Предмет и задачи ботаники кратко
Обновлено: 02.07.2024
Растительный мир нашей планеты очень разнообразен. Ученые насчитали и изучили 500 тыс. видов растений, из них 200 тыс. – цветковых.
Осторожно! Если преподаватель обнаружит плагиат в работе, не избежать крупных проблем (вплоть до отчисления). Если нет возможности написать самому, закажите тут.
К растениям относятся и одноклеточные водоросли, которые можно рассмотреть только в микроскоп, и гиганты растительного мира – деревья (секвойя), высота которых свыше 100 метров.
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.
Основоположники ботаники
Первые сведения о растениях содержатся в письменных документах Древнего Востока.
Начало ботаники как науки положили древние греки.
Работы Аристотеля
Работы Теофраста
Поскольку ботанические труды Аристотеля не сохранились, отцом ботаники считают ученика Аристотеля Теофраста Парацельса, грека. Он написал несколько книг. В своем 9-томном труде "Естественная история растений" ученый описал и систематизировал около 600 видов. Вначале он рассматривал растения с точки зрения применения их в хозяйстве и медицине. Однако стал основателем ботаники как самостоятельной науки.
Все растения Теофраст разделил на 4 класса: деревья, кустарники, полукустарники и травы. Таким образом положил начало систематике растений, поделил их на дикие и культурные, растения суши и вод, вечнозеленые и листопадные и т.д.
Он установил и основные морфологические понятия: описал физиологию растений и особенности их географического распространения. Выделил две группы: цветущие и никогда не цветущие, понимал различия структуры ствола обычных деревьев и пальм.
Теофраст допускал возможность существования двух полов у растений и догадывался о роли листьев в их питании. Он также предположил, что природа действует по своему предначертанию, а не с целью быть полезной человеку.
Теофраст написал два труда: "История растений" и "Причины растений". Их очень долго комментировали и переиздавали.
В Средние века ботаники как науки не существовало. Интенсивно она начала развиваться в Европе с XVI века.
Франсиско Эрнандес де Толедо
Карл Линней
Известный шведский естествоиспытатель и врач создал единую систему классификации растительного и животного мира. Он разработал свою классификацию, учитывая особенности тычинок и пестика. Простота системы была оценена учеными. Впервые были упорядочены биологические знания всего предыдущего периода. Это принесло Линнею всемирную известность еще при жизни.
Карл Линней изучил более 1500 видов растений и представил миру полное их описание. В названиях до сих пор встречается имя этого исследователя: боярышник Линнея, Мальва Линнея.
Виммер, Христиан Фридрих Генрих
Виммер – немецкий ботаник, работал учителем. В основном изучал флору родной Силезии. Но также интересовался историей ботаники. Изучал античные представления о систематике и в результате издал несколько публикаций о трудах Аристотеля и Теофраста. Работы Виммера: Wimmer, F. Flora von Schlesien. — Breslau, Ratibor und Press, 1840; Wimmer, F. Neue beiträge zur Flora von Schlesien. — Breslau, 1845
Объекты исследования
По объекту исследований выделяют 4 раздела ботаники.
Фикология или алькология
Это наука о водорослях, сложных живых организмах, возраст которых составляет 3 млрд лет. Родоначальником науки считают Карла Линнея. Наука изучает морфологию, биохимию, анатомию, генетику, физиологию, экологию и их географическое распространение. Важное направление – использование водорослей в хозяйственных целях.
Разнообразие водорослей, множество их видов и форм привело к выделению отдельных направлений фикологии: палеоальгология, альгология моря, почвы, а также фитопланктонология.
Микология
Раздел биологии, который занимается изучением грибов и грибков. До ХХ века наука входила в состав ботаники. Ученые описали более 70 тыс. видов грибов. Некоторые ученые считают, что существует около 1,5 млн их видов. Микологию делят на промышленную, сельскохозяйственную, медицинскую и ветеринарную. Промышленная изучает дрожжевые грибы (грибки), которые незаменимы в хлебопечении. Часть грибов является мощным природным лекарством. Наука изучает также использование грибов для переработки отходов.
Лихенология
Лишайниками называют группу живых организмов, тело которых образовано двумя организмами: грибом и водорослью, находящимися в симбиозе. Этот раздел ботаники изучает рост, развитие и размножение лишайников, а также их экологию, использование в быту, медицине и в качестве корма для животных. Ученые изучают и уникальную их особенность – существовать в крайне неблагоприятных природных условиях.
Бриология
Этот раздел ботаники изучает мохообразные растения, их рост, развитие, размножение экологию, использование в быту и медицине.
В гербарии Института биологии Коми находится около 30 тыс. образцов мхов. В настоящее время изучены еще не все их виды. Малоизученными считаются тропические широты и южное полушарие.
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.
Связь с другими науками
Науки, с которыми тесно взаимодействует ботаника: биология, анатомия и физиология, химия, биохимия, фармакология, геология, география, зоология, почвоведение, экология.
Ботаника – основа сельского и лесного хозяйства, озеленения городов и парков Она тесно связана с пищевой, текстильной, целлюлозно-бумажной, деревообрабатывающей промышленностью.
Изучение ботаники – это наблюдение, эксперимент, математическая обработка полученной информации. Все это требует участия других наук. Как всякая наука, ботаника развивается в сотрудничестве с другими науками, число которых растет по мере углубления знаний.
Ботаника — наука о растениях, в наши дни представляет собой большую многоотраслевую науку. Общая задача ее состоит в разноплановом изучении отдельно взятых растений и их совокупностей — растительных сообществ, из которых формируются луга, леса, степи.
Вот далеко не полный перечень вопросов, изучением которых занимаются ботанические науки (морфология, эмбриология, систематика, анатомия, физиология, экология, геоботаника, география растений и др.):
- 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 хозяйственных растений и пути их рационального использования;
- разработка научных основ введения в культуру (интродукция) новых кормовых, лекарственных, плодовых, овощных, технических и других растений.
Задачи ботаники
Одна из первоочередных задач ботаники — разработка научных основ охраны природных и растительных ресурсов. Особенно большое внимание отводится изучению и охране редких и исчезающих растений, занесенных в Красную книгу, поскольку потеря каждого вида — это не только уменьшение разнообразия растений, но и нарушение устойчивости растительного сообщества, сбалансированного в течение многих тысячелетий.
Значение растений в природе, народном хозяйстве и жизни человека определяется их способностью осуществлять процесс фотосинтеза. Без растений невозможно представить жизнь на Земле, так как в процессе фотосинтеза, происходящем в хлоропластах, не только образуются органические вещества из неорганических, но и выделяется поступающий в атмосферу кислород, необходимый для дыхания всех организмов.
Поскольку при этом происходит поглощение углекислого газа, то предотвращается накопление избытка его в атмосфере. Используя для образования органических веществ минеральные соля и воду из почвы, углекислый газ и атмосферный азот из воздуха, растения принимают активное участие в круговороте веществ в природе.
Растительными продуктами питаются другие живые организмы, в том числе и человек. Растения используются человеком в качестве топлива и строительного материала, сырья для различных отраслей промышленности (в том числе — в качестве лекарственного сырья).
Растительный мир Земного шара богат и многообразен, насчитывает более 500тыс. видов. Среди них встречаются мельчайшие микроорганизмы и гигантских размеров деревья. Некоторые виды тропических лиан и морских водорослей достигают 100 и более метров в длину.
БОТА́НИКА (от греч. βοτανιϰή , лат. botanicus – относящийся к растениям), комплекс наук о растениях; один из разделов биологии. Познание мира растений на молекулярном уровне осуществляется биохимией и биофизикой, на клеточно-организменном – цитологией и морфологией (включая анатомию и эмбриологию растений, а также карпологию – учение о плодах и палинологию – учение о пыльце), на популяционно-видовом – репродуктивной биологией (учение о циклах воспроизведения растений). Процессы жизнедеятельности растений на уровне тканей, клеток и внутриклеточных субъединиц, а также механизмы фотосинтеза, дыхание, передвижение веществ исследует физиология. На ценотическом уровне растит. покров изучается геоботаникой, на биотическом – флористикой, географией растительности. Взаимосвязь организмов и среды исследует экология растений. Генетика растений составляет часть соответствующей общебиологич. науки. Синтезом всех наук о растениях является ботанич. систематика, различающая и обозначающая организмы, таксономически классифицирующая многообразие растений не только ныне живущих, но и вымерших (палеоботаника) и позволяющая оценить степень эволюц. родства организмов (филогения). Методологически она сформировалась в процессе изучения высших (сосудистых) растений – цветковых, а также голосеменных, папоротников, хвощей и плаунов. Моховидными, как особой линией эволюции высших растений, занимается бриология. Водоросли изучает альгология, лишайники – лихенология. Ботанич. систематика – единственная из биологич. дисциплин, сохранившая лат. язык для морфологич. описания нового таксона, необходимого для признания законным его науч. названия (ботанич. номенклатура). Различая вымершие виды, палеонтологич. систематика предоставляет богатый материал для реконструкции развития растит. мира, используемый как теорией эволюции, так и геологией, стратиграфией, палеогеографией и палеоклиматологией. Независимым источником синтеза ботанич. знаний (ещё с кон. 19 в.) стала ботаническая география . Учение о происхождении флоры (флорогенетика) анализирует структуру слагающих её пространственно-временных генетических элементов и представляет собой синтез систематики, ботанической географии и палеоботаники.
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.
Читайте также: