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.

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.

Ботаника - это наука, которая изучает растения. "Ботанэ" в переводе с греческого обозначает растение.

Ботаника относится к биологическим наукам. Биология (от греч. «биос» - жизнь) изучает все живые организмы. Живущие на Земле клеточные организмы делятся на четыре царства - это Растения , Животные, Бактерии и Грибы. Как уже было сказано, ботаника изучает только растения. Животных изучает зоология , бактерий - микробиология , грибы - микология .

Ботаника возникла в древности (III в. до н. э.) и по-началу изучала также грибы и бактерии. Бактерии и грибы были выделены в отдельные царства в ХХ в., когда удалось с помощью мощных увеличительных приборов увидеть их огромные отличия от растений.

Царство растений включает около 350 тысяч видов.

Растения очень разнообразны и встречаются по всему земному шару в различных условиях (на суше, в воде, в теплых и холодных климатах, засушливых и влажных районах). Однако у всех растений есть ряд общих признаков, важнейшими из которых являются:

• почти неподвижный образ жизни ,
• способность использовать энергию солнечного света для образования органических веществ .

Ботаника появилась в результате возделывания и использования растений людьми , наблюдения за дикорастущими видами.

Так что изучает ботаника конкретно? Она изучает процессы жизнедеятельности растений (как они живут: появляются, растут, развиваются, дышат, за счет чего питаются, что с ними происходит зимой и др.), их внешнее и внутреннее строение, размножение, распространение, взаимосвязи с окружающей средой и многое другое.

Благодаря растениям существует подавляющее большинство остальных организмов (животный мир без них вообще бы не смог существовать). Поэтому очень важно сохранить растительный мир планеты и его разнообразие. Ботаника позволяет узнать, как это сделать.

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.

Ботаника - это область биологии, изучающая растения. В эту группу входят автотрофы, эукариоты и другие организмы, в том числе многоклеточные, которые производят свои собственные продукты питания. Царство растений - это огромное разнообразие видов. Наука о растениях занимается изучением видов, а также экологии, анатомии и физиологии растений.

Что изучает ботаника?

Ботаника - это раздел науки о растениях. Одна из древнейших естественных занимается изучением обмена веществ и функции организмов, так называемой физиологией растений, а также процессов роста, развития и размножения.

Наука о растениях отвечает за изучение наследственности (генетика растений), приспособления к окружающей среде, экологии, географического распространения. Среди разновидностей стоит упомянуть геоботанику, фитогеографию и палеонтологию (изучение окаменелостей).

История ботаники

Ботаника - это раздел науки о растениях. Как науку ботанику стали рассматривать, начиная с периода европейского колониализма, хотя человеческий интерес к растениям уходит своими корнями гораздо дальше. Область исследования охватывала растения и деревья на своей земле, а также экзотические образцы, привезенные во время многочисленных путешествий. А в древности волей-неволей приходилось изучать те или иные растения. Еще на заре времен люди пытались выявить лечебные свойства растений, их вегетационный период.

Фрукты и овощи были жизненно важны для социального развития всего человечества. Когда еще не было науки в современном понимании этого слова, человечество исследовало растения в рамках сельскохозяйственной революции.

Такие видные деятели Древней Греции и Рима, как Аристотель, Теофраст и Диоскорид, среди прочих важнейших наук продвинули на новый уровень и ботанику. Теофраста даже называют отцом ботаники, благодаря которому были написаны два основополагающих труда, которые использовались на протяжении 1500 лет и продолжают применяться по сей день.

Как и во многих науках, в эпоху Возрождения и Реформации и на заре Просвещения наметился значительный прорыв в изучении ботаники. Микроскоп изобрели в конце 16-го века, что позволило изучать растения как никогда раньше, включая мелкие детали, такие как фитолиты и пыльца. Стали расширяться знания не только о самих растениях, но также об их размножении, обменных процессах и других аспектах, которые до тех пор были закрыты для человечества.

Группы растений

1. Самыми простыми растениями считаются все мохообразные, они небольшие, не имеют стеблей, листьев и корней. Мхи предпочитают места с повышенной влажностью и постоянно нуждаются в воде для воспроизводства.

2. Все сосудистые споровые растения, в отличие от мхов, имеют сосуды, проводящие сок, а также листья, стебель и корень. Эти растения также находятся в сильной зависимости от воды. В качестве представителей можно назвать, например, папоротники и хвощи.

3. Все семенные являются более сложными растениями, обладающими таким важным эволюционным преимуществом, как семена. Это чрезвычайно важно, поскольку гарантирует защиту эмбриона и обеспечение его пищей. Различают голосеменные (сосна) и покрытосеменные (кокосовые пальмы).

Экология растений

Экология растений отличается от ботаники, ее предметом изучения является то, как растения взаимодействуют с окружающей средой и реагируют на экологические и климатические изменения. Человеческая популяция постоянно увеличивается, и требуется все больше земли, поэтому особо остро стоит вопрос об охране природных ресурсов и бережном к ним отношении.

Экология растений признает одиннадцать основных типов среды, в которой возможна жизнь растений:

• тропические леса,
• леса умеренного пояса,
• хвойные леса,
• тропические саванны,
• луга умеренной зоны (равнины),
• пустыни и засушливые экосистемы,
• средиземноморские регионы,
• наземные и водно-болотные угодья,
• экология пресноводных, прибрежных или морских участков и тундры.

У каждого типа есть свой экологический профиль и сбалансированный растительный и животный мир, и то, как они взаимодействуют, важно для понимания их эволюции.

Биология: раздел ботаника

Ботаника - наука о строении, жизнедеятельности, распространении и происхождении растений, она исследует, систематизирует и классифицирует все эти характеристики, а также географическое распространение, эволюцию и экологию флоры. Ботаника - это раздел науки о всем многообразии растительного мира, который включает в себя множество ответвлений. Например, палеоботаника изучает или окаменевшие экземпляры, извлеченные из геологических слоев. Предметом изучения являются также окаменелые водоросли, бактерии, грибы и лишайники. Понимание в прошлом имеет основополагающее значение для современности. Эта наука может даже пролить свет на характер и масштабность видов растений времен Ледникового периода.

Археоботаника является функциональной в плане изучения распространения земледелия, осушения болот и так далее. Ботаника (биология растений) проводит исследования на всех уровнях, в том числе экосистемы, сообщества, виды, особи, ткани, клетки и молекулы (генетика, биохимия). Биологи исследуют многие виды растений, включая водоросли, мхи, папоротники, голосеменные и цветковые (семенные) растения, в том числе дикорастущие и культурные.

Ботаника - это раздел науки о растениях и растениеводстве. 20-й век считается золотым веком биологии, так как благодаря новым технологиям эту науку можно исследовать на совершенно новом уровне. Продвинутые предоставляют новейшие инструменты для исследования как растений, так и других живых организмов, населяющих планету Земля.