология растений.

В 1583 г. итальянец Чезальпино сделал попытку классификации расте-

ний, в основу которой положил признаки строения плодов и семян (выделил

15 классов). Выдающийся английский естествоиспытатель Роберт Гук (1635–

1703) усовершенствовал микроскоп и при рассмотрении среза пробки обна-

ружил, что она состоит из крохотных ячеек. В 1665 г. он описал раститель-

ные клетки и ввел термин «cellula», что на латыни означает «клетка». Мар-

челло Мальпиги (1628–1694) и Неемий Грю (1641–1712) положили начало

анатомии растений, описав клетки, ткани различных видов и их значение. В

1671 г. они, независимо друг от друга, выпустили книги с одинаковым на-

званием «Анатомия растений».

Систематика и описательная морфология XVIII в. достигла высшего

развития в трудах шведского ботаника Карла Линнея (1707–1778). В 1735 г.

Линней выпустил книгу «Система природы», где классифицировал растения

по строению органа размножения – андроцея. Он выделил 24 класса. Эта

система была искусственна, т.к. в ее основу было положено не родство растений, а сходство некоторых признаков. Однако система Линнея была очень

удобной: согласно ей легко было найти растение по строению цветка. Важ-

ным нововведением Линнея в систематику была бинарная номенклатура. В

ней каждый вид обозначался двумя словами (первое – название рода, второе

– видовой эпитет).

Значительными успехами в ботанике был отмечен XIX век. Оформи-

лись и возникли такие разделы, как физиология, география и экология расте-

ний, геоботаника, палеоботаника, эмбриология и т.д. Во всех разделах бота-

ники был накоплен огромный фактический материал, что создало базу для

обобщающих теорий. Важнейшими из них стали клеточная теория и теория

эволюционного развития жизни.

В 1838 г. немецкий ботаник М.Шлейден установил, что клетка – это

универсальная структурная единица в теле растений, а в 1839 г. зоолог

Т.Шванн распространил этот вывод и на животных. Разработка клеточной

теории оказала огромное влияние на дальнейшее развитие биологии и поло-

жила начало цитологии.

Появление эволюционной теории Чарльза Дарвина (1809–1882)стало

началом новой эпохи в развитии всех биологических наук. Начался новый

период для систематики – эволюционный (филогенетический), т.е. возникла

необходимость объединять в одни таксоны виды, единые по происхожде-

нию, а не по внешнему сходству. Морфологи начали изучать то, какими пу-

тями и под влиянием каких причин исторически сложились организмы. За-

кономерности географического распространения организмов стали объяс-

нять не только современными условиями, но и историческими причинами.

Новый прорыв в развитии ботаники, как и всей биологии, произошел в

XX веке. Одной из его причин стал научно-технический прогресс, стимули-

ровавший появление новых исследовательских инструментов и методов. В

середине века были изобретены электронные микроскопы с высокой разре-

шающей способностью, что определило бурное развитие анатомии, цитоло-

гии, биохимии, молекулярной биологии, генетики.