Физиология растений

 

Содержание

 

Введение…………………………………………………………………. . . .2

1. Понятие физиологии растений………………...…………………. . ..3

2. История развития физиологии.…………………………………… .. .5

3. Физиология процессов движения………………………………. .…10

Заключение…………………………………………………………… . ..….11

Список литературы……………………………………………………… …12

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение.

Загадочные, глубоко таинственные явления растительной жизни обратили на себя внимание уже в глубокой древности. Поставленный в роковую  зависимость от растительного мира, человек с незапамятных времен должен был следить за жизнью растений, всматриваться в нее, одним словом, так или иначе, изучать ее. Таким образом, накопилось много сведений, но сведений случайных, отрывочных, часто взаимно противоречивых, говоря коротко — совершенно ненаучных. Но уже в Греции, в блестящую пору развития научной мысли, Теофраст - талантливейший ученик Аристотеля, справедливо считаемый отцом ботаники, наметил со свойственной ему прозорливостью главнейшие проблемы научной растительной физиологии. Чем отличаются растения от животных? Какие органы существуют у растений? В чем состоит деятельность корня, стебля, листьев, плодов? Почему растения заболевают? Какое влияние оказывают на растительный мир тепло и холод, влажность и сухость, почва и климат? Может ли растение возникать само собой (произвольно зарождаться)? Может ли один вид растений переходить в другой? Вот вопросы, которые интересовали пытливый ум Теофраста; по большей части это те же вопросы, которые и теперь еще интересуют натуралистов. В самой постановке их — громадная заслуга великого греческого ботаника. Что же касается до ответов, то в то время, при отсутствии нужного фактического материала, их и нельзя было дать с надлежащей точностью и научностью. Прошли века. Блестящие идеи греческих натуралистов были забыты. Они затерялись и заглохли среди туманного мистицизма и запутанной схоластики средних веков. Только в XV столетии, в эпоху всеобщего оживления и возрождения, человечество снова доросло до понимания произведений античной мысли, а затем и само пошло вперед — сначала медленно, а потом все быстрее и быстрее. Во второй половине XVII столетия, когда зародилась, между прочим, и микроскопическая анатомия растений, стали появляться и первые научные расследования жизни растений.

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Понятие физиологии растений.

Физиология растений [физио  — природа, логос — учение] занимается изучением жизни растительных организмов. Как всякое живое существо, растение питается, растет, а выросши, т. е., достигнув  известной стадии развития, размножается.

Соответственно этому, физиология растений распадается на 3 отдела, или  главы: физиология процессов питания, физиология роста и процессов  движения вообще и физиология процессов  размножения.

В первой из этих глав трактуется о питании растений в самом  широком смысле этого слова. Здесь рассматривается не только принятие пищи извне, усвоение растением углерода, азота, кислорода и других химических элементов, превращение их в сложные органические соединения, одним словом, процессы накопления органического вещества, но так же и противоположные этим процессам явления разрушения органической субстанции — процессы дыхания, брожения и т.п. Здесь же находит место изложение явлений передвижения внутри растения как твердых и жидких, так и газообразных веществ.

В физиологии роста и процессов  движения вообще, прежде всего, рассматриваются движения, обусловливаемые ростом, особенно зависимость их от внешних и внутренних условий.

Что касается физиологии процессов размножения, то, собственно говоря, с физиологической точки зрения процессы эти едва известны; излагаемый в этой главе научный материал по своему характеру гораздо более принадлежит области морфологии, чем физиологии; выяснение физиологической (физико-химической) сути размножения, особенно полового, принадлежит еще будущему.

Существует и другое деление  физиологии растений — на физическую и химическую, прямо вытекающее из воззрения на физиологию, как на физику и химию растительного  организма. Такое деление менее  удобно. Свести все жизненные процессы к более простым и основным физико-химическим явлениям — вот  цель, которую поставила себе современная  физиология. В этом направлении многое уже сделано, но нужно сознаться, что и теперь существует еще немало жизненных явлений и притом основных и общих, физико-химическая основа которых пока совершенно неизвестна. Находясь в близкой связи с физикой и химией, физиология в то же время широко пользуется и данными гистологии.

По своему методу, физиология растений, как и физиология животных — наука преимущественно экспериментальная. Хотя наблюдение при физиологических исследованиях и не игнорируется, но лишь путем рационально и точно поставленных опытов удается разобраться среди массы сплетающихся между собою жизненных процессов.

К физиологии растений близки две другие ботанические дисциплины: биология и патология растений. Первая из них рассматривает, с одной стороны, жизнь отдельных растений в последовательные стадии их развития, а с другой стороны, изучает отношение жизни растения к жизни окружающей его природы. Вторая дисциплина имеет предметом изучение болезненных процессов, протекающих в растении, равно как и тех изменений, которые возникают в растительном организме под влиянием ненормальных жизненных условий.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. История развития физиологии.

Всю историю физиологии растений с этого времени и до 1860 г., следуя Ю. Саксу, мы разобьем на 4 периода. Новейшая история с 1860 года составит 5-й период.

I период. Он характеризуется началом деятельности некоторых выдающихся естественнонаучных обществ и академий, на страницах периодических изданий которых появились первые труды по физиологии растений. Так, Лондонское королевское общество обнародовало исследования Мальпиги и Грю, важные и для гистологии и для физиологии, а немецкая академия естествоиспытателей — замечательные опыты Камерариуса с очевидностью доказывающие существование полов у растений и значение цветения, как оплодотворяющего мужского элемента. Этому периоду принадлежат, кроме того, наблюдения Рея над влиянием света на окраску растений и теория Мальпиги, рассматривающая листья, как органы питания. Но с особенным интересом и успехом в эту эпоху, эпоху блестящих открытий Ньютона и всеобщего увлечения механическими проблемами, занимались приложением механики к уяснению жизненных процессов. В этом именно духе написаны Хельсом его "Статика растений" — замечательные исследования над движением соков в растении. Этой книгой вместе с тем и заканчивается первый период истории физиологии; после 1727 года в науке наступает довольно продолжительное затишье.

II период. Исследования Дю-Гамеля открывают новый период, богатый многими весьма капитальными приобретениями. Учение о полах у растений подверглось основательной обработке со стороны Кёльрейтера. Кёльрейтер первый искусственно получил помеси растений и первый указал на замечательную роль насекомых при опылении цветов. Последний вопрос еще полнее был исследован Конрадом Шпренгелем; к сожалению, удивительные результаты, полученные им, были встречены современниками с большим недоверием, а с течением времени их и совсем позабыли; лишь много лет спустя, когда они были воскрешены из забвения знаменитым Чарльзом Дарвином, их оценили по достоинству. Не менее значительные успехи сделала и физиология питания. Новая химия, только что зародившаяся тогда, дала ей возможность точнее и рациональнее поставить опыты, а это сразу увеличило ценность результата. В конце XVIII столетия бельгиец Ингенхуз и англичанин Пристлей открыли замечательное соотношение между жизнью животных и растений; они показали, что выдыхаемая животными угольная кислота 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, т. е. поглощение кислорода и выделение угольной кислоты, процесс, совершенно аналогичный дыханию животных. Результаты этих ученых были подтверждены и дополнены Теодором Соссюром, выяснившим точнее отношение растений к свету и угольной кислоте воздуха. Тот же Т. Соссюр 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. Почти одновременно с Соссюром физиологическими исследованиями занимался также Сенебье; ему мы обязаны изучением влияния света на рост и на зеленую окраску растений. К этому же времени, богатому идеями и открытиями, относятся, наконец, и работы Найта, показавшего при помощи весьма остроумных опытов, что различие в направлении растущих стебля и корня обусловлено влиянием силы тяжести.

III период. В первой четверти текущего столетия научная мысль снова упала и притом весьма глубоко. Наступила эпоха натурфилософии, эпоха априорных самых фантастических идей, эпоха полного отвращения от опытного исследования. Учение о специфической жизненной силе, силе непонятной, загадочной, неуловимой, проявляющейся только в живых существах и нигде более в природе, заполонило умы большинства ученых и совершенно остановило рациональную разработку физиологических вопросов. Многое из того, что ранее стало известным и общепризнанным, было подвергнуто теперь сомнению и даже совершенно отвергнуто. Вопреки всякой здравой логике стали сомневаться не только в происхождении углерода растений из угольной кислоты воздуха, в необходимости зольных частей, но даже стали отрицать существование полов у растений, а цветочную пыль считали возможным приравнивать ко всякой другой пыли, например шоссейной. С двадцатых годов начинается снова подъем научной мысли. Соссюр и Гепперт констатируют факт самонагревания растений и их органов, а Дютроше указывает на важную роль диосмотических явлений в процессах передвижения соков в растении. В это же время Карл-Фридрих Гертнер произвел множество опытов над оплодотворением и образованием помесей у растений, а тем окончательно укрепил сильно пошатнувшееся учение о полах у растений. Многие ученые, однако, все еще колебались: призвать ли на помощь жизненную силу или же пытаться свести жизненные функции к основным физико-химическим явлениям. Конец этого III периода (тридцатые года нашего столетия) ознаменован появлением нескольких весьма объемистых сводов и руководств по физиологии растений (де Кандоля, Тревирануса, Мейена), в которых ясно отражается современное им состояние науки.

IV период. Блестящие успехи, сделанные гистологией и эмбриологией растений приблизительно с 1840 года, не могли не отразиться и на физиологии. С этих пор последняя становится с означенными отделами ботаники все в более и более тесные отношения; вместе с тем, старая натурфилософская дедукция окончательно уступает место в науке более плодотворному индуктивному методу. Горячим поборником такого метода в ботанике выступил М. И. Шлейден, и его проповедь оказала науке не меньше пользы, чем сделанные им самим открытия. В сравнительно небольшой промежуток времени было сделано много замечательных открытий; накоплялись факты, ширилась и росла идейная сторона науки. Негели, Гофмейстер, Тюре, Прингсгейм, Де-Бари раскрыли удивительнейшие явления в жизни низших растительных организмов. Классические работы этих ученых открыли новые горизонты. Вопросы размножения и развития стали теперь предметом многочисленных исследований; этой области стали посвящать свои труды большинство выдающихся ученых. В то время, однако, как ботаники сосредоточили внимание на изучении строения и развития различных растений, химики, следуя по пути, намеченному Т. Соссюром, принялись за разработку процессов питания. Так, Польстдорф и Вигман окончательно доказали необходимость минеральных (зольных) соединений для питания растений. Благодаря знаменитому Юстусу Либиху, взгляд этот быстро распространился и в связи с другими опытами, доказавшими возможность развития растений в почве, совершенно лишенной органических соединений, но снабженной достаточным количеством минеральных питательных веществ, стал основой новой теории рационального земледелия. Еще яснее стала роль минеральной пищи, после того как Кноп разработал метод водной культуры, метод, состоящий в том, что растения выращивают в водном растворе питательных веществ. Почти одновременно с этими работами, произведенными в Германии, химико-физиологические разыскания были производимы и во Франции. Между ними первое место занимают работы Буссенго, который подробно исследовал разложение листьями угольной кислоты, влияние внешних деятелей на этот процесс, равно как химические метаморфозы, происходящие при прорастании семян. Но особенно важными являются его исследования по вопросу об усвоении растениями свободного атмосферного азота. На основании своих опытов, он пришел к выводу, что растения совершенно не в состоянии утилизировать такой азот. Рядом с этими блестящими успехами эмбриологии и физиологии питания, успехи физиологии процессов движения являются менее выдающимися. Но несомненно, что и здесь был прогресс. Особенно заслуживают внимания прекрасные исследования Брюке над движением листьев мимозы и работа Гофмейстера над так называемым плачем виноградной лозы и некоторых других растений.

V период. Он связан с предшествующим ему IV периодом. Многое, что прежде было только намечено и едва затронуто, получило теперь широкое и блестящее развитие. Открытия Пастера в области физиологии растительных микроорганизмов, с их громадным значением для научной теории и жизненной практики, и замечательные идеи Клода Бернара и Гоппе-Зейлера, придавшие ботанико-физиологическим исследованиям высокий научно-философский интерес — вот явления наиболее выдающиеся, наиболее характерные для настоящего периода. Но прежде чем несколько подробнее остановиться на них, укажем вкратце на важнейшие исследования последнего времени по всем трем отделам физиологии. Начнем с физиологии питания. Кноповский метод водной культуры был применен Ноббе, Штоманом и Вольфом к разрешению вопроса о значении того или другого химического элемента неорганической минеральной пищи растений, напр. калия, хлора и т. д. Изучением ассимиляции, процесса разложения угольной кислоты зелеными растениями на свету, выяснением влияния на этот процесс лучей различной преломляемости, много занимался немецкий физиолог Сакс и его ученики (Пфеффер и другие), а также упомянутый выше Буссенго, Рейнке и Энгельман. Немало в этом направлении сделали и русские ученые: Волков, Тимирязев, Фаминцын, Розанов и др. Продукты ассимиляции (крахмал и сахар) были изучены Саксом, Фаминцыным, а в новейшее время Бемом, Шимпером и Мейером. Хлорофилл — то зеленое вещество, которому растения обязаны своим зеленым цветом и которое играет столь выдающуюся роль в процессе ассимиляции, был изучен в физическом и химическом отношении Фреми, Краусом, Визнером, Гоппе-Зейлером, Тимирязевым и И. Бородиным. По вопросу об усвоении азота много любопытных фактов доставили самые последние годы. По исследованиям Гельригеля и Франка, в клубеньках, образующихся на корнях многих бобовых растений, находится особый микроорганизм, симбиотически живущий с приютившим его растением, образуя вместе с плазмой клеток бобового растения так называемую микоплазму Франка. Благодаря такому симбиозу бобовое растение получает возможность утилизировать свободный атмосферный азот. По уверениям Франка, многие растения в состоянии и помимо симбиоза с микроорганизмами усваивать азот воздуха. Если это окажется так, то правило Буссенго придется принять с ограничениями. Как бы то ни было, эти разыскания обещают в будущем много дать и для науки и для земледельческой практики.

Что касается до успехов  в изучении явлений обмена веществ  в растительном организме, то есть процессов  прорастания, дыхания, передвижения газов, жидкостей и т. д., то за невозможностью сколько-нибудь подробно останавливаться  на этом приходится ограничиться перечнем имен наиболее выдающихся деятелей на этом поприще: Буссенго, Детмер, Шульце (прорастание); Волков, Мейер, Бородин, Ришави, Годлевский, Дегерен, Бонье, Пфеффер, Палладин, Диаконов (дыхание); Гартиг, Траубе, Пфеффер, Сакс, Генель, Баранецкий (осмос, испарение, передвижение веществ). Нигде в физиологии растений за последнее время не сказался, однако, такой поразительный, грандиозный успех, как в изучении жизненных процессов у низших растительных организмов — бактерий и некоторых грибов. Гениальные исследования. Пастера внесли свет в прежний хаос и проложили новые пути для исследования. Пастер научил не только изолировать микроорганизмы, воспитывать их в питательных средах определенного состава, но даже изменять в некоторых случаях самые их физиологические свойства. Изучив с замечательною тщательностью и точностью жизнь болезнетворных бактерий, он дал тем в руки современной медицины надежное средство для распознавания, предупреждения, а иногда и лечения заразных болезней. В одном направлении с Пастером над построением научной бактериологии работал в Германии Р. Кох. Коху наука обязана как улучшением методов, так и многими капитальными открытиями. Уже теперь бактериология, созданная Пастером и Кохом, оказала человечеству неоценимые услуги, и еще большего нужно ждать от нее в будущем. Глядя на громадную роль современной бактериологии в медицине, на ее неисчислимые приложения в практической жизни, не нужно, упускать из виду, что своим зарождением, разработкой своих основ, она обязана химии и растительной физиологии.