Биология. Растения биология
Биология растений. Биология
Введение: место биологии растений в системе биологических наук и ее роль в решении глобальных задач человечества
 |
Биологию часто называют наукой 21 века. И действительно, ϶ᴛᴏ один из самых быстро развивающихся разделов современною естествознания.
В случае если многие важные математические закономерности были известны еще в античном мире, а наиболее бурный европейский период в развитии математики, связанный с работами К. Гаусса и Л. Эйлера, приходится на 18 и середину 19 в., если важнейшие открытия в области физики и химии (расщепление атомного ядра, создание квантовой теории, работы Д.И. Менделеева и А.И. Бутлерова) сделаны на рубеже 19 и 20 вв. либо в самом начале 20 в., то открытия, резко изменившие облик современной биологии, а именно расшифровка структуры ДНК, генетического кода, механизма биосинтеза белка и регуляции активности гена, сделаны уже во второй половине 20 в., причем данные открытия оказались настолько важны, что полностью изменили облик всех разделов биологии, в т.ч. и биологии растений.
Длительное время, вплоть до середины 19 в., биология растений, или ботаника, была в основном описательной наукой. Усилия ученых-ботаников были сосредоточены в основном на описании строения и классификации растений, но открытия середины 20 в. в области биохимии и молекулярной биологии, а также развитие генетических и экологических представлений превратили биологию растений из чисто описательной науки в один из интереснейших разделов современной биологии.
С развитием биологии растений связано решение таких глобальных задач, как обеспечение человечества продуктами питания, сырьем и энергией, решение стоящих перед человечеством экологических проблем и вопросов, связанных с охраной здоровья человека. От понимания жизни растений и разработки научно обоснованных путей их рационального использования зависит в настоящее время не только экономическое процветание, но, возможно, и само существование человечества на Земле.
Подчеркивая роль фотосинтезирующих организмов в жизни Земли, К.А. Тимирязев повествовал, что фотосинтез «϶ᴛᴏ процесс, от кᴏᴛᴏᴩого в конечной инстанции зависят все проявления жизни на нашей планете».
Растения будут не только основой жизни на Земле, но и фундаментом человеческой цивилизации. Как известно, первыми занятиями древнею человека были охота и собирательство. При относительно низкой численности населения и богатых охотничьих угодьях охотничьи племена могли процветать, однако достичь высокого уровня культуры они не смогли, поскольку охота и собирательство славили человека в исключительную зависимость от сил природы. Подняться над силами природы, обеспечив себя относительно стабильным источником питания, человек сумел исключительно с появлением домашних животных и культурных растений, причем ведущую роль в развитии человеческой цивилизации сыграло именно «приручение» растений.
В случае если мы представим себе скотоводческое племя, в воображении невольно возникают стада домашних животных, волоки или нарты с поклажей, временные жилища — палатки или юрты, покрытые шкурами и относительно примитивные орудия труда (каменные ножи и топоры, костяные крючки и иглы). Такой была культура неолита, сохранившаяся практически неизменной в течение тысячелетий, вплоть до 19-20 вв. у народов Крайнего Севера, Африки, Южной Америки. Отдельные черты ϶ᴛᴏй культуры можно и сейчас наблюдать у скотоводов Крайнего Севера, Монголии и Средней Азии. Необходимость постоянно кочевать в поисках пастбищ для животных не позволяет скотоводческим племенам подняться на более высокий уровень цивилизации, поскольку препятствует развитию ремесел, основанных на сложных длительных технологиях.
Развитие цивилизации в современном понимании ϶ᴛᴏго слова, начинается только с возникновением земледелия. У земледельческих племен рядом с возделанными нолями возникают деревни — места постоянного поселения с жилищами, в кᴏᴛᴏᴩых можно жить годами, а иногда и столетиями. Стоит отметить, что оседлый образ жизни создает возможность создания таких сложных и длительных технологических процессов, как выплавка и обработка металлов, гончарное производство, ткачество.
Земледелие концентрирует огромные массы населения в местах с особенно плодородной почвой, где ноля из года в год удобряются за счет разлива рек — в долине Нила, в Междуречье между Тигром и Евфратом, в долинах Инда и Ганга, Янцзы и Хуанхэ. Так возникают цивилизации Древнею Египта, Междуречья (Не стоит забывать, что вавилон, Ассирия), Древней Индии и Ки тая, в кᴏᴛᴏᴩых впервые побудет государство, а вместе с ними чиновники и армия, дворцы и храмы, ремесла, науки и искусства.
Египетские пирамиды и греческий Парфенон, древнеримский Колизей и средневековый замок на горе, рабы и рабовладельцы, искусство Возрождения и ракеты, поднимающиеся в космос, тирания и демократия, войны и революции — все взлеты и падения человечества, связанные с развитием цивилизации, в конечном счете вырастают из маленького «прирученного» древним земледельцем зерна.
Порою кажется, что в настоящее время значение сельского хозяйства в развитии человечества уменьшилось. Первенство на мировой арене занимают страны с высоким уровнем промышленного развития, а страны, специализирующиеся на производстве сельскохозяйственной продукциитрадиционно отстают в ϲʙᴏем развитии. При этом и сейчас умение решать проблемы, связанные с обеспечением населения продуктами питания, будет одним из важнейших элементов независимой политики и высокого престижа государства на международной арене. Так, Соединенные Штаты Америки не только одна из самых промышленно развитых стран в мире, но и крупнейший поставщик на мировой рынок зерна и других продуктов сельского хозяйства. При всем этом недостаточное производство продуктов питания отрицательно сказывается на международном престиже страны, ее внутренней и международной политике, что особенно остро пробудет в сложной международной обстановке, в условиях социальных потрясений: голод после Первой мировой войны в Германии, ощутимая нехватка продовольствия во время Первой и Второй мировой войны в Великобритании и, наконец, ощутимая нехватка продовольствия во время Первой и Второй мировых войн, голод в период гражданской войны и коллективизации и постоянные, обостряющие социальную напряженность проблемы с сельским хозяйством в России.
Низкий уровень развития сельскою хозяйства и постоянный дефицит продуктов питания может поставить страну буквально в рабскую зависимость от поставщиков продовольствия и импортеров производимого в стране сырья. Ярким примером подобной ситуации будет Боливия. Колебания цен на олово на рынках США неоднократно ставили эту страну на грань экономической катастрофы.
Обеспечение населения продуктами питания — одна из сложнейших задач, стоящих перед всем человечеством. В связи с данным колоссальные усилия генетиков и селекционеров во всем мире направлены на получение новых высокоурожайных сортов сельскохозяйственных растений, устойчивых к воздействию неблагоприятных факторов окружающей среды. Стоит отметить, что особое внимание уделяется селекции зерновых культур, особенно пшеницы. Внедрение новых высокоурожайных сортов сельскохозяйственных растений (в первую очередь короткостебельной мексиканской пшеницы) и новейших методов агротехники, получившее название «зеленой революции», позволило существенно снизить остроту продовольственной проблемы в целом ряде развивающихся стран, в первую очередь в Индии, Китае и Пакистане.
Помимо продовольственного, человечеству в самое ближайшее время угрожает и энергетический кризис. Запасы минерального сырья, в первую очередь нефти и газа, ограничены и близки к истощению. При всем этом растения путем фотосинтеза производят ежегодно огромное количество органического вещества, кᴏᴛᴏᴩое в будущем человечество сможет использовать в качестве энергетического сырья. Подобный эксперимент уже проводится в Бразилии, где из отходов сахарного тростника в промышленных масштабах получают спирт, кᴏᴛᴏᴩый используется как топливо для автомобилей. Преимуществом использования спирта в качестве топлива будет не только экономия нефтепродуктов, но и его полная экологическая безопасность, поскольку в отличие от нефтепродуктов, образующих при сгорании множество ядовитых, в т.ч. и канцерогенных (вызывающих развитие злокачественных опухолей) веществ, спирт при сгорании полностью распадается на углекислый газ и воду.
Возможно, в недалеком будущем одним из важнейших источников энергии для всего человечества станет управляемый процесс фотосинтеза, кᴏᴛᴏᴩый интенсивно изучается в ведущих биологических лабораториях мира. В процессе фотосинтеза растения используют около 1% энергии падающего на них света. При этом существует принципиальная возможность с помощью методов генной и белковой инженерии сделать фотосинтез более эффективным, повысить его коэффициент полезного действия. Достаточно научиться управлять процессом фотолиза — распада воды на кислород и водород под действием солнечного света и человечество будет обеспечено прекрасным, экологически чистым водородным топливом.
Не стоит забывать, что важное значение в жизни современного человечества имеет и использование леса. Дерево — прекрасный строительный материал и сырье для производства бумаги, а продукты переработки древесины могут быть использованы в химической и фармацевтической промышленности. В странах Северной Европы отработана технология культивирования деревьев на специальных плантациях, что позволяет повысить эффективность и экономичность заготовки древесины, не разрушая при ϶ᴛᴏм естественных лесов.
Не стоит забывать, что важная роль в решении проблем, связанных с сохранением здоровья населения, принадлежит лекарственным растениям. С древнейших времен человек изучал, собирал и использовал лекарственные растения. Сотни лекарственных растений приме- мяли уже в Древнем Египте и Не стоит забывать, что вавилоне. Интерес к их использованию в последнее время постоянно повышается, что связано с более мягким, избирательным действием лекарственных растений (в сравнении с химическими препаратами) на организм человека и способностью многих из них стимулировать защитные силы организма, в первую очередь иммунную и эндокринную системы.
Прогресс современной биологии растений во многом связан с использованием новейших методов генной и клеточной инженерии. В телевизионной рекламе одно время час то демонстрировали очень интересный рекламный ролик про «бесконечно вкусный апельсин», от кᴏᴛᴏᴩого постоянно отрезают дольки, но он, тем не менее продолжает бесконечно расти.
В подобной картине в принципе нет ничего невозможного. Современные методы клеточной инженерии позволяют выращивать культуры растительных клеток (например, клеток мякоти апельсина) из одной-единственной клетки исходного растения на искусственных питательных средах, в т.ч. и в непрерывном режиме, когда клетки можно постоянно отбирать и использовать, а они будут продолжать расти и размножаться. Разумеется, апельсины подобным образом не выращивают, поскольку получение их таким способом пока еще слишком дорого, но биомассу корня женьшеня для нужд фармацевтической промышленности получают именно таким методом. А ведь совсем недавно, еще в начале 20 в., корень женьшеня ценился значительно дороже золота, и на его поиски охотники на годы уходили в тайгу.
Культивирование отдельных растительных клеток, искусственное проращивание пыльцевых зерен с целью получения гомозиготных растений, искусственное соединение хромосом от нескольких, иногда очень отдаленных, родительских форм в одном ядре и, наконец, встраивание в геном растения отдельных генов других организмов, например бактерий, кодирующих полезные для человека признаки, — все данные методы генной и клеточной инженерии позволяют резко (в 2-3 раза) сократить время получения новых сортов культурных растений и создавать растения с новыми, неожиданными ϲʙᴏйствами, кᴏᴛᴏᴩые невозможно получить методами классической селекции. В задачи клеточной инженерии входит и получение здоровых «безвирусных» клонов растений.
И наконец, без знания биологии растений и экологии растительных сообществ невозможно решение стоящих перед человечеством экологических проблем. Хищническая вырубка лесов и безграмотное ведение сельскохозяйственных работ приводят к засолению, эрозии почвы и опустыниванию. Применение на огромных площадях инсектицидов, гербицидов и других агрохимикатов угрожает человечеству такими катастрофическими для всей Земли последствиями, как нарушение водного и кислородного баланса, разрушение озонового экрана, глобальное опустынивание и, наконец, разрушение генетического фонда человечества, сопровождающееся ростом онкологических и наследственных заболеваний.
Разрушение естественных растительных сообществ часто необратимо. Так, вырубка тропических лесов для создания плантаций сельскохозяйственных культур (например, бананов) позволяет эксплуатировать землю в течение всего 5-6 лет, после чего на истощенной земле не могут расти не только культурные, но и многие дикие растения. Влажный тропический лес на вырубке не восстанавливается.
Уничтожение растительных сообществ влечет за собой и гибель населяющих их животных. Так, реликтовые эвкалиптовые леса Австралии, несмотря на все протесты защитников природы, продолжают вырубать. Уникальный животный мир эвкалиптовых лесов гибнет. Под угрозой исчезновения находи тся, в частности, сумчатый медведь коала.
Выход из экологического кризиса — задача не только отдельных стран и регионов мира, ϶ᴛᴏ задача всего человечества. Без серьезных усилий политиков и экономистов решение экологических проблем невозможно, но обосновать данные решения призвана научная экология, в первую очередь экология растений.
Исходя из всего выше сказанного, мы приходим к выводу, что биология растений будет неотъемлемой частью грандиозного здания современной биологии. С ее развитием связано решение важнейших задач человечества. Знание основ биологии растений крайне важно каждому члену общества, прежде всего специалистам биологического профиля — врачам, микробиологам, фармакологам, генетикам, агрономам, ветеринарам и др.
xn--80aatn3b3a4e.xn--p1ai
Ботаника | Биология
Ботаника — это наука, которая занимается изучением растений. Она является разделом более обширной науки биологии, которая изучает все живые организмы на Земле. Предметом изучения ботаники являются внешнее и внутреннее строение растений, их жизнедеятельность на различных уровнях (клеточном, организменном и др.), эволюция, систематика, условия произрастания, зависимость растений от экологии, их роль в жизни человека и многое другое. Другими словами, ботаника является комплексной дисциплиной, состоящей из подразделов.
Ботаника достаточно древняя наука. Жизнь человека сильно зависит от растений, и, следовательно, он с древних времен интересовался особенностями их роста и развития. Еще в Древней Греции свой вклад в ботанику внес Аристотель, но куда больше — его ученик Теофраст. В средние века ботаника, как и другие науки, почти не развивалась. Ее новый расцвет начался в XVI-XVII веках. Посещение европейцами различных континентов привело к накоплению обширных сведений о живой природе. Описание организмов, систематизация знаний стали актуальными. Кроме того, появляются технические средства (микроскопы), позволяющие изучать внутреннее строение растений и процессы их жизнедеятельности.
Раньше к предмету изучения ботаники относили не только растения, но и грибы. Однако позже их выделили в отдельное царство, а науку, которая их изучает, назвали микологией. Грибы отличаются от растений прежде всего своей неспособность к фотосинтезу. В то же время грибы, как и растения, ведут прикрепленный образ жизни и растут в течение всей жизни. Именно поэтому у ботаников всегда было желание относить их к растениям.
В живой природе встречаются весьма уникальные организмы, отнести которые к тому или иному царству живого затруднительно. Примером таких организмов являются лишайники. Можно сказать, что они представляют собой тесный симбиоз гриба и одноклеточных водорослей или симбиоз гриба и синезеленых бактерий. Какая наука должна заниматься их изучением? Их изучает лихенология. Однако она является разделом ботаники. Таким образом, из-за сложности живого мира ученым приходится допускать ряд условностей.
На сегодняшний день на Земле произрастает и обитает более 300 тысяч видов растений (иногда их количество оценивают до 500 тысяч). Разнообразие растений огромно. Это одноклеточные и многоклеточные формы с более простым или сложным внутренним строением, отличающиеся по местам обитания, способам размножения, жизненным формам. К современным растениям относят водоросли, мхи, хвощи, плауны, папоротники, голосеменные и цветковые растения. Систематика растений сложна, долго формировалась и однозначно не сформирована до сих пор. Некоторые группы выделяют то в один таксон, то в другой. В современной ботанике большую роль играют генетические методы изучения родства растений, их эволюции. Это ведет к пересмотру ранее закрепившейся систематики и классификации, а, значит, изменению разделов ботаники.
До сих пор обычно деление растений на низшие и высшие. К низшим растениям относят водоросли, так как их тело не имеет органов и тканей и представлено талломом. Водоросли изучает наука альгология, которая является разделом ботаники.
Несмотря на разнообразие растений, у всех их есть общие признаки. Именно совокупность этих признаков позволяет отнести тот или иной организм к растениям. Но каждый отдельный признак может присутствовать у других групп организмов, которые не являются предметом изучения ботаники. Даже фотосинтез, которой является основным характерным признаком растений, наблюдается также у синезеленых водорослей, которые относятся к бактериям, т. е. прокариотам (их клетки не имеют ядер). Однако пара признаков — наличие в клетках ядра и способность к фотосинтезу — уже позволяют однозначно относить организм к растениям.
Ботаника изучает не только отдельные систематические группы растений и их жизнедеятельность, но и значение растительного мира. Роль растений для планеты огромна. Они создают органическое вещество, условия обитания для других организмов, изменили состав атмосферы. Хотя растения не являются первыми организмами на Земле, именно их появление способствовало развитию царства животных.
biology.su
Тест по биологии «Растения»
Биология — наука изучающая...
живую и неживую природу
живую природу
жизнь растений
Наука о жизни, о живых организмах, обитающих на Земле.
Строение растений изучает наука...
экология
фенология
ботаника
Комплекс наук о растениях: классификация, историческое развитие, морфология (внешнее строение), анатомия (внутреннее строение), физиология, экология и другие.
Цветковые растения относят к...
царству растений и ядерным живым организмам
царству грибов
доядерным живым организмам
Цветковые или покрытосеменные растения, все клетки которых имеют обособленное ядро.
Организм растения состоит из органов...
корня и стебля
цветка и стебля
корня и побега
Организм цветкового растения состоит из корня и побега, включающего в себя стебель с листьями и почками.
Побегом называют...
часть стебля
почки и листья
стебель с листьями и почками
Стебель с расположенными на нём листьями и почками.
Цветок — это...
видоизмененный побег
яркий венчик
околоцветник
Цветок — видоизменённый укороченный побег, служащий для семенного размножения. Цветком обычно оканчивается главный или боковой побег.
Назовите главные части цветка?
лепестки и чашечки
пестик и тычинки
цветоножка и цветоложе
Пестик и тычинки — главные части цветка.
Плод образуется из...
тычинки
пестика
завязи пестика
Плод развивается из завязи цветка (пестика) и заключающий семена.
Плодом нельзя назвать...
боб
ягоду
клубень картофеля
Из пазух зачаточных листьев в подземной части стебля отрастают подземные побеги — столоны, которые, утолщаясь на вершинах, дают начало новым клубням (видоизменённым побегам). На концах столонов развиваются клубни, которые, в сущности, не что иное, как вздувшиеся почки, вся масса которых состоит из тонкостенных гранёных клеток, наполненных крахмалом, а наружная часть состоит из тонкослойной пробковой ткани. Клубни созревают в августе — сентябре.
Семя имеет...
только запас питательных веществ
зародыш с запасом питательных веществ
зародышевый стебелёк и почечку с листочками
Семя имеет зародыш с запасными питательными веществами находящимися в особой запасающей ткани — эндосперме.
Плоды и семена имеющие пушистые волоски распространяются...
ветром
водой
саморазбрасыванием
Семена ивы, тополя, осины, покрытые белыми пушистыми волосками, распространяются ветром на большие расстояния. Ветром разносятся на своих «парашютиках» и плодики одуванчика.
Травы отличаются от деревьев и кустарников тем, что имеют...
ствол и ветви
зеленые листья
зеленые сочные стебли
Однолетние и многолетние растения с мягкими или сочными наземными стеблями, которые отмирают при неблагоприятных сезонных изменениях климата.Из пазух зачаточных листьев в подземной части стебля отрастают подземные побеги — столоны, которые, утолщаясь на вершинах, дают начало новым клубням (видоизменённым побегам). На концах столонов развиваются клубни, которые, в сущности, не что иное, как вздувшиеся почки, вся масса которых состоит из тонкостенных гранёных клеток, наполненных крахмалом, а наружная часть состоит из тонкослойной пробковой ткани.
Венчик — это...
совокупность тычинок
совокупность лепестков
совокупность чашелистиков
Совокупность внутренних лепестков цветка покрытосеменных растений составляют венчик. Обычно ярко окрашенная.
Пыльца образуется в...
пыльниках
завязи
тычиночных нитях
Основная часть тычинки, состоящая из двух симметричных половинок. В пыльцевых зёрнах образуются пылинки, служащие для полового воспроизведения.
Растения которые весной произрастают из семени летом цветут дают плоды, а к зиме отмирают называют...
многолетними
двухлетними
однолетними
Растения заканчивающие жизненный цикл в течение одного года. К ним относят большинство зерновых, огородных культур, а также сорные растения.
Следующий вопросПодробный ответ
biouroki.ru
