Ботаника. История, предмет и разделы ботаники. Систематика растений

Разделы ботаники

Ботаника — комплексная наука, которая изучает растения. Включает в себя следующие разделы:

  • Морфология изучает внешнее строение растений.
  • Анатомия изучает внутреннее строение органов растений.
  • Систематика занимается классификацией растений, изучает родство, филогению растений.
  • Физиология растений исследует жизненные процессы, протекающие внутри организма.
  • Экология растений изучает взаимоотношения и взаимозависимость растений и среды.
  • География растений изучает закономерности распределения растений и растительных сообществ на поверхности Земли.
  • Фитоценология или геоботаника, изучает процессы формирования и развития растительных сообществ, изменения их состава и состояния в связи с условиями среды, выясняет закономерности сложения растительного покрова Земли.
  • Палеоботаника изучает ископаемые остатки растений, живших в прошлые геологические эпохи.

Растительные миры Земли богаты и разнообразны, насчитывают более 500 тысяч видов. Среди которых встречаются как мелкие микроорганизмы, так и гигантские размеры деревьев. Некоторые тропические лианы и морские водоросли достигают длины 100 и больше метров. Условно растительный мир делится на две группировки: низшие растения и высокие. Невысокие растения, которые появились около 2 миллиардов лет назад, являются самыми простыми представителями флоры и фауны.

Растения различаются по окраске и форме стебля, а также листьями, цветками и плодами, длительностью жизни и иными особенностями.

Но как бы не отличались цветочные растения, все они могут быть разделены на три группы: деревья, кусты и травы.

Деревья, как правило, являются крупными растениями с многолетними деревянистыми стеблями. У каждого дерева есть ствол и ветви, которые образуют их крону.

Кустарники отличаются от дерева тем, что у них ствол начинает ветвиться почти на поверхности грунта, а его трудно обнаружить среди стволов.

Травы или травяные растения обычно обладают зелены

Травы или травяные растения обычно обладают зелеными сочными стеблями; они практически всегда находятся ниже дерева и куста. Деревянные и кустовые растения являются многолетними растениями. Среди трав встречаются многолетние, однолетние и двулетние.

Однолетние растения, например, фиалка, лебеда, левка, редиска, просо и гречиха и овса, рожи, пшеницы, развиваются весной, цветут, формируют плоды с семенами и после них вымирают. Двулетние растения живут почти 2 года. В первый год свекла, редька, капуста развивается в обычном формате лишь корнями, стеблями и листьями. Эти растения только на второй год развивают новых побеги, цветут, дают плоды и семена, а на осень высыхают и умирают. Большой лопух дикое растение, которое относится к двулетнему. Из года в год повторяются определенные явления жизни растений — распускаются листья, затем период цветения, плодоношения, листопада.

Определение Фенология — раздел ботаники, которая изучает сезонные периодические изменения в жизни животного и растения.

Основные задачи ботаники

  • разработка научных основ охраны растительных ресурсов;
  • изучение растений для повышения их урожайности и выносливости;
  • изучение новых видов растений для применения в деятельности человека;
  • определение действия различных растений на организм человека;
  • определение роли человека в сохранении растений планеты.

Таким образом, основные задачи ботаники связаны с жизнью и деятельностью человека.

Видео

Что изучает наука

Древний человек использовал растения в пищу, укрывался ими, они служили ему одеждой, он строил из них себе дом и лечился. Поэтому изучение растений на уровне: полезное-не полезное началось в древности. Очень долго ботаники изучали только внешний вид растений.

Однако у растений много и других отличий. Есть одноклеточные и многоклеточные. В разных местах планеты растут совершенно разные виды. Они по-разному размножаются, их строение очень сильно отличается. Есть формы, которые резко отличаются от всех. Это водоросли, плауны, мхи, папоротники, хвощи, голосеменные и цветковые. Учитывая разнообразие и большое влияние растений на жизнь человека, ботаника постепенно стала представлять целую систему наук, которые тесно связаны между собой и в то же время их можно рассматривать в качестве самостоятельных дисциплин.

Ученые делят ботанические науки по двум признакам: по предмету и по объекту исследования.

По предмету исследования выделяют систематику, морфологию, экологию и географию растений. Сюда же входит палеоботаника и этноботаника.

Морфология растений

Изучает внутреннее и внешнее строение растений, которые мы видим невооружённым глазом и с помощью увеличительных приборов. Является основой ботаники.

Часть разделов включена в отдельные дисциплины:

  • анатомия растений изучает внутреннее строение;
  • гистология – наука о тканях растений;
  • карпология изучает семена и плоды;
  • органография изучает органы растений;
  • палинология рассматривает строение спор и пыльцы;
  • тератология изучает уродства и аномалии в строении растений;
  • физиология растений изучает их формы и происходящие процессы: рост, питание, развитие, дыхание;
  • цитология изучает клетку как основной признак растения, её строение и жизненные функции;
  • эмбриология изучает строение и развитие зародыша семени.

Систематика растений

Изучает развитие и классификацию растений. Главная ее задача – описание, распределение по группам, родам, семействам, порядкам, классам и разделам.

Задача систематики: восстановить пути эволюционного развития флоры. Этим занимается палеоботаника — изучает ископаемые виды окаменевших представителей.

Систематику подразделяют на две части: флористика и ботаническая география. Флористика занимается изучением сообщества растений на определённой территории. Ботаническая география изучает распространение растений по всей планете.

Выделены в отдельные разделы следующие науки:

  • биохимия растений — наука об их химическом составе;
  • геоботаника, или фитоценология — наука, изучающая распространение их на земле, в составе ее – география растений;
  • селекция растений изучает методы выведения новых сортов;
  • филогения – эволюционные связи растений;
  • фитопатология — наука о болезнях растений;
  • флористика изучает группы растений, сосредоточенные на определённой территории;
  • экология растений исследует их взаимосвязь с окружающей средой.

В состав систематики входит наука о водорослях: фитология (альгология), о лишайниках: лихенология, о мхах: бриология.

В состав ботаники включают и микологию, изучающую грибы, хотя она в ХХ веке выделена в особую науку.

Границы наук условны, так как на их стыках возникают новые дисциплины: экологическая анатомия, биохимическая систематика, хемотаксономия, палеоботаническая экология и другие. Ботаника как наука продолжает развиваться.

Ботаника: предмет изучения науки

Как наука ботаника сформировалась около 2300 лет назад, но сведения о растениях накапливались ещё раньше, в древних цивилизациях. Первые письменные источники, в которых излагаются знания о свойствах представителей флоры, известны из Двуречья, Древнего Египта, Древнего Китая, Индии. Основоположником ботаники считается древнегреческий философ, ученик Аристотеля Теофраст, которого часто называют «отцом» ботаники. Начиная с Аристотеля (IV в. до н. э.), все живые существа люди делили на растения и животных. В XVII в. К. Линней, составляя систематику, присвоил им ранг и дал названия Vegetabilia и Animalia. Долгое время ботаника изучала всё, что не относится к царству животных: растения, грибы, бактерии.

Рис. 1. То, что изучает ботаника
Рис. 1. То, что изучает ботаника

Начиная с XIX века курс ботаники разделяли на две части: высшие растения, имеющие листостебельное строение тела и низшие (талломные, слоевищные) растения, лишённые такового. Высшие растения более доступны для исследования, поэтому они были изучены раньше. В группе объединённой названием «низшие растения» долгое время не было известно даже общее число видов. К ним относили грибы, лишайники, водоросли, бактерии, миксомицеты, а затем и вирусы. Только в XIX в., когда естественные науки достигли нужного уровня развития, система двух царств стала пересматриваться. Е. Фриз — шведский ботаник — заметил отличия грибов от растений и предложил выделить их в отдельное царство. С этим очень быстро согласилось большинство учёных.

Рис. 2. Отличия грибов от растений
Рис. 2. Отличия грибов от растений

Какие бывают растения: разнообразие и внешнее строение

Одни водные, другие сухопутные, одни микроскопические, а другие гигантские. Встречаются они даже в сухих пустынях и близ полюсов. Растения бывают дикорастущими, произрастающими в природе без участия человека, и культурными, разводимыми людьми. Культурные в свою очередь делятся на комнатные и садовые растения, полевые и огородные культуры.

В зависимости от срока жизни и плодоношения растен

В зависимости от срока жизни и плодоношения растения делят на:

  • многолетние – те, что живут много лет и дают плоды либо много раз (поликарпики), либо раз в жизни – перед смертью (монокарпики);
  • двулетние – цветы и плоды появляются только на 2 год жизни;
  • однолетние – отплодоносив в первый же год жизни они погибают, а на следующий год возобновляются от семян или корней.

Наука о растениях делит их на простые и сложные (одноклеточные и многоклеточные). Клетка одноклеточного растения – это самостоятельный живой организм, в котором все функции выполняют её части (органеллы). Признаки одноклеточных растений не отличаются от остальных представителей царства.

К многоклеточным относятся часть водорослей, высши

К многоклеточным относятся часть водорослей, высшие споровые, голосеменные и покрытосеменные растения. Многие растения имеют органы. В науке орган – это часть тела животных или растений с определённым строением и функциями. Органы бывают генеративными (участвуют в половом размножении) и вегетативными (обеспечивают жизнедеятельность организма). Не все многоклеточные имеют такое строение. Нет органов у низших растений, к которым принадлежат только водоросли. Тело высших растений делится на специализированные органы.

ПРОИСХОЖДЕНИЕ И ЭВОЛЮЦИЯ РАСТЕНИЙ

Растения – это эукариотические первично аутотрофные организмы, способные синтезировать органические вещества из неорганических в процессе фотосинтеза. В настоящее время растения рассматривают как самостоятельное царство, объединяющее группу отделов водорослей, группу отделов высших споровых и группу отделов семенных растений.

Появились растения на Земле примерно 3,4 млрд. лет тому назад. Предками растений явились гетеротрофные организмы из группы флагеллят, у которых сформировалась пигментная система, способная улавливать и использовать световую энергию и, сопряженная с ней, система запасания этой энергии в связях органических молекул.

Возникновение растений и ранние этапы их эволюции связаны с водной средой. Поэтому первыми растениями Земли стали водоросли. Исходя из современного состояния знаний о строении клетки, способах размножения, биохимических особенностях водорослей в пределах этой группы растений, различают десять основных стволов эволюции, соответствующих отделам:: Xanthophyta, Chrysophyta, Diatomophyta, Phaeophyta, Pyrrhophyta, Cryptophyta, Euglenophyta, Chloromonadophyta, Rhodophyta, Chlorophyta.

Дальнейшая эволюция растений связана с выходом их на сушу и возникновением сосудистых растений. Ботаники сходятся во мнении, что предками сухопутных растений, являются зеленые водоросли, у которых таллом расчленен на простертую (стелющуюся) и прямостоящую части.

Изучение чередования поколений у водорослей позволило сделать еще один вывод – о дивергентном происхождении мохообразных и риниофитов от водорослей, сходных с современными хетофоральными зелеными водорослями.

Риниофиты – это ископаемые растения, вымершие в позднем девоне (450 млн. лет назад), которые имели тело, расчлененное на надземные теломы и горизонтальные корневищеобразные органы – ризомоиды. Размножались риниофиты спорами. Споры образовывались в крупных спорангиях, развивающихся на концах вертикальных надземных теломов.

Считается, что эти первые сосудистые растения дали начало трем линиям развития, представленных хвощами, плаунами и папоротниками. Хвощевидные и плауновидные явились самостоятельными филами, а папоротники через группу семенных папоротников дали начало голосеменным и покрытосеменным растениям.

Особняком в мире живых организмов стоят грибы. В настоящее время эту группу организмов выделяют в самостоятельное царство, хотя еще в 1972 г. Д.К.Зеров называл их гетеротрофными растительными организмами. Грибы, как и вирусы, и бактерии по традиции рассматриваются в курсе ботаники, хотя следует помнить, что вирусология, бактериология, микология (наука о грибах), да и фикология (наука о водорослях), являются вполне самостоятельными, общепризнанными областями знаний. Ботанике же остаются практически только, так называемые, высшие растения – мохообразные, хвощевидные, плауновидные, папоротники, голосеменные и покрытосеменные, да и то, в последние годы бриология старается выделиться в самостоятельный раздел биологии.

В фармацевтическом вузе вирусы и бактерии изучаются в курсе «Микробиология», а вот грибы остаются «бесхозными» и поэтому в курсе ботаники, наряду с представителями растительного царства, рассматриваются и грибы. Это связано с тем, что представители этого царства являются не только важнейшим звеном в круговороте веществ, но и продуцентами антибиотиков и других биологически активных веществ, нашедших широкое применение в медицинской практике.

УЧЕНИЕ О РАСТИТЕЛЬНЫХ СООБЩЕСТВАХ (ФИТОЦЕНОЛОГИЯ)

В результате длительного исторического развития на определенном участке подбирается известный комплекс видов, сжившихся между собой и обладающих определенным флористическим составом и определенной физиономией, т.е. внешним видом. Такое сочетание растительных видов называется растительным сообществом или фитоценозом.

Растительное сообщество характеризуется определенным флористическим составом, количественным отношением между индивидуумами имеющихся видов, распределением видов и некоторыми другими признаками, что и определяет его физиономию.

Флористический состав. Определяется, в основном, экологическими условиями. В сообществе подбираются виды экологически разноценные и экологически равноценные, причем первых в сообществе больше. Достаточно определенный флористический состав фитоценоза определяет его структуру.

Ярусность. Определяется тем, что растения различной высоты и, соответственно, различных экологических свойств, располагают свои верхние части на разных уровнях. В различных сообществах бывает различное число ярусов.

В лесном фитоценозе наблюдается от двух до четырех ярусов. Первый ярус полного лесного фитоценоза образован деревьями, второй – кустарниками, третий – травостоем и четвертый – надпочвенными растениями. Сокращение количества ярусов связано с выпадением в фитоценозе кустарников и трав.

В травяном фитоценозе обычно различают также 4 яруса: высокотравные, среднетравные, низкотравные, надпочвенные растения.

Существуют также одноярусные сообщества, состоящие из одного вида. Тогда говорят о чистых зарослях.

Обилие. Это количество индивидуумов каждого вида в сообществе. Обилие определяется по шкале Друде со следующими условными обозначениями: sос. (sociales) – растение смыкаются надземными частями; сор. (copiosae) – растений очень много; sp. (sparsae) – растения встречаются в небольших количествах; sol. (solitareae) – единичные экземпляры.

Покрытие. Определяется тем, какую часть почвы в процентах на определенной площадке занимает тот или иной вид своими надземными частями.

Жизненность. Определяется тремя степенями: 3 – вид проходит полный цикл развития; 2 – вид в данном сообществе лишь вегетирует; I – вид вегетирует слабо. Определение жизненности играет особую роль при определении возможности заготовки лекарственного сырья.

Подвижность растительных сообществ

Растительные сообщества способны менять физиономию и даже подвергаться коренной перестройке.

Изменение физиономии обычно носит сезонный характер (фенологические изменения), что связано либо со сроками наступления и длительностью фенофаз (вегетативное состояние, бутонизация, цветение, плодоношение, обсеменение) либо с деятельностью человека или животных (сенокос, стравливание и т. д.).

Коренная перестройка фитоценоза связана с изменением климата, с изменением почвенно-грунтовых условий, с зоогенными, антропогенными факторами и т.п.

ГОСТ

Ольга Юрьевна Богданова . Ботаника — наука о растениях. Что изучает ботаника? // Образовательный портал «Справочник». — Дата последнего обновления статьи: 09.06.2021. — URL https:///biologiya/botanika_-_nauka_o_rasteniyah_chto_izuchaet_botanika/ (дата обращения: 18.03.2022).

Добавлено в буфер обмена

Теги

Adblock
detector