Ботаника как наука

Бота́ника (др.-греч. βοτανικός — «относящийся к растениям», от βοτάνη — «трава, растение») — наука о растениях, раздел биологии.

Как стройная система знаний о растениях ботаника оформилась к XVII—XVIII векам, хотя многие сведения о  растениях были известны и первобытному человеку, так как жизнь его  была связана с полезными, главным  образом пищевыми, лекарственными и  ядовитыми растениями.

Первыми книгами, в которых  растения описывались не только в  связи с их полезностью, были произведения греческих и других учёных-натуралистов. Занимаясь растениями как частью природы, философы античного мира пытались определить их сущность и систематизировать  их.

До Аристотеля исследователи  интересовались преимущественно лекарственными и хозяйственно-ценными свойствами растений. Аристотель (384—322 до н. э.) в пятой книге «Истории животных» (лат. Historia Animalium) упомянул о своём «Учении о растениях», которое сохранилось только в небольшом числе фрагментов. Эти фрагменты были собраны и изданы в 1838 году немецким ботаником Х. Виммером[de]. Из них можно видеть, что Аристотель признавал существование двух царств в окружающем мире: неодушевленную и живую природу. Растения он относил к одушевлённой, живой природе. По Аристотелю, растения обладают низшей ступенью развития души по сравнению с животными и человеком. Аристотель отмечал в природе растений и животных некоторые общие свойства. Он писал, например, что в отношении некоторых обитателей моря трудно решить, растения это или животные[1]:13.

Ученика Аристотеля Теофраста (371—286 до н. э.) называют «отцом ботаники». Ботанические труды Теофраста можно рассматривать как свод в единую систему познаний практиков сельского хозяйства, медицины и работ учёных античного мира в этой области. Теофраст был основателем ботаники как самостоятельной науки: наряду с описанием применения растений в хозяйстве и медицине он рассматривал теоретические вопросы. Влияние трудов Теофраста на последующее развитие ботаники в течение многих столетий было огромным, так как учёные Древнего мира не поднимались выше него ни в понимании природы растений, ни в описаниях их форм. В соответствии с современным ему уровнем знаний отдельные положения Теофраста были наивны и не научны. Учёные того времени ещё не имели высокой техники исследования, не было и научных экспериментов. Но при всём этом уровень знаний, достигнутый «отцом ботаники», был весьма значительным[1]:13—14.

Римский натуралист Плиний Старший  в своей «Естественной истории» привёл все известные его современникам  сведения о природе; он упомянул около 1000 видов растений, описав их достаточно точно.

После общего упадка естествознания в Средние века ботаника начинает вновь интенсивно развиваться в  Европе с XVI века. Первоначально это  коснулось лишь систематики и  морфологии, но в XVII—XVIII веках возникают  и формируются другие разделы  ботаники, в частности, анатомия растений.

В России в XV—XVII веках переводят  с греческого, латинского и европейских  языков и переписывают описания лекарственных  растений.

Карл Линне́й (швед. Carl Linnaeus, Carl Linné — известный шведский естествоиспытатель и врач, создатель единой системы классификации растительного и животного мира, обобщившей и в значительной степени упорядочившей биологические знания всего предыдущего периода, что ещё при жизни принесло ему всемирную известность. В 1729 году Линней познакомился с Улофом Цельсием (1670—1756), профессором теологии, который был увлечённым ботаником. Вскоре он поселился в доме Цельсия и получил доступ к его обширной библиотеке. В этом же году Линней написал небольшую работу «Введение в половую жизнь растений» (лат. Praeludia sponsaliorum plantarum), в которой были изложены основные идеи его будущей классификации растений, основанной на половых признаках. Эта работа вызвала большой интерес в академических кругах Уппсалы. С 1730 года Линней под началом профессора Улофа Рудбека-младшего приступил к преподаванию как демонстратор в ботаническом саду университета. Лекции Линнея пользовались большим успехом. В XVIII веке, положив в основу своей искусственной системы строение цветка, Линней разбил мир растений на 24 класса. Система Линнея не надолго пережила своего создателя, однако значение её в истории ботаники огромно. Одной из главных заслуг Линнея стало определение понятия биологического вида, внедрение в активное употребление биноминальной (бинарной) номенклатуры и установление чёткого соподчинения между систематическими (таксономическими) категориями.

Генрих Иоганн Непомук фон Кранц (нем. Heinrich Johann Nepomuk Edler von Crantz — австрийский врач и ботаник, профессор в Венского университета (стал доктором медицины в 1750 году). В 1769 году опубликовал Classis Cruciformium emendeta.

XIX век ознаменовался интенсивным  развитием естествознания в целом.  Бурное развитие получили и  все отрасли ботаники. Решающее  влияние на систематику оказала  эволюционная теория Ч. Дарвина.

Характерные черты современного этапа развития ботаники — стирание граней между отдельными её отраслями  и их интеграция. Так, в систематике  растений для характеристики отдельных  таксонов всё шире применяют цитологические, анатомические, эмбриологические и  биохимические методы. Разработка новых  методов исследования, основанных на достижениях физики и химии, позволила  решать задачи, недоступные ранее. Так, в результате использования электронного микроскопа, разрешающая сила которого по сравнению с другими оптическими  приборами возросла в сотни раз, были выявлены многие новые детали строения растительной клетки, что  с успехом используется не только в анатомии, но и в систематике  растений.

[править]Предмет исследований

Ботаника охватывает широкий  круг проблем: закономерности внешнего и внутреннего строения (морфология и анатомия) растений, их систематику, развитие в течение геологического времени (эволюция) и родственные  связи (филогенез), 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 фикологию (альгологию) — науку о водорослях, микологию — о грибах, лихенологию — о лишайниках, бриологию — о мхах 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.

Гибискус

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, выявление областей распространения (ареалов) отдельных видов, родов  и семейств — хорологией (фитохорологией). Изучение древесных и кустарниковых растений 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 в России 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. Этот комплекс называется биогеоценозом.

Распространение отдельных  видов растений на поверхности земного  шара изучает география растений, а особенности распределения  растительного покрова на Земле  в зависимости от современных  условий и исторического прошлого — ботаническая география.

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 растений обычно 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, так как 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 — естественно-историческая 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.

[править]Ботаническая номенклатура

Основная статья: Ботаническая номенклатура таксонов

Помимо принятой в биологии системы классификаций, ботаника, как  и другие поднауки биологии, дополнительно разделяет виды на разновидности, подразновидности и формы.

В русской литературе вместо термина ботаническая номенклатура принято употреблять словосочетание «бинарная номенклатура», в зоологической  литературе получило распространение  словосочетание «биноминальная номенклатура».

Формирование и пополнение ботанической номенклатуры регламентируется Международным кодексом ботанической номенклатуры.

[править]Методы исследования

Ботаника пользуется как  наблюдением, так и сравнительным, историческим и экспериментальным  методами, включающими сбор и составление  коллекций, наблюдение в природе  и на опытных участках, эксперимент  в природе и в условиях специализированных лабораторий, математическую обработку  полученной информации. Наряду с классическими  методами регистрации тех или  иных признаков изучаемых растений используется весь арсенал современных  химических, физических и кибернетических  методов исследования.

[править]Проблема вымирания видов

Данный раздел имеет чрезмерный объём или содержит маловажные подробности.