Ботаника - наука о растениях

Ботаника (др.- греч. βοτανικός — «относящийся к растениям», от βοτάνη — «трава, растение») — наука о растениях, раздел биологии.

Ботаника, или наука о растениях, является разделом более общей науки биологии, изучающей живую природу во всех ее проявлениях. Современная ботаника - это не отдельная наука, а сложная система научных дисциплин, постигающая разнообразные тайны растительного мира.

Содержание

1. Общие сведения

2. История развития ботаники

3. Основные дисциплины

4. Связь ботаники с другими науками

5. Рекомендуемая литература

↑Общие сведения

Что же такое мир растений? В средней школе, как правило, не ставится вопрос о том где проходит граница между миром растений и миром животных: к растениям относят и грибы, и все водоросли, и, конечно же, высшие растения. Однако грибы в настоящее время рассматривают как самостоятельное царство, отличное как от животных, так и от растений. Если же говорить о бактериях и синезеленых водорослях, то они настолько сильно отличаются от остальных живых существ по своей организации, что их выделяют в особое надцарство - прокариот (доядерных организмов).

Ботаника охватывает огромный круг проблем: закономерности внешнего и внутреннего строения (морфология и анатомия) растений, их систематику, развитие в течение геологического времени (эволюция) и родственные связи (филогения), особенности прошлого и современного распространения по земной поверхности ( география растений), взаимоотношения со средой ( экология растений), сложение растительного покрова ( фитоценология, геоботаника), возможности и пути хозяйственного использования растений (ботаническое ресурсоведение, или экономическая ботаника). По объектам исследования выделяют фикологию (альгологию) — науку о водорослях, микологию — о грибах, лихенологию — о лишайниках, бриологию — о мхах, птеридологию – о сосудистых споровых растениях; палинологию — науку о пыльце и спорах. 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.

↑История развития ботаники

С древнейших времен человечество накапливало знания о растениях, поскольку было жизненно необходимо различать съедобные, ядовитые и лекарственные растения, знать, где их стоит искать.

Как стройная система знаний о растениях ботаника оформилась к XVII—XVIII векам. Но первые тексты, которые можно считать ботаническими, известны из древнейших памятников письменности Двуречья (Шумер, Вавилон, Ассирия) и долины Нила (Древний Египет). Эти тексты, так же как и легендарная китайская книга о травах "Бэнь цао" (3-го тысячелетия до н. э.), в основном содержали сведения о пищевых и лекарственных растениях. В Индии в 1-м тысячелетии до н. э. появляется "Аюрведа" — "наука о жизни", включающая описание многих лекарственных растений Индии. Комментарии и дополнения к "Аюрведе" содержатся в сочинениях индийских врачей Чарака (10—8 вв. до н. э.), Сушрута и Вадбака (8—7 вв. до н. э.).

Первыми книгами, в которых растения описывались не только в связи с их полезностью, были произведения греческих учёных Аристотеля и особенно его ученика Теофраста, который сделал первую в истории науки попытку классифицировать растения, разделив их на деревья, кустарники, полукустарники и травы. Среди последних он различал многолетники, дву- и однолетники. Теофраст был назван "отцом ботаники" Он отчётливо представлял себе строение цветка, в частности положение завязи в нём, и различия между сростнолепестными и свободнолепестными венчиками. В его "Исследовании о растениях" описано около 480 растений. Римский натуралист Плиний Старший в своей "Естественной истории" привёл практически все известные его современникам сведения о природе. В его сочинении достаточно точно описано около 1000 видов растений.

Следующие 1500 лет, со времени Теофраста и Плиния Старшего, накопление знаний о растениях шло преимущественно вне Европы. Арабская экспансия во 2-й половине 1-го тысячелетия н. э. значительно расширила горизонты античности. Особое значение имели труды таджикского учёного Ибн Сины (Авиценны), описавшего в сочинении "Канон врачебной науки" множество растений, до того неизвестных европейцам. Единственным достижением европейской науки того времени в области ботаники были труды немецкого философа и естествоиспытателя Альберта фон Больштедта (Альберт Великий), установившего, в частности, на основании разницы в строении стебля различие между однодольными и двудольными растениями.

В эпоху великих географических открытий значительно возрос интерес к растениям, пока в основном как источнику лекарств, пряностей и новых пищевых продуктов. Появляются "травники" с описанием всё возрастающего числа растений, создаются первые " сухие сады" — гербарии, организуются настоящие ботанические сады. Всё это способствовало накоплению новых фактов и созданию первых общих концепций, главным образом в области классификации растений. Так, немецкий ботаник О. Брунфельс различает растения " совершенные" – несущие цветки, и "несовершенные" – лишённые их. Итальянский врач и ботаник А. Чезальпино (в латинском произношении Цезальпин), опубликовавший важнейшее ботаническое сочинение эпохи — книгу "О растениях", в предисловии к ней сделал попытку классифицировать растения, привлекая в дополнение к обычному в то время делению растений на деревья, кустарники и травы также признаки цветков, плодов и семян. Швейцарский ботаник Иоганн Баугин (Жан Боэн) в своей " Всеобщей истории растений", опубликованной (1650) после его смерти, описал около 5000 растений. Его брат Каспар Баугин создал бинарную номенклатуру. Название каждого организма состоит из двух слов, из которых первое обозначает родовое название, а второе — видовое. Как известно, такой порядок наименования растений впоследствии был узаконен К. Линнеем, и существует по сей день. (Дата публикации Species plantarum, 1 мая 1753 года, принята за исходный пункт ботанической номенклатуры).

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

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

Открытия в разных областях ботаники в 18 в., разработка различных концепций принесли свои плоды позднее. Тем не менее, это столетие в основном может быть охарактеризовано как столетие ботанической систематики и связывается главным образом с именем шведского ботаника К. Линнея. Положив в основу своей искусственной системы строение цветка, Линней разбил мир растений на 24 класса. Система Линнея ненадолго пережила своего создателя, однако значение её огромно. Впервые было показано, что каждое растение может быть помещено в какую-то определенную категорию в соответствии с характерными для него признаками. Эта система была искустевенной. Однако идеалом системы Линей считал систему естественную, над которой он начал работать. Построение естественной системы остается актуальной проблемой и поныне. Поистине титаническая работа, проделанная Линнеем, явилась основой для всех последующих исследований в областисистематики растений.

Выдающиеся натуралисты 18 в. уделяли много внимания общим вопросам ботаники. Так, русский академик К.Ф. Вольф в своей "Теории генерации" (1759) показал пути формирования органов растений и превращение одних органов в другие. Эти идеи особенно занимали немецкого поэта И.В. Гёте, опубликовавшего в 1790 книгу "Метаморфоз растений", полную блестящих прозрений. Наличие пола у растений окончательно было установлено немецкими ботаниками И. Кёльрёйтером, получившим и тщательно изучившим межвидовые гибриды табака, гвоздики и других растений, а также исследовавшим способы их опыления насекомыми, и К. Шпренгелем, опубликовавшим книгу "Раскрытая тайна природы в строении и оплодотворении цветов" (1793).

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

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

Широкое признание получила система, разработанная советским ботаником А. Л. Тахтаджяном (первое издание 1966). Эта система постоянно дорабатывалась автором, выдержала несколько изданий. Последней работой Тахтаджяна стала подготовка нового издания книги «Flowering Plants» (2009). В нем была предложена новая версия системы цветковых растений, переработанная с учётом последних результатов молекулярной филогенетики.

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

Изучение распространения растений по земному шару относится к 19 — началу 20 вв. Основоположник географии растений немецкий натуралист А. Гумбольдт — автор ряда трудов, из которых наибольшее внимание привлекла книга "О закономерностях, наблюдаемых в распространении растений" (т. 1—2, 1816). Первая попытка описать растительность земного шара в связи с условиями климата была сделана немецким учёным А. Гризебахом в его труде "Растительность земного шара..." (1872). Датский ботаник Э. Варминг связывал распространение растений с определенными условиями существования, его книга "Экологическая география растений" (1896) заложила основы новой науки — экологии растений. Одновременно с этими работами в течение всего 19 в. сотни исследователей вели кропотливую работу по составлению региональных "флор". Среди крупнейших изданий такого рода — "Флора Востока" Э. Буасье в 5 тт. (1867—88) и "Флора Британской Индии" Дж. Гукера в 7 тт. (1875—97). Наиболее капитальный труд в этой области — "Флора СССР" в 30 тт. (1934—64), изданная Ботаническим институтом АН СССР под редакцией В. Л. Комарова и Б. К. Шишкина. Недавно вышло в свет 10 издание «Флоры Средней России» (2006).

Растительный мир почти всех областей земного шара описан в соответствующих руководствах, главным образом региональных "флорах". Огромное значение для мировой науки имеет учение Н. И. Вавилова о центрах происхождения культурных растений и географических закономерностях в распределении их наследственных признаков (1926—27). В своих трудах Вавилов впервые представил картину эволюции форм культурных растений в немногочисленных первичных очагах их происхождения. В результате организованных им экспедиций собран ценный фонд мировых растительных ресурсов, составивший богатейшую коллекцию растений, хранящуюся во Всесоюзном институте растениеводства.