Перспективы развития современной ботаники

Содержание

Введение………………………………………………………………….3
1. Ботаника как наука………………………………………………….4
2. Основные этапы развития ботаники…………………………………9
3. Проблема вымирания видов…………………………………………13
4. Перспективы развития современной ботаники…………….………15
Заключение………………………………………………………….…..17
Список использованных источников……………………………….…19

Введение

Огромная роль, которую играют растения в жизни человека,
доставляя ему основную массу органических веществ, необходимых для
питания и удовлетворения других насущных потребностей, общеизвестна.
Но не все растения в этом отношении равнозначны, и с этим фактом,
несомненно, приходилось считаться уже первобытному человеку, тем более
что наряду с растениями полезными существует и немало вредных.
Отсюда, вероятно, и возникла у человека потребность отличать
растения друг от друга, а в связи с этим – и необходимости давать им
названия.
Таким образом, как наука ботаника возникла и развивалась в связи с
практическими потребностями человека. Все разнообразие современных
культурных растений создано упорным трудом человека в результате
последовательного накопления сведений о форме и свойствах растительных
организмов, об их жизнедеятельности, распространении, изменчивости и т. д.
Итак, ботаника изучает жизнь растений, их строение,
жизнедеятельность, условия обитания, происхождение и эволюционное
развитие.
Цель данной работы – изучить перспективы развития современной
ботаники.
Задачи, которые необходимо решить для достижения поставленной
цели:
1) рассмотреть ботанику как науку;
2) изучить основные этапы развития ботаники;
3) определить проблемы вымирания видов;
4) определить перспективы развития современной ботаники.

1. Ботаника как наука

Ботаника – это наука о растениях.
Ее задача – всестороннее познание растений:
- их строения,
- жизненных функций,
- распространения,
- происхождения,
- эволюции [1, с. 88].
Глобальная проблема современности – производство пищи. Быстрый
рост населения земного шара выдвигает задачу максимальной
интенсификации сельскохозяйственного производства:
- повышения урожайности возделываемых культур;
продуктивности животноводства [2, с. 115].
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 [3, с. 70].
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 органи змов [4, с.
120].
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 (3ґ1021 ккал). Образуется
5,8ґ1010 т органического вещества. Выделяется в атмосферу 11,5ґ1010 т
кислорода. Гетеротрофные грибы и бактерии традиционно, как и растения,
являются объектами ботаники [5, с. 102].
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.
- различными отраслями промышленности [6, с. 94].
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 г.г. до н.э.) [7, с. 130].
Они обобщили накопленные сведения о разнообразии растений и их
свойствах, приемах возделывания, размножения и использования,
географическом распространении.
Феофрасту было известно около 600 видов полезных растений, в
число которых входили не только европейские виды, но и завезенные из
восточных стран.
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.
Ранее всего обособилась морфология – наука о внешнем и
внутреннем строении растений. Основной метод морфологии – наблюдение и
сравнение.
В зависимости от величины объекта наблюдения можно проводить
невооруженным глазом – макроскопическая морфология или при помощи
микроскопа – микроско­пическая морфология.
К макроскопической морфологии относится органография – учение
об органах растений; к микроскопической – цитология (учение о клетке),
гистология (учение о тканях), анатомия, изучающая внутреннее строение
растений, и эмбриология (учение об образовании и закономерностях
развития зародыша растений).
Позже выделились следующие разделы:
- систематика, классифицирующая многообразие растительных
организмов;
- география растений, изучающая распределение растений на земном
шаре;
- геоботаника – наука о растительных сообществах;
- экология растений, изучающая их взаимоотношения с окружающей
средой;
- палеоботаника, воссоздающая прежний облик растительности земли
[8, с. 87].
Все науки, отделившиеся от ботаники, изучают различные стороны
жизни растений, также как и частные курсы: микология (наука о грибах),
альгология (наука о водорослях), фитопатология (наука о болезнях растений)
и др.
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.
Вот далеко не полный перечень вопросов, которые рассматриваются
ботаническими науками:
- структура и закономерности роста растений, их отношения с
окружающей средой, закономерности распространения и распределения
отдельных видов и всего растительного покрова на земном шаре;
- происхождение и эволюция царства растений, причины его
разнообразия и классификация;
- запасы в природе хозяйственно ценных растений и пути их
рационального использования;
- разработка научных основ введения в культуру (интродукции)
новых кормовых, лекарственных, плодовых, овощных, технических и других
растений [9, с. 126].
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.

2. Основные этапы развития ботаники

Как стройная система знаний о растениях ботаника оформилась к
XVII—XVIII векам, хотя многие сведения о растениях были известны и
первобытному человеку, так как жизнь его была связана с полезными,
главным образом пищевыми, лекарственными и ядовитыми растениями.
Первыми книгами, в которых растения описывались не только в связи
с их полезностью, были произведения греческих и других учёных-
натуралистов.
Занимаясь растениями как частью природы, философы античного
мира пытались определить их сущность и систематизировать их.
До Аристотеля исследователи интересовались преимущественно
лекарственными и хозяйственно-ценными свойствами растений. Аристотель
(384—322 до н. э.) в пятой книге «Истории животных» упомянул о своём
«Учении о растениях», которое сохранилось только в небольшом числе
фрагментов. Эти фрагменты были собраны и изданы в 1838 году немецким
ботаником Ф. Виммером [10, с. 93].
Из них можно видеть, что Аристотель признавал существование двух
царств в окружающем мире: неодушевленную и живую природу. Растения он
относил к одушевлённой, живой природе. По Аристотелю, растения
обладают низшей ступенью развития души по сравнению с животными и
человеком.
Аристотель отмечал в природе растений и животных некоторые
общие свойства. Он писал, например, что в отношении некоторых обитателей
моря трудно решить, растения это или животные.
Ученика Аристотеля Теофраста (371—286 до н. э.) называют «отцом
ботаники». Ботанические труды Теофраста можно рассматривать как свод в
единую систему познаний практиков сельского хозяйства, медицины и работ
учёных античного мира в этой области. Теофраст был основателем ботаники
как самостоятельной науки: наряду с описанием применения растений в
хозяйстве и медицине он рассматривал теоретические вопросы.
Влияние трудов Теофраста на последующее развитие ботаники в
течение многих столетий было огромным, так как учёные Древнего мира не
поднимались выше него ни в понимании природы растений, ни в описаниях
их форм. В соответствии с современным ему уровнем знаний отдельные
положения Теофраста были наивны и не научны.
Учёные того времени ещё не имели высокой техники исследования,
не было и научных экспериментов. Но при всём этом уровень знаний,
достигнутый «отцом ботаники», был весьма значительным.
Римский натуралист Плиний Старший в своей «Естественной
истории» привёл все известные его современникам сведения о природе; он
упомянул около 1000 видов растений, описав их достаточно точно.
После общего упадка естествознания в Средние века ботаника
начинает вновь интенсивно развиваться в Европе с XVI века. Первоначально
это коснулось лишь систематики и морфологии, но в XVII—XVIII веках
возникают и формируются другие разделы ботаники, в частности, анатомия
растений.
Большим прорывом европейской науки в изучении растений стал
объёмный, хорошо иллюстрированный, труд Франсиско Эрнандеса «История
растений Новой Испании», выполненный по заказу Филиппа II. В книгу
вошли описания более 3000 растений и 500 животных, существовавших на
территории современной Мексики.
В то же самое время, но несколько более краткую работу о растениях
в своём фундаментальном произведении «Общая история дел Новой
Испании» (1576) написал Бернардино де Саагун. Обе книги опирались на
сведения ацтеков об окружающем их мире, а потому могут считаться такими,
которые мало подверглись европейскому влиянию (хотя классификация
растений базировалась на работах Плиния.
В дальнейшем рукопись Саагуна была забыта, но книга Эрнандеса
была неоднократно заимствована другими учёными: Хосе де Акоста, Нардо
Антонио Рекки, Фабио Колонна, Хайме Онорато Помар, Грегорио Лопес,
Федерико Чези, Хуан Барриос, Иоган де Лаэт, Иоан Эусебио Ньеремберг,
Вильям Пизо, Роберт Лавэл, Джон Рэй, Джеймс Ньютон и другие.
В России в XV—XVII веках переводят с греческого, латинского и
европейских языков и переписывают описания лекарственных растений.
Карл Линне́й (швед. Carl Linnaeus, Carl Linné) — известный шведский
естествоиспытатель и врач, создатель единой системы классификации
растительного и животного мира, обобщившей и в значительной степени
упорядочившей биологические знания всего предыдущего периода, что ещё
при жизни принесло ему всемирную известность [11, с. 140].
В 1729 году Линней познакомился с Улофом Цельсием (1670—1756),
профессором теологии, который был увлечённым ботаником. Вскоре он
поселился в доме Цельсия и получил доступ к его обширной библиотеке. В
этом же году Линней написал небольшую работу «Введение в половую
жизнь растений», в которой были изложены основные идеи его будущей
классификации растений, основанной на половых признаках. Эта работа
вызвала большой интерес в академических кругах Уппсалы.
С 1730 года Линней под началом профессора Улофа Рудбека-
младшего приступил к преподаванию как демонстратор в ботаническом саду
университета. Лекции Линнея пользовались большим успехом. В XVIII веке,
положив в основу своей искусственной системы строение цветка, Линней
разбил мир растений на 24 класса. Система Линнея ненадолго пережила
своего создателя, однако значение её в истории ботаники огромно.
Одной из главных заслуг Линнея стало определение понятия
биологического вида, внедрение в активное употребление биноминальной
(бинарной) номенклатуры и установление чёткого соподчинения между
систематическими (таксономическими) категориями.
Генрих Иоганн Непомук фон Кранц (нем. Heinrich Johann Nepomuk
Edler von Crantz — австрийский врач и ботаник, профессор Венского
университета (стал доктором медицины в 1750 году). В 1769 году
опубликовал Classis Cruciformium emendeta [12, с. 108].
XIX век ознаменовался интенсивным развитием естествознания в
целом. Бурное развитие получили и все отрасли ботаники. Решающее
влияние на систематику оказала эволюционная теория Ч. Дарвина.
Характерные черты современного этапа развития ботаники —
стирание граней между отдельными её отраслями и их интеграция. Так, в
систематике растений для характеристики отдельных таксонов всё шире
применяют цитологические, анатомические, эмбриологические и
биохимические методы. Разработка новых методов исследования,
основанных на достижениях физики и химии, позволила решать задачи,
недоступные ранее.
Так, в результате использования электронного микроскопа,
разрешающая сила которого по сравнению с другими оптическими
приборами возросла в сотни раз, были выявлены многие новые детали
строения растительной клетки, что с успехом используется не только в
анатомии, но и в систематике растений.

3. Проблема вымирания видов

Несмотря на то, что вымирание может быть природным результатом
естественного отбора (пример, массовое вымирание видов в голоцене),
однако современный период вымирания уникален. Предыдущие периоды
были вызваны физическими причинами, такими как столкновение с
небесными телами, движение тектонических плит, высокая вулканическая
активность, изменение климата.
Текущий период вымирания вызван людьми и начался
приблизительно 100 000 лет назад с расселением людей по планете. Входя в
контакт с новыми для них экосистемами, которые прежде никогда не
испытывали человеческого присутствия, люди разрушали экологический
баланс, охотясь, разрушая среду обитания и разнося болезни.
Основные причины для беспокойства, связанные с проблемой
вымирания видов:
- исчезновение видов как биологических сущностей — является
важнейшим фактором и как уменьшение богатства природы, и как моральная
проблема для тех, кто верит, что люди обязаны сохранять естественную
окружающую среду;
- дестабилизация экосистем — становится хорошо понятной, когда
звено цепи питания исчезает из экосистемы;
- угроза другим видам — когда один вид исчезает, очень часто
возникают популяционные изменения численности во вторичных видах.
Может возникнуть ситуация, когда экосистема изменится заметно и
необратимо;
- потеря незаменимого генетического материала — каждый вид несёт
уникальный генетический материал в своей ДНК и производит уникальные
химические соединения согласно генетическим инструкциям, заложенным в
них [13, с. 73].
Например, полынь однолетняя — растение, которое является
единственным источником артемизинина, препарата, который почти на 100
процентов эффективен против малярии. Если бы это растение исчезло, то
контроль над малярией (даже сегодня являющейся серьёзным заболеванием)
в беднейших регионах планеты уменьшился бы.
Американский палеонтолог Niles Eldridge (Нильс Элдридж) в 1972
году выдвинул вместе с Стивеном Гулдом теорию прерывистого равновесия,
согласно которой большая часть эволюционных изменений происходит за
небольшие промежутки времени по сравнению с гораздо более длительными
периодами эволюционной стабильности [14, с. 165].
Нильс Элдридж, в частности, немаловажную роль отводит
хозяйственной деятельности человека.
Действительно, чтобы развить сельское хозяйство человек должен по
существу объявить войну сложившимся традиционным экосистемам:
— преобразование земли, с целью производства одних или
нескольких зерновых пищевых культур, в ущерб всем другим изначально
произраставшим разновидностям растений, которые теперь
классифицированы как нежелательные «сорняки»
— уничтожение или резкое ограничение популяции всех животных
(кроме нескольких одомашненных разновидностей), которых теперь
рассматривают в качестве вредителей и паразитов.

4. Перспективы развития современной ботаники

Центральный сибирский ботанический сад СО РАН является центром
интеграции ботанических и экологических исследований в Сибири. В
Институте работают Совет ботанических садов Сибири, Совет по проблемам
ботаники Сибири, Совет по особо охраняемым объектам растительного мира,
Новосибирское отделение Российского ботанического общества.
ЦСБС СО РАН — коллективный член Международного совета
ботанических садов. Сотрудники Института принимают участие в
выполнении международных проектов с США, Италией, Финляндией,
Канадой, Швецией, Китаем, рядом других стран.
Существенное место в деятельности Института занимает работа по
подготовке высококвалифицированных кадров для научных учреждений и
ВУЗов Сибири через аспирантуру и докторантуру.
При Институте функционирует совет по защите кандидатских и
докторских диссертаций по специальностям "Ботаника" и "Экология"
(биологические науки).
Сотрудниками ЦСБС получено более 70 авторских свидетельств и
патентов на изобретения и сорта пищевых, лекарственных, декоративных
растений.
В настоящее время созданы и создаются новые экспозиции:
"Каменистая горка", "Сад непрерывного цветения" (520 видов), "Бонсай"в
открытом грунте (150 выставочных экземпляров) и др.
Дендрарий и лесопарк насчитывают:
- 400 видов,
- 166 форм и гибридов,
- коллекции кормовых растений — 270 видов,
- лекарственных и пряно-ароматических растений — 350 видов,

- редких и исчезающих растений — более 100 видов,
- декоративных растений — 428 видов,
- пищевых растений — 197 видов.
В оранжереях представлено более 3000 видов тропических и
субтропических растений. Имеется гербарий, насчитывающий 550 тысяч
гербарных листов, и семенотека, содержащая семена 1220 видов; большая
коллекция лишайников и грибов.
Результаты фундаментальных и прикладных работ сотрудников
опубликованы более чем в 170 монографиях, многочисленных сборниках,
статьях и др. изданиях. В последние годы изданы: первая для Сибири 14-
томная сводка "Флора Сибири", "Зеленая книга Сибири", "Красные книги"
отдельных регионов Сибири, "Определители растений" Новосибирской и
Кемеровской областей. Издаются журналы: "Сибирский экологический
журнал" и "Растительный мир Азиатской России".

Заключение

Ботаника - одна из первых биологических наук, которая своими
корнями уходит в глубокую древность и возникновение, которой было
связано с насущными практическими потребностями человека
(использование растений в пищу, для изготовления одежды, для лечения,
распознавания полезных и ядовитых растений, выращивания отдельных
растений в культуре). Все дальнейшее развитие ботаники происходило,
прежде всего, под влиянием практических запросов общества.
Современная ботаника – многоотраслевая наука, подразделяющаяся
на частные дисциплины: систематику, которая классифицирует растения на
основе общности строения и происхождения; цитологию – науку о строении
растительной клетки; морфологию – науку о внешнем строении органов
растений и их видоизменениях; анатомию, изучающую строение тканей и
органов растений; физиологию – науку о процессах, протекающих в
растении, закономерностях роста, развития и жизненных отправлений в
зависимости от внешних условий; биохимию, изучающую химические
процессы, происходящие в растительном организме; генетику – науку о
наследственности и изменчивости растений; фитоценологию, исследующую
растительный покров Земли, его видовой состав, структуру, динамику связей
со средой, закономерности распределения и развития растительных
сообществ; флористическую географию – науку о закономерностях
распространения видов растений на Земле.
Важнейшие задачи современной ботаники – изучение строения
растений в единстве с условиями их жизни, изучение их наследственности
для создания новых сортов, повышение их урожайности, устойчивости к
заболеваниям, полеганию и т.п.
Характерные черты современного этапа развития ботаники —
стирание граней между отдельными её отраслями и их интеграция. Так, в
систематике растений для характеристики отдельных таксонов всё шире
применяют цитологические, анатомические, эмбриологические и
биохимические методы.
Разработка новых методов исследования, основанных на
достижениях физики, химии, позволила решать задачи, недоступные ранее.
Так, в результате использования электронного микроскопа,
разрешающая сила которого по сравнению с другими оптическими
приборами возросла в сотни раз, были выявлены многие новые детали
строения растительной клетки, что с успехом используется не только в
анатомии, но и в систематике растений.
Важнейшая задача ботаники — изучение закономерностей развития и
охраны среды обитания человечества — биосферы и прежде всего
растительного мира — фитосферы.

Список использованных источников

1. Андреева И. И., Родман Л. С. Ботаника: Учебник. – 2-е изд.,
перераб. и доп. – М.: КолосС, 2015. – 488 с.
2. Андреев Н. Г., Андреев Л. Н. Основы агрономии и ботаники:
учеб. пособ. для с/х вузов. – М.: Колос, 2016. – 487 с.
3. Анцышкина А. М., Барабанов Е. И., Мостова Л. В. Ботаника:
Руководство по учебной практике для студентов. – М.: Издательство МИА,
2016. – 104 с.
4. Белякова Г. А., Дьяков Ю. Т., Тарасов К. Л. Ботаника: Учебник:
В 4-х т. Том 1 – М.: Издательство «Академия», 2016. – 320 с.
5. Блукет Н. А., Емцев В. Т. Ботаника с основами физиологии
растений и микробиологии. – М. Колос, 2015. – 560 с.
6. Зитте П., Вайлер Э. В., Кадерайт Й. В. Ботаника: Учебник: В 4-х
т. Том 1: Пер. с нем – М.: Издательство «Академия», 2018. – 496 с.
7. Комарницкий Н. А. и др. Ботаника (систематика растений). – 8-е
изд., перераб. – М.: Просвещение, 2015. – 310 с.
8. Рейви П., Эверт Р., Айкхори С. Современная ботаника: В 2-х т.
Т.1: Пер. с англ. – М.: Мир, 2016. – 348 с.
9. Родионова А. С., Скупченко В. Б., Малышева О. Н. Ботаника:
Учебник. – М.: Издательство «Академия», 2018. – 288 с.
10. Родман Л. С. Ботаника: учеб для с/вузов. – М.: Колос, 2015. – 528
с.
11. Тихомиров Ф. К. Ботаника. – М.: Высш. шк., 2018. – 439 с.
12. Тутаюк В. Х. Анатомия и морфология растений. – М.: Высш. шк.,
2016. – 317 с.
13. Хржановский В. Г., Пономаренко С. Ф. Ботаника: Учебник. – 2-е
изд., перераб. и доп. – М.: Агропромиздат, 2017. – 383 с.
14. Якушев В. Т. Ботаника с основами физиологии растений и
микробиологии. – М. Колос, 2016. – 560 с.