Ботаніка Електронний посібник
Головна Анотація Теоретичні відомості Глосарій Список використаних джерел Укладачі	ВСТУП
	Ботаніка як наука про закономірності розвитку, будови і життя рослин. Ботаніка (гр. bоtапе – трава, рослина) – це наука про рослини, їх походження, розвиток, будову, класифікацію, географічне поширення, екологічні та фітоценотичні взаємозалежності. У природі величезна різноманітність рослин (рис. 1): дерева і трави; бактерії та гриби; водорості та папороті; ліани та епіфіти; паразити й автотрофи; гідрофіти і сукуленти; поодинокі рослини і рослинні угруповання. Всі вони є об’єктом вивчення ботаніки. Рис. 1. Різноманіття рослин Ботаніка вивчає не тільки сучасні рослини, а й їх викопні рештки, історію розвитку рослин у минулому, філогенетичні зв'язки між окремими їх групами. Метою ботаніки є виявлення і розкриття основних закономірностей будови й розвитку рослин і рослинних угруповань, їх взаємодії з екологічними факторами; географічного поширення; нагромадження, розподілу органічних речовин і енергії. Пізнання цих закономірностей дає можливість правильно розуміти складні біологічні процеси в природі, захищати і використовувати рослинні ресурси. Інтенсивний розвиток науки і високе технічне оснащення виробництва ставлять перед ботанікою нові завдання: з урахуванням сучасних досягнень, із залученням методів електронної мікроскопії розкрити особливості структурної і функціональної організації клітини та її органел; висвітлити питання походження, будови і розвитку рослинних тканин і органів; вивчити нові розділи і напрями у систематиці, екології, географії рослин на основі досягнень суміжних природничих наук; створити нові перспективні сорти корисних рослин, вивчати особливості будови і життя рослинних угруповань; охороняти рідкісні та зникаючі види рослин; захищати і примножувати рослинні ресурси. Основні етапи розвитку ботаніки, внесок вітчизняних вчених у її розвиток. Наукові знання про рослини виникли із практичної потреби людини в їжі, одязі, лікувальних засобах. Перші письмові згадки про рослини відомі з написів єгипетських гробниць, які належать до III ст. до н. е. Зачатки ботанічних знань знаходимо в працях грецького філософа Аристотеля, який жив у IV ст. до н. е. Багато цінних знань про рослини зібрав учень Аристотеля – Теофраст (320–236 рр. до н. е.). Збереглося шість книг його праці «Причини рослин» і десять книг ботанічної праці «Дослідження про рослини». В епоху середньовіччя природничі науки занепали. Відбувалося нагромадження фактів. З XVI ст. починається швидкий розквіт ботаніки. Цьому сприяли географічні відкриття, які дали доступ вченим до рослинних багатств тропічних країн Азії та Америки. У Європі організовуються ботанічні сади та створюються гербарії (колекції засушених рослин), збільшується кількість описів нових заморських рослин (наприкінці XVI ст. їх кількість становила 6000); зроблено перші спроби класифікації рослин. Винахід мікроскопа дав змогу проникнути у внутрішню будову рослин і закласти основи їх анатомії. В 1665 р. Роберт Гук (1635–1703) вперше запропонував термін «клітина» для відмежованих оболонками комірок. Назва «клітина» збереглася до наших днів, хоч набула нового змісту. В 1675–1679 рр. було опубліковано працю Мальпігі (1626–1694) «Анатомія рослин», а в 1682 р. під такою ж назвою вийшла книга Н. Грю (1641–1712), чим започатковано нову галузь ботаніки – анатомію рослин. Важливу роль у розвитку ботаніки відіграв шведський натураліст Карл Лінней (1707–1778). Він упорядкував нагромаджений ботанічний матеріал, створив штучну систему рослин і ввів бінарну номенклатуру (систему подвійних назв) рослин і тварин та описав понад 10 000 видів. Наприкінці XVІІІ ст. завдяки працям Д. Пріслі, Інгенгауза, Сенеб’є та ін. закладаються основи фізіології рослин. Ці вчені довели, що зелені рослини живляться вуглекислим газом, виділяючи при цьому кисень у навколишнє середовище. В цьому полягає очисна роль зелених рослин. У XIX ст. дослідження фотосинтезу було проведено Н. Соссюром (1767–1845), Ж. Б. Бусенго (1802–1887) і К. А. Тімірязєвим (1843–1920). Їхніми дослідженнями було доведено, що зелена рослина в процесі фотосинтезу в навколишнє середовище виділяє кисень, а під час дихання, подібно до тварин, вбираючи кисень з навколишнього середовища, виділяє вуглекислий газ. Була показана залежність фотосинтезу від інтенсивності та якісного складу світла, роль частини світлового спектра у фотосинтезі. Розвиток фізіології рослин тісно пов’язаний з досягненнями хімії, про що свідчить новий розділ ботаніки – біохімія рослин, яка вивчає хімічні перетворення в рослинах, спираючись на закономірності, відкриті загальною і органічною хімією. Разом з тим зароджується новий розділ у ботаніці – біологічна фізика (біофізика), яка вивчає фізичні закономірності в біологічних явищах. Значну роль у розвитку біології, зокрема й ботаніки, відіграли два великі відкриття: клітинна теорія і еволюційне вчення Ч. Дарвіна. Успіхи в розвитку вчення про клітину в кінці XVIII–XIX ст. були пов’язані з удосконаленням мікроскопа і мікроскопічної техніки. Творцями клітинної теорії організмів були німецькі вчені: ботанік М. Шлейден (1804–1881) і зоолог Т. Шванн (1810–1882). Наступні дослідження клітини пов’язані з іменами видатних природодослідників – Флемінга, Бючлі, Данжара, Левитського, Насона та ін. Проблеми еволюційної теорії детально висвітлено Ч. Дарвіном у праці «Походження видів шляхом природного добору, або збереження сприятливих порід у боротьбі за життя» (1859). Успіху ідеї єдності й розвитку рослинного світу багато сприяли ще до Ч. Дарвіна праці німецького ботаніка В. Гофмейстера (1824–1877), який встановив закономірність чергування поколінь. На її основі він висунув ідею генетичної єдності вищих спорових і насінних рослин. Пізніше ця ідея була остаточно підтверджена працями польського ботаніка Е. Страсбургера (1844–1912). Велика заслуга в ботаніці професора Київського Університету С. Г. Навашина, який вперше відкрив подвійне запліднення у квіткових рослин. Теоретичне обґрунтування спадкової мінливості культурних рослин зробив М. І. Вавилов (1887–1943). Він разом із співробітниками зібрав багатющі колекції культурних рослин світу та їх диких родичів і на цій основі розробив теорію походження і поширення культурних рослин. Значний внесок у розвиток ботаніки внесли вчені України. М. Г. Холодний (рис.2) розробив вчення про фітогормони, природу ауксинів. В. І. Вернадський (рис.2) розвинув вчення про біосферу як глобальну соціоекосистему. Відомий геоботанік Є. М. Лавренко вперше розробив теорію походження, генезису і класифікації степової рослинності. Видатний болотознавець, бріолог і флорист Д. К. Зеров розвинув ідею філогенетичного розвитку рослинного світу. В. М. Любименко вивчав природу хлорофілу та його генетичні зв’язки з каротиноїдами. Ембріолог Я. С. Модилевський дослідив партеногенез квіткових рослин, природу амфіплоїдії та поліплоїдії. Відомий в Україні і світі ліхенолог О. М. Окснер опублікував ґрунтовну двотомну працю «Флора лишайників України». Вперше ембріологію цукрових буряків дослідив професор П. Ф. Оксіюк. Концепцію внутрішньовидової таксономії на рівні географічної раси рослин розробив систематик професор М. В. Клоков. А. О. Сапєгін розробив генетичні основи міжвидової гібридизації сільськогосподарських рослин. Відомий лісотиполог П. С. Погребняк створив школу українських лісотипологів. М. М. Гришко (рис.2) збагатив науку у галузі генетики і селекції конопель і декоративних рослин. Рис. 2. Вітчизняні вчені: 1 – В.І. Вернадський; 2 – М.Г. Холодний; 3 – М.М. Гришко Роль рослин у природі та житті людини. Рослини відіграють надзвичайно важливу роль у природі. У них відбувається такий унікальний процес, як фотосинтез, завдяки якому рослини синтезують органічну речовину з неорганічних сполук – вуглекислого газу і води за допомогою енергії сонячного світла. Зв'язана сонячна енергія в десятки разів перевищує ту, що використовується в промисловості, побуті та для задоволення біологічних потреб людини. Під час фотосинтезу рослини збагачують атмосферу вільним киснем, який забезпечує дихання всіх організмів. Про значення процесу фотосинтезу рослин дуже добре висловився російський вчений К.А. Тімірязєв: "Цей зв'язок між сонцем і зеленим листком приводить нас до найширшого, найузагальненішого уявлення про рослину. У ньому розкривається перед нами космічна роль рослини. Зелений листок, або, вірніше, мікроскопічне зелене зерно хлорофілу, є фокусом, точкою у світовому просторі, в яку з одного кінця прибуває енергія сонця, а з іншого – беруть початок усі прояви життя на Землі. Рослина – посередник між небом і землею". Рослини зв’язують родючі часточки поверхневих шарів ґрунту, запобігаючи їх змиву та ерозії ґрунтів. Розклад та мінералізацію рослинних решток здійснюють бактерії та гриби. Важливе значення рослин і в житті людини, оскільки вони забезпечують всі її біологічні потреби. Все більшого значення набуває використання рослин в народному господарстві. Рослини є джерелом продуктів харчування. Основними зерновими культурами є пшениця, рис, ячмінь, які введені в культуру понад 6 тис. років тому, овочевими – картопля, капуста, морква, буряк, огірки, баклажани тощо. Особливе значення в живленні людини і тварин мають зернобобові культури – горох, соя, квасоля, боби. Велику калорійність має продукт рослинного походження – олія. Основними олійними рослинами є соняшник, ріпак, гірчиця. Людина вирощує багато сортів плодових і ягідних культур (яблуня, виноград, слива, полуниця тощо). В Україні величезні площі займають посіви зернобобових, баштанних, плодоягідних та інших культур. Рослинну сировину використовують також для виробництва фарб, лаків, пластмас. Рослини є цінним джерелом для одержання ліків, вітамінів, прянощів, ефірної олії тощо. Для виготовлення тканин, канатних виробів використовують льон, коноплі, бавовник, джут. Деревина таких рослин, як дуб, бук, граб, ялина, сосна, береза тощо, використовується не тільки як будівельний матеріал, а й у целюлозно-паперовій, лісохімічній промисловості, а також як паливо. Крім того, рослини є прикрасою міст і сіл, дають людині естетичну насолоду. Навколо великих міст та індустріальних районів завдяки використанню культурних і дикорослих рослин створюються техногенні ландшафти, які очищають повітря і збагачують його киснем. Перед людством постає глобальне питання охорони довкілля та збереження рівноваги в природних екосистемах. Розділи ботаніки (рис.3). Протягом тисячоліть рослини були предметом ретельного вивчення. Нагромадження знань про закономірності їх будови та життєдіяльності призвело до виділення в ботаніці окремих розділів, які оформилися у самостійні дисципліни. Рис. 3. Розділи ботаніки Морфологія рослин – розділ ботаніки, який вивчає закономірності виникнення і розвитку зовнішніх ознак рослини та їх органів. Сучасна морфологія має експериментальний характер. Вона вивчає закономірності та зміни в розвитку різних форм рослин, що виникають у процесі культивування. Анатомія рослин – розділ ботаніки, що вивчає внутрішню будову, закономірності формування, розвитку тканин і органів у процесі онтогенезу і філогенезу. Внаслідок поглибленого вивчення анатомії рослин виділилися окремі її підрозділи: фізіологічна анатомія, що вивчає зв'язок між будовою рослин і процесами, які проходять у них; екологічна анатомія – вплив умов середовища на будову рослин; патологічна анатомія – вплив хвороботворних організмів на будову рослин; цитологія – закономірності будови і розвитку клітини та її органел; ембріологія – закономірності утворення і розвитку зародків, спорогенезу, гаметогенезу, морфологію та еволюцію квітки і суцвіття, формування та ультраструктуру спородерми. Фізіологія рослин – досліджує процеси, що відбуваються в рослинному організмі. Фітопатологія – вивчає природу захворювання рослин і розробляє заходи боротьби з ними. Вона ґрунтується на біології розвитку рослин, внутрішньовидовій таксономії сільськогосподарських культур, знаннях реакції рослин на застосування препаратів. Екологія рослин – вивчає закономірності взаємозв'язку між рослиною і навколишнім середовищем. Географія рослин – це розділ ботаніки, що вивчає географічне поширення і розподіл рослин та їх угруповань по окремих регіонах, зонах, континентах, океанах і морях. Фітоценологія (геоботаніка) – це наука, що вивчає фітоценози та їх компоненти, досліджує продуктивність фітоценозів та їх зміни під впливом природних і антропогенних факторів, а також районування і картування рослинності, для чого використовує різноманітні методи наземного дослідження та аерофотозйомки, зокрема і з космічного простору. Палеоботаніка – це розділ ботаніки, який вивчає викопні рослини та їх рештки. Систематика рослин – розділ ботаніки, завданням якого є вивчення різноманітності рослин, класифікація сучасних і вимерлих рослин, встановлення зв'язків спорідненості між окремими групами рослин, розробка таксономічних одиниць та філогенетичних систем. Виявлення і опис рослин мають винятково важливе наукове і практичне значення. На земній кулі росте близько 500 тис., а в Україні – 16 тис. видів рослин. Виділення в ботаніці численних розділів і підрозділів свідчить про всебічне вивчення цією наукою рослинного світу в цілому і рослинного організму зокрема, його властивостей та функцій з метою найповнішого використання рослинної сировини людиною в процесі її життєдіяльності та виробництва. Взаємозв’язок ботаніки та агрономії. Існує тісний зв'язок між ботанікою і агрономією. Розв'язання питання підвищення врожайності сільськогосподарських культур можливе на основі знань морфології, анатомії та екології рослин. Ці знання дають можливість правильно визначити норми і терміни сівби культур, розробити технологію їх вирощування. Ботаніка є основою сільськогосподарської науки та сільськогосподарського виробництва. Без попереднього її вивчення і застосування неможливо правильно розв'язати жодне питання сільськогосподарської науки, оскільки їх спільним об'єктом вивчення є рослинний організм. Запитання і завдання для самоконтролю 1. Що вивчає ботаніка? 2. Які вчені зробили значний внесок у розвиток ботаніки? 3. Які основні розділи ботаніки? Що вони вивчають? 4. Яке значення рослин у природі? 5. Яке значення рослин у житті людини?
		На початок	Наступна тема