Понятие ботаники как науки: описание, признаки, цели

Что такое ботаника

Название науки появилось в XVIII веке от немецкого Botanik, заимствованного от древнегреческого βοτανικоς – «относящийся к растениям». Греческое слово было связано с термином βοτаνη, что означает «скот». Общность корней объясняется тем, что трава – это пища для скота.

Растительный мир нашей планеты очень разнообразен. Ученые насчитали и изучили 500 тыс. видов растений, из них 200 тыс. – цветковых.

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

Изучению растительного мира посвящен его труд «Теория растений» или, в других источниках, «Учение о растениях». Полный текст исследования не сохранился. Автор упоминает о нем в своей пятой книге «Historia animalium». Наука располагает лишь отдельными высказываниями великого ученого. Аристотель говорил о наличии двух царств в природе: царства неодушевленной природы и царства живых. Растения он относил к живым, определяя их как низшую ступень развития души. Сравнивая животных и растения, Аристотель писал о сходстве зародыша животного с зародышем растения, различии полов у некоторых растений, об их долговечности и т. д.

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.

Дальнейшее развитие ботаники в античном мире, особенно в Древнем Риме, касалось в основном земледелия и медицины. Древнеримский ученый Плиний Старший (23–79 гг. н.э.) написал первый учебник по ботанике, дошедший до наших дней. В своей «Естественной истории» он описал все известные сведения о природе, упомянул около 1 тыс. видов растений.

В Средние века ботаники как науки не существовало. Интенсивно она начала развиваться в Европе с XVI века.

Франсиско Эрнандес де Толедо

Эрнандес, придворный врач, написал историю растений Новой Испании (1570—1577) по заказу испанского короля Филиппа II. Книга стала итогом семилетнего путешествия по Новой Испании, где врач собирал образцы растений и изучал, как их используют местные лекари. Им было написано 16 томов заметок с зарисовками. Книга стала большим прорывом европейской науки в изучении растений. В нее вошли характеристики более 3 тыс. растений и 500 животных, обитавших на территории современной Мексики. Книга была издана в 1615 году и назвалась «Четыре книги о природе и достоинствах растений и животных Новой Испании с точки зрения их пригодности для медицинских целей».

Английский естествоиспытатель Роберт Гук (1635–1703), работая с микроскопом, увидел, что растения состоят из маленьких ячеек. В 1665 г. он ввел термин «cellula», что на латыни означает «клетка».

Марчелло Мальпиги (1628–1694) и Неемий Грю (1641–1712) положили начало анатомии растений, описав клетки, ткани различных видов и их значение. Оба их труда называются «Анатомия растений».

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.

Его книга «Система природы» классифицирует растения по строению органа размножения. Он выделил 24 класса в зависимости от строения цветка. Одной из главных заслуг Линнея стало определение понятия биологического вида.

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.

Главные труды Линнея: «Введение в половую жизнь растений» (1729) и «Система природы» (1735).

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.