Ботаника – это наука о растениях

Возраст ботанической науки Изучение растений продолжалось в течение тысячелетий, однако, подобно всем отраслям науки, оно разделилось на специализированные направления только за последние 300 лет. Изучение растений продолжалось в течение тысячелетий, однако, подобно всем отраслям науки, оно разделилось на специализированные направления только за последние 300 лет.

Отношения с другими науками Немногим более 100 лет назад ботаника еще относилась к медицине, и ею занимались главным образом врачи, для которых она была увлечением или основным делом. Однако сейчас это самостоятельная и очень важная научная дисциплина с многими разделами, хотя и сохранившая теснейшую связь с медициной. Немногим более 100 лет назад ботаника еще относилась к медицине, и ею занимались главным образом врачи, для которых она была увлечением или основным делом. Однако сейчас это самостоятельная и очень важная научная дисциплина с многими разделами, хотя и сохранившая теснейшую связь с медициной.

Лишь несколько групп организмов растения, водоросли и некоторые бактерии способны поглощать энергию Солнца и запасать ее в органических молекулах в ходе Лишь несколько групп организмов растения, водоросли и некоторые бактерии способны поглощать энергию Солнца и запасать ее в органических молекулах в ходе фотосинтеза. Фактически вся жизнь на Земле прямо или косвенно зависит от этого процесса. Фактически вся жизнь на Земле прямо или косвенно зависит от этого процесса.

Перед ботаниками и агрономами стоит насущная задача прокормить быстро растущее население планеты. Современные растения наиболее перспективный возобновляемый источник энергии для человеческой деятельности, а ископаемые растения образовали огромные запасы газа, нефти и угля, от которых зависит вся современная промышленная цивилизация. Перед ботаниками и агрономами стоит насущная задача прокормить быстро растущее население планеты. Современные растения наиболее перспективный возобновляемый источник энергии для человеческой деятельности, а ископаемые растения образовали огромные запасы газа, нефти и угля, от которых зависит вся современная промышленная цивилизация.

Роль растений, а также водорослей и фотосинтезирующих бактерий заслуживает нашего внимания и по другой, более важной причине. Как продуценты мировой экосистемы эти организмы снабжают все остальные существа, включая человека, энергией, кислородом и многими другими жизненно необходимыми элементами и веществами. Роль растений, а также водорослей и фотосинтезирующих бактерий заслуживает нашего внимания и по другой, более важной причине. Как продуценты мировой экосистемы эти организмы снабжают все остальные существа, включая человека, энергией, кислородом и многими другими жизненно необходимыми элементами и веществами. Изучив ботанику, легче оценить важнейшие экологические проблемы современности и, поняв их, способствовать созданию более здорового мира. Изучив ботанику, легче оценить важнейшие экологические проблемы современности и, поняв их, способствовать созданию более здорового мира.

Отрасли ботанической науки Физиология растений изучает, как растения функционируют, т. е. как они поглощают и преобразуют энергию, растут и развиваются. Физиология растений изучает, как растения функционируют, т. е. как они поглощают и преобразуют энергию, растут и развиваются. Морфология растений исследует внешнюю форму растений, Морфология растений исследует внешнюю форму растений, Анатомия растений внутреннее строение, Анатомия растений внутреннее строение, Систематика, или таксономия растений, занимается их названиями и классификацией. Систематика, или таксономия растений, занимается их названиями и классификацией. Среди многих других специальных областей назовем цитологию растений (изучение растительных клеток), генетику растений (науку о наследственности у растений) и экологию растений, исследующую взаимоотношения растений со средой обитания (произрастания). Среди многих других специальных областей назовем цитологию растений (изучение растительных клеток), генетику растений (науку о наследственности у растений) и экологию растений, исследующую взаимоотношения растений со средой обитания (произрастания).

Система царств К эукариотам относится много весьма различных групп одно- клеточных организмов. Гетеро- трофных одноклеточных эукариот, по традиции называемых простейшими, относят к животным, а автотрофных – к растениям (водорослям). Оче- видно, что между ними существуют тесные взаимосвязи, и говорить о двух различных эволюционных линиях неправомерно. Поэтому теперь всех одноклеточных эукариот объединяют в царство про- таксистов (Protoctista). К эукариотам относится много весьма различных групп одно- клеточных организмов. Гетеро- трофных одноклеточных эукариот, по традиции называемых простейшими, относят к животным, а автотрофных – к растениям (водорослям). Оче- видно, что между ними существуют тесные взаимосвязи, и говорить о двух различных эволюционных линиях неправомерно. Поэтому теперь всех одноклеточных эукариот объединяют в царство про- таксистов (Protoctista).

Различия в способах питания В то время как минеральное питание растений происходит путем всасывания (осмотрофно), а углеродное питание растений происходит за счет фотосинтеза (за исключением немногих видов, которые утратили эту способность, но явно произошли от обычных), животные пищу заглатывают (т.е. питаются фаготрофно), а грибы впитывают (абсорбируют), предварительно переварив пищу выделенными наружу ферментами. Каждая из этих трех эволюционных линий многоклеточных считается отдельным царством эукариот; остальных эукариот (весьма неоднородную группу) относят к царству протаксистов. В то время как минеральное питание растений происходит путем всасывания (осмотрофно), а углеродное питание растений происходит за счет фотосинтеза (за исключением немногих видов, которые утратили эту способность, но явно произошли от обычных), животные пищу заглатывают (т.е. питаются фаготрофно), а грибы впитывают (абсорбируют), предварительно переварив пищу выделенными наружу ферментами. Каждая из этих трех эволюционных линий многоклеточных считается отдельным царством эукариот; остальных эукариот (весьма неоднородную группу) относят к царству протаксистов.

Объекты нашего лекционного курса В нашем курсе лекций будут рассмотрены организмы, традиционно изучавшиеся ботаниками, т. е. растения, бактерии (главным образом, фотосинтезирующие), грибы и автотрофные протоктисты (водоросли), фактически все живые существа, кроме животных, которыми занимаются зоологи. Хотя мы не включаем в растительное царство водоросли, грибы и бактерии и будем стараться не называть эти организмы растениями, они обсуждаются здесь по традиции, а также потому, что обычно входят в ботаническую часть учебной программы подобно тому, как сама ботаника считалась когда-то частью медицины. В нашем курсе лекций будут рассмотрены организмы, традиционно изучавшиеся ботаниками, т. е. растения, бактерии (главным образом, фотосинтезирующие), грибы и автотрофные протоктисты (водоросли), фактически все живые существа, кроме животных, которыми занимаются зоологи. Хотя мы не включаем в растительное царство водоросли, грибы и бактерии и будем стараться не называть эти организмы растениями, они обсуждаются здесь по традиции, а также потому, что обычно входят в ботаническую часть учебной программы подобно тому, как сама ботаника считалась когда-то частью медицины. Однако следует иметь в виду, что бактериология, фикология (наука о водорослях) и микология (наука о грибах) это вполне самостоятельные, общепризнанные области знания. Однако следует иметь в виду, что бактериология, фикология (наука о водорослях) и микология (наука о грибах) это вполне самостоятельные, общепризнанные области знания.

Система царств, наук и сферы перекрывания

Происхождение жизни и первые этапы эволюции Согласно современным представлениям, наша планета сформировалась около 4,5 млрд. лет назад. Первоначально Земля была сухой, вода появилась в результате дегазации недр - выхода в атмосферу водяного пара Согласно современным представлениям, наша планета сформировалась около 4,5 млрд. лет назад. Первоначально Земля была сухой, вода появилась в результате дегазации недр - выхода в атмосферу водяного пара

По мере конденсации водяного пара появлялись сначала мелкие лужицы, которые понемногу становились все больше и больше. Однако понадобилось млн. лет для того, чтобы на Земле воз- никли более или менее крупные водоемы, которые по- степенно сформировали гидросферу - жидкую оболочку на- шей планеты, занимающую в настоящее время около 70% ее поверхности. Затем в результате оседания на дно водоемов различных частичек образовались и осадочные породы. По мере конденсации водяного пара появлялись сначала мелкие лужицы, которые понемногу становились все больше и больше. Однако понадобилось млн. лет для того, чтобы на Земле воз- никли более или менее крупные водоемы, которые по- степенно сформировали гидросферу - жидкую оболочку на- шей планеты, занимающую в настоящее время около 70% ее поверхности. Затем в результате оседания на дно водоемов различных частичек образовались и осадочные породы.

Считается, что первоначально атмосфера Земли состояла в основном из газообразного азота и довольно большого количества водяного пара и углекислоты. Считается, что первоначально атмосфера Земли состояла в основном из газообразного азота и довольно большого количества водяного пара и углекислоты. На четыре элемента, образующие эти вещества углерод, водород, азот и кислород, приходится около 98% массы всех живых организмов. В грозовой первичной атмосфере Земли молекулы газов само- произвольно соединялись в новые более крупные молекулы. Кислород, составляющий сейчас около 21% земной атмосферы, практически отсутствовал, пока его в большом количестве не начали производить фотосинтезирующие организмы. На четыре элемента, образующие эти вещества углерод, водород, азот и кислород, приходится около 98% массы всех живых организмов. В грозовой первичной атмосфере Земли молекулы газов само- произвольно соединялись в новые более крупные молекулы. Кислород, составляющий сейчас около 21% земной атмосферы, практически отсутствовал, пока его в большом количестве не начали производить фотосинтезирующие организмы. В результате ультрафиолетовые лучи (от которых мы защищены сейчас слоем озона, одного из соединений кислорода) достигали поверхности Земли, содействуя синтезу новых молекул. В результате ультрафиолетовые лучи (от которых мы защищены сейчас слоем озона, одного из соединений кислорода) достигали поверхности Земли, содействуя синтезу новых молекул.

Циферблат биологической эволюции Жизнь в истории Земли возникла рано (до 6 ч утра по 24- часовой шкале). Жизнь в истории Земли возникла рано (до 6 ч утра по 24- часовой шкале). Многоклеточных организмов не было вплоть до сумерек Многоклеточных организмов не было вплоть до сумерек Человек появился менее, чем за минуту до полуночи Человек появился менее, чем за минуту до полуночи

На протяжении значительной части своей истории (не менее 2 млрд. лет) биосфера была прокариотной, то есть в ее состав вхо- дили только организ- мы, сходные с совре- менными бактериями. то есть в ее состав вхо- дили только организ- мы, сходные с совре- менными бактериями. Эукариотные организмы – разнообразные одноклеточные (около 1 млрд. лет назад), и многоклеточные ( млн. лет назад) - заняли свое место в биосфере лишь позднее. Эукариотные организмы – разнообразные одноклеточные (около 1 млрд. лет назад), и многоклеточные ( млн. лет назад) - заняли свое место в биосфере лишь позднее.

Прокариотная (слева) и эукариотная клетки

Система организмов по данным секвенирования наиболее консервативной рРНК

Растения, эволюционировавшие из зеленых водорослей, приобрели ряд специфических адаптаций к жизни на суше. Растения, эволюционировавшие из зеленых водорослей, приобрели ряд специфических адаптаций к жизни на суше. Они развиты у представителей господствующей группы сосудистых растений и включают восковидную кутикулу, пронизанную специальными отверстиями устьицами, через которые осуществляется газообмен; эффективную проводящую систему, доставляющую воду и поглощенные питательные вещества по стеблям от корней к листьям, и разносящей продукты фотосинтеза ко всем частям растения. Они развиты у представителей господствующей группы сосудистых растений и включают восковидную кутикулу, пронизанную специальными отверстиями устьицами, через которые осуществляется газообмен; эффективную проводящую систему, доставляющую воду и поглощенные питательные вещества по стеблям от корней к листьям, и разносящей продукты фотосинтеза ко всем частям растения.

Эволюция растений сопровождалась становлени- ем биомов крупных наземных сообществ, включающих и животных. Взаимодействующие системы, состоящие из биомов и окружающей их неживой среды, называются экосистемами. Эволюция растений сопровождалась становлени- ем биомов крупных наземных сообществ, включающих и животных. Взаимодействующие системы, состоящие из биомов и окружающей их неживой среды, называются экосистемами. Человек, появившийся около 2 млн. лет назад, по меньшей мере лет назад изобрел земледелие, став в результате господствующей на Земле экологической силой. Люди использовали знание растений в интересах собственного развития и будут делать это с еще большим размахом в будущем. Человек, появившийся около 2 млн. лет назад, по меньшей мере лет назад изобрел земледелие, став в результате господствующей на Земле экологической силой. Люди использовали знание растений в интересах собственного развития и будут делать это с еще большим размахом в будущем.

Особенности растительной клетки

Универсальная биологическая мембрана Полупроницаемая перепонка из белков и фосфолипидов Полупроницаемая перепонка из белков и фосфолипидов

Эндоплазматическая сеть и аппарат Гольджи и аппарат Гольджи

Строение растительной клетки

Ядро в эукариотической растительной клетке

Двумембранные органеллы в клетках растений Двумембранные органеллы в клетках растений

Эндосимбиогенез

Теория и практика эндосимбиогенеза