Какая ботаническая наука изучает оплодотворение растений

Обновлено: 17.09.2024

Ботаника — это комплексная наука о растениях, рассматривающая их происхождение, развитие, внешнее и внутреннее строение, классификацию, распространение по земной поверхности, а также охрану и экологию.

Ботаника — это раздел науки о растительном покрове поверхности Земли на всех уровнях: клеточном, молекулярном, организменном и популяционном. Соответственно, ботаник — это тот, кто непосредственно все этом изучает.

Ботаника как наука о растениях имеет богатую предысторию. Она зародилась в глубокой древности: в начале использования людьми растений для удовлетворения своих практических потребностей. В числе таких потребностей — еда, лечение, жилье, одежда.

На протяжении долгого периода времени естествоиспытатели только описывали растения: их размеры, специфику отдельных органов, характерную окраску и др. Это так называемый описательный характер ботаники.

Что такое ботаника, какие разделы ботаники существуют, кто такой ботаник и прочие вопросы активно ставились перед исследователями в 17-18 веках, во времена активного формирования ботаники как раздела биологии.

Систематизация растительного мира тесно связана с началом использования сравнительно-описательного метода. С его помощью растения описывались и сравнивались с другими по внешним (морфологическим) признакам.

Экспериментальное направление возникло и стало доминировать с момента изобретения микроскопа, а позже — в ходе развития науки и микроскопической техники.

Современная ботаника — это не просто наука, изучающая растения, и даже не наука, которая изучает классификацию растений.

Современная ботаника — наука, включающая множество отраслей.

Ботаника изучает все, что касается растений, и включает в себя различные разделы. Один из наиболее важных разделов — систематика.

В ботанике выделяют флористику и ботаническую географию. Первая занимается изучением сообществ растений на конкретной территории, а вторая — изучением особенностей распространения растений на планете.

Виды растений

Растения — важный источник биологически активных веществ (в растениях их количество может достигать десяти). Эти вещества непосредственно воздействуют на организм людей и животных, потому что употребляются в пищу.

Будучи неотъемлемым элементом человеческой жизни, растения стали пристально изучаться. Растения включают две большие группы:

Низшие или слоевищные (таломные). К ним относят водоросли.
Высшие или листостебельные. Это мохообразные (мхи и печеночники), голосеменные, покрытосеменные, а также папоротникообразные (хвощи, папоротники, псилоты и псилофиты).

Грибы, лишайники и бактерии изучают отдельно.

Систематика как ботаническая дисциплина

Что изучает наука систематика? Она занимается классификацией растений на основе подобных общих характеристик.

Являясь основной ботанической дисциплиной, систематика сконцентрировала внимание на классификации растений. Поэтому на вопрос, что изучает систематика проще всего ответить так: она изучает весь растительный мир, выделяет в нем отдельные группы, объясняет родственные и эволюционные связи между этими группами.

Для этих целей в ботанике существует специальный раздел — филогения.

Процесс систематизации растений происходил поэтапно. Вначале исследователи брали за основу внешние, морфологические признаки. Сегодня уже учитываются и внутренние признаки: смотрят, как устроены клетки, изучают их химический состав, какой хромосомный набор они имеют, какими экологическими особенностями отличаются.

Морфология как наука

Стоит отметить такую дисциплину как морфология растений. Эта наука изучает строение растений.

Она подразделяется на:

микроскопическую морфологию. Изучает строение клеток и тканей растений, эмбриологию;
макроскопическую морфологию (органография). Она изучает органы и части растений.

Разделы морфологии

Отдельные разделы морфологии — самостоятельные дисциплины:

Органография. Изучает органы и части растений;
Палинология. Предмет ее изучения — строение спор и пыльца растений;
Карпология. Классифицирует плоды;
Тератология. Исследует уродства и аномалии, возникающие в строении растений;
Анатомия растений. Изучает, как растения устроены внутри;
Физиология растений. Она занимается изучением форм растений, наблюдающихся в ходе онтогенеза и филогенеза, и процессов, которые происходят в растении: их причины, особенности и связь с окружающей средой. Физиология имеет отношение к систематике;
Биохимия растений. Ее интересуют химические процессы, происходящие в растениях — те, что связаны с ростом и развитием;
Генетика растений. В поле ее внимания — генетические изменения растений. При этом не важно, происходят они без человеческого вмешательства или с ним;
Фитоценология. Изучает растительный покров планеты, отмечает динамические изменения в природе, завиисимости и закономерности этих изменений;

Растительность в данном контексте — сочетание всех растений на одной территории, составляющие ее ландшафт.

Геоботаника. Концентрируется на изучении экосистем: взаимосвязи между растениями, животными и неживой природой (этот комплекс называют биогеоценозом);
Экология растений. В поле ее зрения — растения и среда их обитания, а также определение наиболее подходящих условий для растительного мира;
Палеоботаника. Она сфокусирована на изучении ископаемых растений, что дает возможность проследить историю развития.

Классификации ботаники по объекту изучения

Если выделять отдельные науки в ботанике кратко, то получится, что по объекту изучения эта классификация включает:

альгологию. Это наука о водорослях;
бриология. Исследует мхи и др;
микробиология. Занимается изучением микроскопических организмов;
фитопатология. В поле ее изучения — болезни растений, вызванные бактериями, вирусами и грибами.

Если во внимание берется проживание изучаемого объекта, то можно говорить о специальных отраслях в ботанике растений. Среди них — лесоведение, болотоведение, луговедение, тундроведение и др.

Наука ботаника изучает и грибы. Для этого есть отдельная дисциплина: микология, которая возникла, когда грибы выделили в отдельное царство.

Наука, изучающая лишайники — лихенология.

Предмет, задачи и методы исследования в ботанике

Предмет изучения в ботанике — растения: их строение, рост, родственные связи, возможности рационального применения.

2. Что возникает в результате оплодотворения цветковых растений? 3. Знание в области какой ботанической науки позволит изучить данный процесс?

N3. Найдите ошибки в приведенном тексте. Укажите номера предложений, в которых они сделаны, исправьте их.

1. Растения, относящиеся к классу двудольные, отличаются от однодольных растений целым рядом особенностей. 2. Зародыши семян двудольных не имеют семядолей. 3. Однодольные растения, как правило, имеют хорошо развитый главный корень и стержневую корневую систему. 4. Для двудольных растений характерен двойной околоцветник. 5. Листья двудольных растений имеют параллельное и дуговое жилкование.

Эмбриология растений или фитоэмбриология [1] — один из важнейших разделов ботаники, частная дисциплина в рамках морфологии растений [1] , наука о путях зарождения и формировании растительного организма, а также о возникновении и дифференциации зародышевых структур растения [2] . Эмбриология растений изучает собственно зародышевое развитие и период формирования генеративной сферы, образование в ней половых клеток и оплодотворение [3] .

Некоторые представители эмбриологии растений ограничивают эмбриологию растений задачами изучения развития зародыша. Другие ботаники включают в эмбриологию растений изучение всех эмбриональных структур: заложение побегов, листьев и другое [2] .

В эмбриологии растений выделяются [3] :

общая эмбриология растений, выявляющая основные закономерности возникновения и развития генеративных и эмбриональных структур (спорогенез, гаметогенез, зиготогенез, эндоспермогенез, эмбриогенез, апомиксис);
сравнительная эмбриология растений, изучающая эмбриологические процессы у различных видов растений в целях получения данных для решения проблем систематики и филогении;
частная эмбриология растений, посвящённая изучению этих процессов у растений отдельных систематических групп;
экспериментальная эмбриология растений, воссоздающая в условиях эксперимента ход развития растительных организмов для выяснения функциональной, биохимической и генетической природы эмбриональных процессов.

Содержание

История

С древнейших времён было известно наличие пола у растений, однако античные теории зарождения растительных организмов были далеки от истинного понимания эмбриональных процессов. Только во второй половине XVII века в связи с изобретением микроскопа впервые удалось рассмотреть яйцеклетку и зародыш в семяпочке цветковых растений [3] .

Первое микроскопическое описание яйцеклетки и зародышевого мешка у цветковых растений было предпринято М. Мальпиги (1675), а открытие эндосперма в семени принадлежит Н. Грю (1672) [1] .

Как самостоятельная наука эмбриология растений сформировалась в XIX веке, когда значительно возрос интерес к естествознанию в связи с созданием клеточной теории и эволюционного учения Чарльза Дарвина [3] .

Развитию эмбриологии растений способствовало совершенствование оптики и техники изготовления микроскопических препаратов. Исследование полового размножения у высших растений, особенно у цветковых, привело к более углублённому изучению мужских и женских половых элементов. В первой половине XIX века было открыто прорастание пыльцы и образование пыльцевой трубки на рыльце пестика (Дж. Амичи (1823), А. Броньяр (1827) и Ф. Мейн (1841). Однако неверно полагали, что зародыш развивается из кончика пыльцевой трубки, когда она проникает в зародышевый мешок. Данной точки зрения придерживался один из авторов клеточной теории — немецкий ботаник М. Шлейден, который позднее (1856) признал ошибочность своих взглядов, однако считал, что пыльца является женским органом, а зародышевый мешок — мужским [3] .

Русский ботаник Н. И. Железнов пришёл к правильному выводу о принадлежности пыльцы мужскому организму. В середине XIX века появились фундаментальные исследования немецкого ботаника В. Гофмейстера, в которых были приведены обширные данные по онтогенезу цветковых и споровых растений. В науке было утверждено представление о чередовании полового и бесполого поколений [3] .

Современные проблемы эмбриологии растений

Характерной чертой современной эмбриологии растений является тесная связь теории и практики. Усилия эмбриологов направлены на поиски закономерностей, которые лежат в основе таких сложных явлений, как микрогаметогенез и макрогаметогенез, процесс двойного оплодотворения, эмбриогенез и эндосперматогенез, полиэмбриония и апомиксис. Изучение этих процессов имеет важное значение для разработки проблемы эволюции и филогении, формообразования и видообразования.

Решение многих задач, которые стоят перед генетиками и селекционерами, тоже базируется на исследованиях эмбриологии растений (отдалённая гибридизация, стерильность, апомиксис) [3] .

Ботаника (от греч. botanikós — относящийся к растениям, botánē — трава, растение)

наука о растениях, раздел биологии.

Ботаника охватывает огромный круг проблем: закономерности внешнего и внутреннего строения (морфология и анатомия) растений, их систематику, развитие в течение геологического времени (эволюция) и родственные связи (филогения), 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 альгологию — науку о водорослях, бриологию — о мохообразных, микологию — о грибах, лихенологию — о лишайниках (последние две часто выделяют в отдельную науку) 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 определенной территории обычно называется флористикой ( флорологией ), выявление областей распространения (ареалов) отдельных видов, родов и семейств — хорологией (география растений). Изучение древесных и кустарниковых растений иногда 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 определенные сообщества, или фитоценозы, повторяющиеся на более или менее значительных территориях (леса, степи, луга, саванны и т.д.). Исследованием этих сообществ занимается отрасль ботаники, называемая на территории бывшего СССР 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.

Наука об ископаемых растениях — Палеоботаника, или фитопалеонтология, 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. Генетика растенийобычно 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, т.к. 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 ( хемосистематика ) 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 — естественноисторическая 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 — фитосферы .