Ученые физиологиии растений

-3-

Введение

 

 

Физиология растений  занимается изучением жизни растительных организмов. Название науки физиология происходит от двух греческих слов: физис — природа и логос — учение. Предметом физиологии растений являются функции живых растений, их органов, тканей, клеток и клеточных компонентов.

Задача физиологии растений состоит в изучении общих закономерностей жизнедеятельности растительных организмов и разработке путей управления их жизнью. Физиология изучает процессы роста и развития, цветения и плодоношения растений, почвенного и воздушного питания, синтеза и накопления пластических веществ, т. е. совокупность всех тех процессов, которыми обеспечивается способность растения строить свое тело и воспроизводить себя в потомстве. Раскрывая зависимость этих процессов от условий жизни растения, их роль во взаимоотношениях организма с внешней средой, физиология создает тем самым теоретическую основу для всей системы мероприятий,направленных на повышение общей продуктивности растительных организмов,урожайности,питательной ценности и качества сельскохозяйственных растений.

 Физиологические исследования  служат научной базой для мероприятий  по рациональному размещению растений в отдельных почвенно-климатических зонах, условия которых наиболее близки природным особенностям и потребностям различных видов, разновидностей и сортов.[2,5]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-4-

 

Физиология растений как  наука зародилась в XII- XVIII веках.  В трудах итальянского биолога Мальпиги «Анатомия растений»  и английского ботаника Гейлса «Статика растений» были описаны структура растительного организма и тканей, приведены описания физиологических опытов, которые доказывали существование в растении восходящего и нисходящего транспорта воды и питательных веществ, а также высказывались идеи о воздушном питании растений .[1,3,4]

Марчелло Мальпиги -итальянский врач и биолог, родился 10 марта 1628 года в Кревалькоре близ Болоньи. Его отец — Марк Антоний Мальпиги, дворянин среднего достатка, мать — Мария Кремонини.

В 17 лет поступил в Болонский университет, окончил в 1653, получив степень доктора медицины.

В 1656 занял должность профессора в этом университете.

Вскоре стал профессором  теоретической медицины Пизанского университета и на три года переехал в Пизу. В Пизе познакомился с Джованни Борелли, оказавшим большое влияние на взгляды Мальпиги. Борелли развивал идеи ятрофизики, рассматривавшей физиологические и анатомические явления с точки зрения механики.

В 1659 Мальпиги вернулся в Болонью, с 1662 по 1666 был профессором университета в Мессине, затем был вынужден возвратиться обратно в Болонский университет, где преподавал практическую медицину до 1691. На второй год после своего возвращения в Болонью Мальпиги был глубоко огорчен смертью своего второго учителя Андреа Мариани (1661 г.). В том же году в Мессини освободилась кафедра медицины (после смерти профессора Пиетро Костелли) и мессианский сенат пригласил на эту кафедру Мальпиги. Получив четырехлетний отпуск от руководства Болонского университета, он в октябре 1662 года выехал в Мессину. Здесь, в Мессине, Мальпиги занимался преимущественно анатомией растений.

В 1691 папа Иннокентий XII пригласил Мальпиги в Рим в качестве лечащего врача. Преподавал медицину в Папском колледже.

Деятельность Мальпиги была разносторонней: он был пионером в области гистологии, эмбриологии, анатомии, ботаники, даже минералогии (написал статью о происхождении металлов). Строго говоря, его скорее можно назвать предтечей, чем основателем этих научных дисциплин. Кроме того, он был также ученым-медиком и практическим врачом, причем врачом-клиницистом, который интересовался болезнями не только с точки зрения врачевания. Научные достижения доктора Мальпиги огромны. Он был первым ученым, который занимался систематическими и

целенаправленными микроскопическими  исследованиями. Занимаясь ботаникой, Мальпиги описал воздухоносные трубки (1662 г.) и сосуды (1671 г.) у растений, опубликовал капитальный труд «Анатомия растений»

 

 

-5-

 

(двухтомник, 1675–1679). Кроме  того, Мальпиги описал строение кожи, ростковый слой эпидермиса кожи и микроскопическое строение ряда тканей и органов растений, животных и человека: лимфатические тельца селезенки, пирамидки и клубочки в почке, выделительные органы насекомых. Помимо анатомических исследований, Мальпиги изучал строение растений. Результаты своих исследований он опубликовал в двухтомном труде «Анатомия растений» (1671, опубликовано в 1675—1679 годах) — самое исчерпывающее на то время микроскопическое исследование анатомии растений. Здесь он описал клеточное строение растений (клетки — «мешочки» и «пузырьки») и выделил тип тканей —волокна. Его труд, вместе с трудом Неемии Грю, служил в течение более 100 лет единственным источником познаний об анатомии растений. 29 ноября 1694 года он умер. [1,3]

 

Стивен Гейлс — член Королевского общества (17 сентября 1677 — 4 января 1761) был английским физиологом, химиком и изобретателем. Последователь Ньютона, он попытался построить учение о движении соков в растении и проникнуть в сущность процессов их питания, исходя из строгих начал физики. Этим вопросам был посвящен его классический труд «Статика растений» (1727). Гейлс полагал, что всасывание воды через корень и передвижение ее по растению происходит в результате действия капиллярных сил пористого тела. Он обнаружил корневое давление, а в наблюдениях над испарением растений — засасывающее действие листьев в этом процессе. Таким образом, Гейжс установил нижний и верхний концевые двигатели, обусловливающие передвижение воды в растении снизу вверх.

Большое количество опытов было поставлено им для изучения процесса транспирации. Определив время, проходящее с момента всасыва-пия воды корнями до ее испарения через листья, Гейлс вычислил скорость движения воды в растении. Он определил также количество воды, испаряемой за день растением или отдельной веткой. Измерял интенсивность транспирации растений с листьями и без них, в различные часы дня и в разное время года, у листьев нежных и кожистых, у освещенных и затененных.

Многое сделал Гейлс и для развития представлений о питании растений. Он первый высказал мысль о том, что большая часть растительных веществ

происходит из воздуха, поскольку  при их разложении выделяются газообразные вещества. [1,2]

С именем Гейлса связана и первая попытка научного истолкования процесса корневого питания растений. Он обратил внимание на загадочное явление почвенного питания растений — на так называемую избирательную способность корней при усвоении ими из почвы минеральных веществ.

Гейлс доказывал, что раскрыть сущность процессов жизнедеятельности

 

 

-6-

 

организмов можно только с помощью методов физических наук — измерения, взвешивания и  вычислений. Заимствовав эти методы из лабораторной практики физики, Гейлс применил их к изучению жизнедеятельности растений и получил блестящие для того времени результаты. Имя Гейлса стало известно далеко за пределами Англии, его по праву называют «отцом физиологии растений», родоначальником экспериментального метода в изучении жизни растений.

Умер Гейлс в Теддингтоне близ Лондона 4 января 1761.

Джозеф Пристли- (13 марта 1733—6 февраля 1804) —британский священник-диссентер, естествоиспытатель, философ, общественный деятель. Вошёл в историю прежде всего как выдающийся химик, открывшийкислород и углекислый газ. Физиология растений и всего естествознания в целом сыграло открытие англ. химика Джозефа Пристли, который установил, что зелёные растения в ходе своей жизнедеятельности изменяют состав воздуха, возвращают ему способность поддерживать горение и сохранять жизнь животных (1771). 

Однако сами по себе, без  объяснения причин этого явления, они  не могли привести к разработке нового учения. Они лишь дали толчок для  продолжения работ в этом направлении.Зависимость поглощения растением углекислого газа и выделения кислорода от солнечного освещения для Пристли стала ясной лишь в 1781 г. после того, как Ишенхауз в 1779 г. вскрыл основное условие фотосинтеза — наличие света и зеленой окраски растений.

 

 Ян Ингенхауз -(8 декабря 1730, Бреда, Нидерланды, — 7 сентября 1799, Боувуд, Уилтшир,Англия) — голландский и английский физик и химик. Наука ему обязана  опытами над гелиотропизмом растений и исследованием выделяемого ими газа (кислорода и углекислого газа), в зависимости от того, находятся ли они в тени или на солнце, опытами над теплопроводностью твёрдых тел.

Совместно с Джозефом Пристли открыл замечательное соотношение между

жизнью животных и растений; они показали, что выдыхаемый животными углекислый газ 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, то есть поглощение кислорода и выделение угольной кислоты, процесс, совершенно аналогичный дыханию животных. [2,3]

 

 

 

 

-7-

 

Жан Сенебье (1742—1809)- швейцарский физиолог растений и ботаник. Основные научные исследования посвящены физиологии растений., главным образом по фотосинтезу. С. экспериментально доказал, что источник углерода в зелёных растениях ‒ двуокись углерода, усваиваемая ими под влиянием света. Предложил термин «физиология растений» (1791),осмыслил все данные по этой дисциплине,известные к тому времени,сформулировал основные задачи физиологии растений,определил ее предмет и используемые методы и написал первый учебник по этой дисциплине («Physiologique végétale», v. 1‒5, 1800). Изучал с помощью сконструированного им прибора (колокол Сенебье), влияние света различных областей спектра на фотосинтез. Исследовал процессы роста и питания растений. Заложил экспериментальные основы фотохимии. Его труд «Физиология растений» имел большое значение для дальнейшего развития ботанической науки. 

 

Таким образом, исследования Пристли, Ингенхауза и Сенебье дополняли друг друга, так как касались разных сторон фотосинтеза, без изучения совокупности которых невозможно было раскрытие его сущности. Положение о фотосинтезе как процессе воздушного питания растений под воздействием солнечных лучей, выдвинутое вскоре после выхода в свет работ Пристли, Ингенхауза и Сенебье, стало темой обсуждения широких научных кругов. Большинство английских ученых безоговорочно приняло это положение и даже склонно было считать воздух чуть ли не единственным источником питания растений. [4]

 

Никола Теодор де Соссюр (14 октября 1767,Женева, — 18 апреля 1845, там же) — швейцарский биолог, химик и биохимик. Внёс большой вклад в биохимические исследования жизни растений — в частности, показав, что увеличение массы растения по мере его роста связано одновременно с усвоением углекислоты и воды (тем самым заложив основу для искусственногофотосинтеза).

В 1804 году Соссюр подтвердил и дополнил результаты работ Ингенхауза и Пристли о том, что выдыхаемый животными углекислый газ поглощается растениями, взамен которой растения выделяют при свете кислород — газ, необходимый для животных; что растениям не чужд и противоположный процесс — поглощение кислорода и выделение углекислоты, процесс, совершенно аналогичный дыханию животных. Соссюр выяснил точнее отношение растений к свету и углекислоте воздуха, 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 растений. [3]

 

 

-8-

 

Сергей Александрович  Рачинский (15 мая 1833, с. Татево, Бельский уезд,Смоленская губерния — 15 мая 1902, с. Татево, Бельский уезд, Смоленская губерния) — российский учёный, педагог, просветитель, профессор Московского университета, ботаник и математик. в 1836 г., учился в Московском университете, получил степень магистра ботаники за диссертацию "О движении высших растений" (М., 1859).Он стал профессором первой в Росии самостоятельной кафердры физиологии растений при Московском университете(1836-1902).Он осуществил первый перевод на русский язык книги Ч.Дарвина "Происхождение видов".Ему пренадлежат работы про выяснению механизма ростовых движений у растений,изучению химического состова клеточного сока растений,роли цитоплазмы в жизни растений.  На протяжении своей деятельности построил св. 20 начальных школ, 4 из которых содержал полностью. С 1885 инспектор народных школ и попечитель женских училищ в Смоленской губернии. Составил проект всеобщего народного образования, принятый за основу школьного строительства в Смоленской губернии. Р. пытался создать тип русской национальной школы. 

Умер Сергей Александрович 15 мая 1902 году, в день своего рождения, на руках Аркадия Аверьяновича Серякова, одного из учеников и преемников, которому завещал продолжать дело его жизни. Позже А. А. Серяков стал руководителем Татевской народной школы. [2,3]

 

Тимирязев Климент Аркадьевич (22.05/03.06.1843, Петербург – 28.04.1920, Москва), естествоиспытатель-дарвинист, один из основоположников русской школы физиологов растений, член-корреспондент Петербургской АН (1890). В формировании мировоззрения Тимирязева большую роль сыграли взгляды И. М. Сеченова и Ч. Дарвина.

Тимирязева по физиологии растений посвящены изучению процесса фотосинтеза, для чего им были разработаны  специальные методики и аппаратура.

Выясняя зависимость фотосинтеза  от интенсивности света и его  спектрального состава, Тимирязев  установил, что ассимиляция растениями углерода из углекислоты воздуха  происходит за счёт энергии солнечного света, главным образом в красных  и синих лучах, наиболее полно  поглощаемых хлорофиллом. Тимирязев  впервые высказал мнение, что хлорофилл  не только физически, но и химически  участвует в процессе фотосинтеза, предвосхитив этим современные представления. Он показал, что интенсивность фотосинтеза  пропорциональна поглощённой энергии  при относительно низких интенсивностях света, но при их увеличении постепенно достигает стабильных величин и  далее не меняется, то есть им

 

-9-

 

 

были открыты явления  светового насыщения фотосинтеза ("Зависимость усвоения углерода от интенсивности света", 1889). Таким  образом, Тимирязев опытным путём  доказал приложимость к процессу фотосинтеза закона сохранения энергии и первого закона фотохимии.