Бота́ника ( др.-греч. βοτανικός — «относящийся к растениям», от βοτάνη — « трава , растение ») — наука о растениях , раздел биологии .

Основные этапы развития ботаники

Как целостная 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» ( лат. Historia Animalium ) 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 . Из них можно видеть, что Аристотель признавал существование двух царств в окружающем мире: неодушевлённую 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 ^:13 .

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 ^:13—14 .

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 ^{[ источник не указан 3883 дня ]} европейской науки в изучении растений стал объёмный, хорошо иллюстрированный, труд « » ( 1570 — 1577 ) , 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, , , Джон Рэй , 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. 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» ( лат. Praeludia sponsaliorum plantarum ), 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 .

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.

Предмет исследований

Ботаника охватывает широкий круг проблем: закономерности внешнего и внутреннего строения ( морфология и анатомия ) растений, их систематику, развитие в течение геологического времени (эволюция) и родственные связи ( филогенез ), особенности прошлого и современного распространения по земной поверхности ( география растений ), взаимоотношения со средой ( экология растений ), сложение растительного покрова ( фитоценология , или геоботаника ), возможности и пути хозяйственного использования растений ( ботаническое ресурсоведение , или экономическая ботаника).

По объектам исследования в ботанике выделяют фикологию ( альгологию ) — науку о водорослях, микологию — о грибах, лихенологию — о лишайниках, бриологию — о мхах и др.; изучение микроскопических организмов, преимущественно из мира растений (бактерий, актиномицетов, некоторых грибов и водорослей), выделяют в особую науку — микробиологию . Болезнями растений, вызываемыми вирусами, бактериями и грибами, занимается фитопатология .

Основная ботаническая дисциплина — систематика растений — разделяет многообразие растительного мира на соподчинённые друг другу естественные группы — таксоны ( классификация ), устанавливает рациональную систему их наименований ( номенклатура ) и выясняет родственные ( эволюционные ) взаимоотношения между ними ( филогения ). В прошлом систематика основывалась на внешних морфологических признаках растений и их географическом распространении, теперь же систематики широко используют также признаки внутреннего строения растений, особенности строения растительных клеток, их хромосомного аппарата, а также химический состав и экологические особенности растений. Установление видового состава растений ( флоры ) какой-либо определённой территории обычно называется флористикой , выявление областей распространения (ареалов) отдельных видов, родов и семейств — хорологией ( ). Изучение древесных и кустарниковых растений выделяют в особую дисциплину — дендрологию .

В тесной связи с систематикой находится морфология растений , изучающая форму растений в процессе индивидуального ( онтогенез ) и исторического ( филогенез ) развития. В узком смысле морфология изучает внешнюю форму растений и их частей, в более широком — включает анатомию растений, изучающую их внутреннее строение, эмбриологию , исследующую образование и развитие зародыша, и цитологию , изучающую строение растительной клетки. Некоторые разделы морфологии растений выделяют в особые дисциплины в связи с их прикладным или теоретическим значением: органографию — описание частей и органов растений, палинологию — изучение пыльцы и спор растений, карпологию — описание и классификация плодов, тератологию — изучение аномалий и уродств (терат) в строении растений. Различают сравнительную, эволюционную, экологическую морфологию растений.

Изучением растений в их взаимоотношении со средой обитания занимается ряд отраслей ботаники, иногда объединяемых под общим названием экология растений . В более узком смысле экология изучает влияние на растение среды обитания, а также разнообразные приспособления растений к особенностям этой среды. На земной поверхности растения образуют определённые сообщества, или фитоценозы , повторяющиеся на более или менее значительных территориях (леса, степи, луга, саванны и т. д.). Исследованием этих сообществ занимается отрасль ботаники, называемая в России геоботаникой , или фитоценологией (за рубежом её часто называют фитосоциологией ). В зависимости от объекта исследования в геоботанике выделяют лесоведение, луговедение, тундроведение, болотоведение и т. д. В более широком смысле геоботаника смыкается с учением об экосистемах, или с биогеоценологией , изучающей взаимоотношения между растительным покровом, животным миром, почвой и подстилающими почву горными породами. Этот комплекс называется биогеоценозом .

Распространение отдельных видов растений на поверхности земного шара изучает география растений , а особенности распределения растительного покрова на Земле в зависимости от современных условий и исторического прошлого — ботаническая география.

Наука об ископаемых растениях — палеоботаника , или , имеет первостепенное значение для восстановления истории развития растительного мира. Данные палеоботаники имеют важнейшее значение для решения многих вопросов систематики, морфологии (включая анатомию) и исторической географии растений. Её данными пользуется также геология (историческая геология и стратиграфия ).

Полезные свойства дикорастущих растений и возможности их окультуривания изучаются экономической ботаникой (хозяйственная ботаника, ботаническое ресурсоведение). С экономической ботаникой тесно связана этноботаника — учение об использовании растений различными этническими группами населения земного шара. Важный раздел прикладной ботаники — изучение дикорастущих родичей культурных растений, обладающих ценными свойствами (например, иммунитетом к болезням, засухоустойчивостью и т. д.).

Физиологию растений и биохимию растений не всегда относят к ботанике, поскольку многие физиологические и биохимические процессы, протекающие в растениях, аналогичны или даже тождественны процессам, протекающим в животных организмах, и изучаются сходными методами. Однако биохимия и физиология растений отличаются рядом специфических черт, исключительно или почти исключительно свойственных растениям. Поэтому разграничить физиологию и биохимию растений от собственно ботаники нелегко, тем более, что физиологические и биохимические особенности растений могут рассматриваться как таксономические признаки, следовательно, интересовать систематиков растений. Эти же особенности чрезвычайно важны для понимания проблем экологии и геоботаники, географии растений и ботанической географии, экономической ботаники и т. д. обычно также рассматривается как раздел общей генетики, хотя некоторые главы её (генетика популяций, цитогенетика ) тесно связаны с систематикой, особенно биосистематикой, экологией растений и геоботаникой.

Границы между перечисленными выше разделами ботаники в значительной мере условны, так как их методы нередко перекрещиваются, а данные взаимно используются. Трудно определить место таких наук, как физиологическая анатомия и экологическая физиология, или отделить использование химических особенностей растений в систематике ( ) от сравнительной биохимии растений; наряду с этим процессом идёт и весьма узкая специализация отдельных ботанических разделов.

Ботаника тесно связана со многими другими науками — с геологией через палеоботанику и индикационную геоботанику (использование признаков некоторых растений и их сообществ как индикаторов некоторых полезных ископаемых); с химией — через биохимию и физиологию, экономическую ботанику и фармакогнозию; с почвоведением и физической географией — через экологию и геоботанику; с техническими науками — через экономическую ботанику. Ботаника — естественно-историческая основа сельского и лесного хозяйства, зелёного строительства в городах, курортах и парках, она разрешает многие вопросы пищевой , текстильной , целлюлозно-бумажной , микробиологической , деревообрабатывающей промышленности. Однако важнейшая задача ботаники — изучение закономерностей развития и охраны среды обитания человечества — биосферы и прежде всего растительного мира — .

Ботаническая номенклатура

Помимо принятой в биологии системы классификаций, ботаника, как и другие поднауки биологии, дополнительно разделяет виды на разновидности, подразновидности и формы.

В русской литературе вместо термина ботаническая номенклатура принято употреблять словосочетание «бинарная номенклатура», в зоологической литературе получило распространение словосочетание « биноминальная номенклатура ».

Формирование и пополнение ботанической номенклатуры регламентируется Международным кодексом ботанической номенклатуры .

Методы исследования

Ботаника пользуется как наблюдением, так и сравнительным, историческим и экспериментальным методами, включающими сбор и составление коллекций, наблюдение в природе и на опытных участках, эксперимент в природе и в условиях специализированных лабораторий, математическую обработку полученной информации. Наряду с классическими методами регистрации тех или иных признаков изучаемых растений используется все разнообразие современных химических, физических и кибернетических методов исследования.

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:

1. 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;
2. дестабилизация экосистем — становится хорошо понятной, когда звено цепи питания исчезает из экосистемы;
3. 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;
4. потеря незаменимого генетического материала — каждый вид несёт уникальный генетический материал в своей ДНК и производит уникальные химические соединения согласно генетическим инструкциям, заложенным в них. 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 бо́льшая часть эволюционных изменений происходит за небольшие промежутки времени по сравнению с гораздо более длительными периодами эволюционной стабильности. 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.
  — Niles Eldridge

См. также

Примечания

Литература

• Ботаника // Большая советская энциклопедия : [в 30 т.] / гл. ред. А. М. Прохоров . — 3-е изд. — М. : Советская энциклопедия, 1969—1978.
• Очерки по истории русской ботаники. — М., 1947.
• . // Сост. С. Ю. Липшиц. — Т. 1—4. — М., 1947—1956.
• Базилевская Н. А. и др . Выдающиеся отечественные ботаники. — М.: Гос. учебно-пед. изд-во Мин. просв. РСФСР, 1957.
• Развитие биологии в СССР. — М., 1967. — С. 21—158, 695—709.
• Базилевская Н. А., Белоконь И. П., Щербакова А. А . Краткая история ботаники. — М., 1968.
• Щербакова А. А. История ботаники в России до 60-х гг. XX века (додарвиновский период). — Новосибирск: Наука, 1979. — 368 с. — 3250 экз.
• Möbius М . Geschichte der Botanik. — Jena, 1937.
• Reed Н. S . A short history of the plant sciences. — Waltham (Mass.), 1942.
• Barnhart J. Н. Biographical notes upon botanists, v. 1-3. — Boston, 1966.

Общие работы

• Ботанический атлас / Под ред. Б. К. Шишкина. — М.—Л., 1963.
• Жуковский П. М . Ботаника. — 4-е изд. — М., 1964.
• Ботаника / Под ред. Л. В. Кудряшова. — 7-е изд. — Т. 1. — М., 1966.
• McLoan R. С., Ivimey-Cook W. R . Textbook of theoretical botany. — V. 1—3. — London, 1951—1967. (англ.)
• Sinnott E.-W., Wilson K. S . Botany: principles and problems. — 6 ed. — N. Y., 1963. (англ.)
• Guttenberg Н . Lehrbuch der allgemeinen Botanik. — 6 Aufl. — Berlin, 1963. (нем.)
• Encyclopédie du monde végétal. / Dir. F. Vallardi. — T. 1—3. — Paris, 1964. (фр.)
• Lehrbuch der Botanik für Hochschulen. — 29 Aufl. — Jena, 1967.
• Hill J. B . Botany. — 4 ed. — N. Y., 1967.
• Raven P. H., Evert R. F, Eichhorn S. E. . — М. : Мир, 1990.

Словари и справочники

• Антонов А. А. , Надсон Г. А. // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб. , 1890—1907.
• Викторов Д. П . Краткий словарь ботанических терминов. — 2-е изд. — М.—Л., 1964.
• Font у Quer P . Diccionario de botanica. — Barcelona, 1953. (исп.)
• Usher G . A dictionary of botany. — London, 1966. (англ.)
• Schubert R., Wagner G . Pflanzennamen und botanische Fachwörter. — 4. Aufl. — Radebeul, 1967. (нем.)
• Uphof J. C . The dictionary of economic plants. — 2 ed. — Würzburg, 1968. (англ.)

Библиография

• Лебедев Д. В . Введение в ботаническую литературу СССР. — М.—Л., 1956.
• Левин В. Л . Справочное пособие по библиографии для биологов. — М.— Л., 1960.
• Липшиц С. Ю. Литературные источники по флоре СССР. — Л. : Наука. Ленингр. отд-ние, 1975. — 224 с.
• Fortschritte der Botanik. — Bd. 1—, Berlin, 1932— (ежегодные обзоры мировой ботанической литературы) (нем.) .

Ссылки