Лесная ботаника и дендрология

Развитие ботаники и дендрологии

1. Ботаника – сложная система научных дисциплин, изучающих растительный мир во всем его богатстве форм и жизненных проявлений. Ботаника входит в состав биологии – науки о живых существах, о жизни во всех ее проявлениях.

Ботаника – наука о растениях. Слово «ботаника» произошло от греч. Слова «ботанэ», что в переводе означает растение, трава.

Все живые существа обнаруживают между собой фундаментальное сходство. В них найдены только те химические элементы, и только те формы энергии, которые имеются в окружающей их неживой среде, т.е. все живые существа возникли естественным путем из неживой природы. Фундаментальное сходство всех живых организмов проявляется и в том, что основу живого тела составляют белки и нуклеиновые кислоты, определяющие важнейшие свойства жизни – обмен веществ и самовоспроизведение.

Общая характерная особенность всех живых существ – постоянный обмен веществ с внешней средой. Он складывается из двух противоположных, но неразрывных процессов: 1. Организм поглощает вещества извне и строит (синтезирует) из них вещества, подобные тем, которые входят в состав его тела (процесс ассимиляции, уподобления); 2. В организме постоянно идет распад и отчуждение веществ (процесс диссимиляции).

Наряду с потоком веществ через организм проходит поток энергии. Для синтеза различных органических соединений организм затрачивает энергию. Источник этой энергии может быть двояким: или энергия освобождается в процессе распада других органических веществ при диссимиляции (например, при дыхании), или энергия добывается извне (например, лучистая энергия солнца при фотосинтезе).

Важное отличие растений от животных и грибов – наличие у большинства видов пигментов зеленого цвета – хлорофилла (греч. хлорос – зеленый, филлон — лист) и способность к фотосинтезу.

В процессе фотосинтеза, во-первых, лучистая энергия солнца поглощается и преобразуется в скрытую энергию химических связей. Во-вторых, за счет этой энергии зеленые растения, воспринимая из окружающей среды воду с растворенными в ней неорганическими соединениями и углекислый газ, производят первичный синтез органических веществ. Эта особенность позволяет назвать зеленые растения автотрофными (греч. автос – сам; трофе — пища) организмами. Их также можно назвать фототрофными организмами, поскольку они используют энергию солнечных лучей.

Органические вещества, возникшие в процессе фотосинтеза, используются растением в двух направлениях: как исходный материал для построения более сложных веществ, входящих в состав живого тела, и как источник энергии, которая освобождается в процессе дыхания.

Животные не способны к синтезу органических веществ непосредственно из неорганических (они получают их с органической пищей). Они питаются уже готовыми органическими веществами, перерабатывая их в вещества своего тела (т.е. ассимилируя их) и используя связанную в них энергию. Поэтому их называют гетеротрофными (греч. гетерос — другой) организмами. Кроме животных к гетеротрофным организмам относятся также грибы, бактерии и некоторые другие бесхлорофилльные организмы. Некоторые бактерии способны к автотрофному питанию, но при этом они чаще всего используют энергию химических процессов (хемосинтез) и лишь очень немногие способны к фотосинтезу.

Таким образом, только зеленые (фототрофные) растения накапливают на нашей планете запасы связанной («консервированной») энергии и органических веществ и обеспечивают существование остальных живых существ.

Взаимодействие живых организмов на Земле выражается не только в том, что растения связывают солнечную энергию, и создают органические вещества, а животные их потребляют. Между растениями, животными и микроорганизмами существуют глубокие, взаимные связи, выражающиеся в круговороте веществ на Земле. В процессе фотосинтеза растения выделяют свободный кислород, используемый при дыхании животными и самими растениями. С другой стороны углекислый газ, выделяемый в процессе дыхания, делает возможным фотосинтез. Постоянство содержания в атмосфере О₂ и СО₂объясняется непрерывностью и взаимосвязанностью процессов созидания органических веществ и их разрушения (при процессах дыхания, брожения и гниения).

Элементы минерального питания находятся в природе также в состоянии непрерывного круговорота. Они всасываются корнями растений из почвы и включаются в состав живых растений. Растениями питаются животные. Трупы растений и животных разрушаются гетеротрофными гнилостными организмами (бактериями, грибами) и минерализуются. Таким образом, бактерии и грибы играют важную роль в общем круговороте веществ.

Живые организмы, связанные между собой и с окружающей средой в процессе круговорота веществ, сосредоточены в поверхностных слоях Земли (суши и водных пространств) и в нижних слоях атмосферы. Они образуют почти непрерывную «пленку жизни».

Разделы ботаники. В настоящее время существует обширный комплекс биологических наук, исследующих растения. Старейшие ботанические разделы – морфология, систематика и анатомия растений.

Морфология (греч. морфа – форма; логос – слово, учение) изучает внешнее строение растений. Этот раздел можно также назвать структурной ботаникой.

Анатомия (греч. анатомео — разрезаю) растений – внутреннее строение растений.

Систематика растений изучает классификацию и филогению. Систематика растений ставит перед собой несколько целей. Прежде всего необходимо описать все существующие виды. Эти виды должны быть классифицированы, т.е. распределены по более крупным таксономическим (греч. таксис – расположение по порядку; номос — закон) группам (таксонам) – родам, семействам, порядкам, классам и отделам. Главная задача систематики – восстановление путей эволюционного развития растительного мира.

Восстановлению хода эволюционного развития растений помогает палеоботаника (греч. палайос — древний), которая изучает виды растений, существовавшие в далекие геологические времена и вымершие, но дошедшие до нас в виде окаменелостей и отпечатков в горных породах.

Эмбриология (греч. эмбрион — зародыш) растений изучает закономерности образования и развития их зародыша.

Физиология растений исследует жизненные процессы, присущие растениям (фотосинтез, дыхание, рост, развитие и пр.). Она широко использует методы физики и химии. От физиологии обособились биохимия и биофизика растений.

Фитоценология изучает растительные сообщества – фитоценозы (греч. фитон – растение; койнос — общий). Под фитоценозом понимают совокупность растений, исторически приспособившихся к совместному существованию на определенной территории.

С фитоценологией тесно связана флористика, главная задача которой заключается в составлении флор. Под флорой понимают список всех видов, обитающих на определенной территории.

География растений изучает закономерности распространения растений на Земле.

Геоботаника изучает особенности распространения растительных сообществ в связи с теми или иными местообитаниями.

Экология (греч. ойкос — дом) растений изучает их взаимоотношения со средой обитания и другими организмами. Все разделы ботаники должны носить экологический характер. В соответствии с этим выделяют экологическую морфологию, экологическую анатомию, экологическую физиологию и т.д. Экология использует методы наблюдения, описания и эксперимента.

К прикладным ботаническим наукам можно отнести ботаническое ресурсоведение, рассматривающее рациональное использование растений человеком, фитоэргономику – науку на стыке ботаники и медицины, изучающую использование растений для повышения работоспособности человека.

В пределах каждого из разделов ботаники в зависимости от объектов и методов их изучения, лекарственного, пищевого или какого-либо другого практического потребления выделяют ряд ботанических дисциплин. Например, в пределах анатомии растений – гистологию (греч. гистос — ткань) растений, исследующую растительные ткани и их распределение в органах растений, цитологию (греч. китос, цитос – сосуд, клетка), изучающую строение и жизнедеятельность клеток, гистохимию, которая с помощью микроскопа и химических реакций устанавливает распределение веществ в клетках и тканях, палинологию (изучение пыльцы) и др.; в пределах морфологии растений – карпологию (изучение плодов); в пределах экологии растений – популяционную экологию (изучение популяций какого-либо вида растений) и т.д.

Существуют разделы ботаники, где изучаются отдельные группы растений: альгология исследует водоросли, бриология – мхи, птеридология – папоротники, лихенология – лишайники и др.

Есть и другие разделы прикладной ботаники. Например, объектом фитопатологии служат болезни растений и их возбудители, фитотерапии – способы лечения различными растениями, дендрологии – деревья и кустарники и т.д.