Министерство образования и науки
РФ
Федеральное
агентство по образованию
Марийский
Государственный Технический Университет
Кафедра
Садово- паркового Строительства и ландшафтного
дизайна
Предмет и задачи физиологии растений
Выполнила: ст-т гр. ЛХ-21
Тезикова Екатерина
Проверил:Воскресенский В.С.
Йошкар-Ола
2011
Оглавление
Физиология
растений 3
Задачи
физиологии растений 3
Направления
исследований физиологии растений 3
история
науки 3
Физиология
растений, биологическая наука, изучающая общие
закономерности жизнедеятельности растительных
организмов. Физиология растений изучает
процессы поглощения растительными организмами
минеральных веществ и воды, процессы
роста и развития, цветения и плодоношения,
корневого (минерального) и воздушного
(фотосинтез) питания, дыхания, биосинтеза
и накопления различных веществ, совокупность
которых обеспечивает способность растения
строить своё тело и воспроизводить себя
в потомстве. Раскрывая зависимость жизненных
процессов от внешних условий, Физиология
растений создаёт теоретическую основу
приёмов и методов повышения общей продуктивности
растительных организмов, питательной
ценности, технологического качества
их тканей и органов. Физиологические
исследования служат научной основой
рационального размещения растений в
почвенно-климатических условиях, наиболее
полно соответствующих их потребностям.
Задачи физиологии
растений
Изучение
закономерностей жизнедеятельности
растений.
Разработка
теоретических основ получения
максимальных урожаев сельскохозяйственных
культур.
Разработка
установок для осуществления
процессов фотосинтеза в искусственных
условиях.
Направления исследований
физиологии растений
Фотосинтез
Дыхание
растений
Водный
режим растений
Минеральное
питание растений
Транспорт
веществ в растении
Рост
и развитие растений
Фитоэнзимология
— изучение ферментов растений
Фитогормонология
— изучение фитогормонов
Раздражимость
растений
Экология
растений
Круг
вопросов, составляющих предмет
Физиология растений, во многом
определяется специфическими особенностями
её объекта – зелёного растения.
Зелёные растения отличаются от всех других
форм живых существ способностью использовать
в качестве источника энергии солнечный
свет и преобразовывать его энергию в
химическую (свободную) энергию органических
соединений, т. е. осуществлять процесс
фотосинтеза. Благодаря этому зелёные
растения способны использовать для своего
питания неорганические соединения, лишённые
существенных запасов легко мобилизуемой
свободной энергии. В процессе фотосинтеза
растения обогащают энергией поглощаемые
ими и преобразуемые минеральные соединения,
синтезируют различные богатые энергией
органические вещества и тем самым создают
основную базу пищи и энергии для существования
всех прочих форм жизни на Земле. В этом
состоит принципиальное отличие зелёных
растений от животных и др. бесхлорофилльных
организмов (грибы, бактерии), для существования
которых необходимы готовые органические
соединения. Специфические свойства растений
тесно связаны с особенностями их общей
анатомо-морфологической структуры. В
отличие от животных, для которых характерно
«компактное» строение, растительные
организмы, как правило, обладают значительно
большей поверхностью благодаря ветвлению
как надземных, так и подземных органов.
Это позволяет растению взаимодействовать
с большими объёмами почвы и воздуха как
источниками питания. Кроме того, у растения
на протяжении почти всей жизни не прекращается
рост, т.к. наряду со старыми имеются молодые
ткани (меристемы), сохраняющие способность
к образованию новых клеток. Другая специфическая
особенность зелёных растений – отсутствие
у них постоянной внутренней среды: температура
тканей, содержание в них кислорода, углекислого
газа и др. параметры могут меняться. В
силу этого приспособление растений к
изменяющимся условиям внешней среды
(адаптация) осуществляется принципиально
иным путём, чем у животных.
история науки
Физиология
растений распадается на 3 отдела,
или главы:
физиология
процессов питания
физиология
роста и процессов движения
вообще
физиология
процессов размножения
В
первой из этих глав трактуется
о питании растений в самом
широком смысле этого слова;
здесь рассматривается не только
принятие пищи извне, усвоение
растением углерода, азота, кислорода
и других химических элементов,
превращение их в сложные органические
соединения (ассимиляция), одним словом,
процессы накопления органического вещества,
но так же и противоположные этим процессам
явления разрушения органической субстанции
— процессы дыхания, брожения и тому подобное
здесь же находит место изложение явлений
передвижения внутри растения как твердых
и жидких (сырая пища и уже готовый пластический
материал, годный для постройки органов
и тканей), так и газообразных веществ.
В физиологии роста и процессов движения
вообще, прежде всего рассматриваются
движения, обусловливаемые ростом, особенно
зависимость их от внешних и внутренних
условий, далее излагается учение о своеобразных
изгибах при росте, происходящих под влиянием
внешних деятелей (учение о тропизмах),
наконец, разбираются движения, не зависимые
от роста, обусловливаемые частью внешними
факторами, частью внутренними, по большей
части еще мало разгаданными. Что касается
до физиологии процессов размножения,
то, собственно говоря, с физиологической
точки зрения процессы эти едва известны
выяснение физиологической (физико-химической)
сути размножения, особенно полового,
принадлежит еще будущему.
Существует и другое деление
физиологии растений — на физическую
и химическую, прямо вытекающее
из воззрения на физиологию, как
на физику и химию растительного
организма. Такое деление менее
удобно. Свести все жизненные
процессы к более простым и
основным физико-химическим явлениям
— вот цель, которую поставила
себе современная физиология. В
этом направлении многое уже
сделано, но нужно сознаться,
что и теперь существует еще
немало жизненных явлений и
притом основных и общих, физико-химическая
основа которых пока совершенно
неизвестна (например раздражительность
протоплазмы). Находясь в близкой
связи с физикой и химией, физиология
в то же время широко пользуется
и данными гистологии.
По своему методу, физиология
растений, как и физиология животных
— наука преимущественно экспериментальная
(опытная). Хотя наблюдение при
физиологических исследованиях
и не игнорируется (оно успело
уже, со свой стороны, доставить
несколько важных указаний), но
лишь путем рационально и точно
поставленных опытов удается
разобраться среди массы сплетающихся
между собою жизненных процессов.
К физиологии растений близки
две другие ботанические дисциплины
(отделы ботаники): биология и
патология растений. Первая из
них рассматривает, с одной
стороны, жизнь отдельных растений
в последовательные стадии их
развития, а с другой стороны,
изучает отношение жизни растения
к жизни окружающей его природы.
Вторая дисциплина имеет предметом
изучение болезненных процессов,
протекающих в растении, равно
как и тех изменений, которые
возникают в растительном организме
под влиянием ненормальных жизненных
условий. Загадочные, глубоко таинственные
явления растительной жизни обратили
на себя внимание уже в глубокой
древности. Поставленный в роковую
зависимость от растительного
мира, человек с незапамятных
времен должен был следить
за жизнью растений, всматриваться
в нее, одним словом, так или
иначе изучать ее. Таким образом
накопилось много сведений, но
сведений случайных, отрывочных,
часто взаимно противоречивых, говоря
коротко — совершенно ненаучных.
Но уже в Греции, в блестящую
пору развития научной мысли,
Теофраст (Theophrastos Eresios, 371-286 г. до Р.
X.), талантливейший ученик Аристотеля,
справедливо считаемый отцом
ботаники, наметил со свойственной
ему прозорливостью главнейшие
проблемы научной растительной
физиологии. Чем отличаются растения
от животных? Какие органы существуют
у растений? В чем состоит деятельность
корня, стебля, листьев, плодов? Почему
растения заболевают? Какое влияние
оказывают на растительный мир
тепло и холод, влажность и
сухость, почва и климат? Может
ли растение возникать само
собой (произвольно зарождаться)?
Может ли один вид растений
переходить в другой? Вот вопросы,
которые интересовали пытливый
ум Теофраста; по большей части
это те же вопросы, которые
и теперь еще интересуют натуралистов.
В самой постановке их —
громадная заслуга великого греческого
ботаника. Что же касается до
ответов, то в то время, при
отсутствии нужного фактического
материала, их и нельзя было
дать с надлежащей точностью
и научностью. Прошли века. Блестящие
идеи греческих натуралистов
были забыты. Они затерялись и
заглохли среди туманного мистицизма
и запутанной схоластики средних
веков. Только в XV столетии, в
эпоху всеобщего оживления и
возрождения, человечество снова
доросло до понимания произведений
античной мысли, а затем и
само пошло вперед — сначала
медленно, а потом все быстрее
и быстрее. Во второй половине
XVII столетия, когда зародилась, между
прочим, и микроскопическая анатомия растений,
стали появляться и первые научные расследования
жизни растений.
Всю историю физиологии растений
с этого времени и до 1860 г., следуя
Ю. Саксу, мы разобьем на 4 периода.
Новейшая история с 1860 года
составит 5-й период.
I период характеризуется началом
деятельности некоторых выдающихся
естественно-научных обществ и
академий, на страницах периодических
изданий которых появились первые
труды по физиологии растений.
Так, Лондонское королевское общество
(Royal society) обнародовало исследования
Мальпиги и Грю, важные и
для гистологии и для физиологии,
а немецкая Academia naturae curiosorum — замечательные
опыты Камерариуса (Camerarius, 1665-1721),
с очевидностью доказывающие
существование полов у растений
и значение цветения, как оплодотворяющего
мужского элемента. Этому периоду
принадлежат, кроме того, наблюдения
Рея (Ray) над влиянием света
на окраску растений и теория
Мальпиги, рассматривающая листья,
как органы питания. Но с
особенным интересом и успехом
в эту эпоху, эпоху блестящих
открытий Ньютона и всеобщего
увлечения механическими проблемами,
занимались приложением механики
к уяснению жизненных процессов.
В этом именно духе написаны
Хельсом (Hales, 1677-1761) его "Statical essays"
— замечательные исследования
над движением соков в растении.
Этой книгой вместе с тем
и заканчивается первый период
истории физиологии; после 1727 года
в науке наступает довольно
продолжительное затишье.
II период. Исследования Дю-Гамеля (Du
Hamel, "Physique des arbres", 1758 г.) открывают
новый период, богатый многими
весьма капитальными приобретениями.
Учение о полах у растений
подверглось основательной обработке
со стороны Кёльрейтера (Коеlreuter,
1733-1806). Кёльрейтер первый искусственно
получил помеси растений и
первый указал на замечательную
роль насекомых при опылении
цветов. Последний вопрос еще
полнее был исследован Конрадом
Шпренгелем (Konrad Sprengel, 1750-1816); к сожалению,
удивительные результаты, полученные
им, были встречены современниками
с большим недоверием, а с течением
времени их и совсем позабыли;
лишь много лет спустя, когда
они были воскрешены из забвения
знаменитым Чарльзом Дарвином, их
оценили по достоинству. Не
менее значительные успехи сделала
и физиология питания. Новая
химия, только что зародившаяся тогда,
дала ей возможность точнее и рациональнее
поставить опыты, а это сразу увеличило
ценность результата. В конце XVIII столетия
бельгиец Ингенхуз (Ingen-Houss, 1730- 99) и англичанин
Пристлей (Priestley) открыли замечательное
соотношение между жизнью животных и растений;
они показали, что выдыхаемая животными
угольная кислота (СО 2) поглощается растениями,
взамен которой растения выделяют при
свете кислород — газ, необходимый для
животных; им удалось, кроме того, показать,
что растениям не чужд и противоположный
процесс, т. е. поглощение кислорода и выделение
угольной кислоты, процесс, совершенно
аналогичный дыханию животных. Результаты
этих ученых были подтверждены и дополнены
Теодором Соссюром (1804; Theodor de-Saussure, 1767-1845),
выяснившим точнее отношение растений
к свету и угольной кислоте воздуха. Тот
же Т. Соссюр показал, что зола растений
является не случайной, ненужной частью
организма, а наоборот необходимым питательным
веществом, поглощаемым растением из почвы
при помощи корней. Заслуги Соссюра в этом
отношении весьма велики, и по справедливости
его должно считать основателем физиологии
питания. Почти одновременно с Соссюром
физиологическими исследованиями занимался
также Сенебье; ему мы обязаны изучением
влияния света на рост и на зеленую окраску
растений. К этому же времени, богатому
идеями и открытиями, относятся, наконец,
и работы Найта (Knight, 1806), показавшего при
помощи весьма остроумных опытов, что
различие в направлении растущих стебля
и корня обусловлено влиянием силы тяжести.