Значение растений в природе
Б О Т А Н И К А
ПРЕДМЕТ И РАЗДЕЛЫ БОТАНИКИ
Ботаника - это раздел биологии, занимающийся изучением растений, их формы, строения, развития, жизнедеятельности, распространения, свойств и пр.
В настоящее время ботаника представляет совокупность целого ряда взаимосвязанных разделов.
Морфология растений - изучает внешнее строение растений, исследует закономерности и обусловленность внешней формы растений.
Анатомия растений - исследует особенности закономерностей внутреннего строения растений.
Цитология растений - изучает строение клеток растений.
Гистохимия растений - с помощью микрохимических реакций выявляет и исследует вещества, находящиеся в растительной клетке.
Эмбриология растений - раздел ботаники, исследующий закономерности зарождения организма в первые этапы его развития.
Физиология растений - изучает жизнедеятельность растений: обмен веществ, рост, развитие и т.п.
Биохимия растений - исследует процессы химических превращений как химических соединений, входящих в состав самого организма, так и веществ, поступающих в него из окружающей среды.
Экология растений - изучает взаимоотношения растений и среды.
География растений - выявляет закономерности распределения растений в пространстве.
Геоботаника - изучает растительный покров Земли.
Систематика растений - занимается классификацией растений и их эволюционным развитием.
В качестве прикладных ботанических дисциплин выступают фармакогнозия, объектом исследования которой являются лекарственные растения, фитопатология, изучающая заболевания растений, агробиология, изучающая культурные растения и пр.
Растения снабжают все остальные организмы, включая человека, энергией, кислородом и многими другими жизненно необходимыми веществами.
Значение растений в жизни человека связано с областью их применения.
Пищевые растения. Особенно здесь важны хлебные злаки: пшеница, рис и др.; овощные культуры: картофель, капуста, свекла, морковь и др.
Плодовые растения. К этой группе растений относятся ягодники (смородина, крыжовник, малина и др.); плодовые деревья и кустарники (яблони, груши, сливы, вишни, виноград и др.); цитрусовые (апельсины, лимоны, мандарины). Все эти группы растений, прежде всего, являются витаминоносными растениями и содержат многие другие биологически активные вещества. Зернобобовые растения, такие как горох, фасоль, соя играют значительную роль в пищевом рационе народов мира. Довольно широко используются человеком масличные растения: подсолнечник, оливки, лен. Особое место принадлежит сахароносам: сахарному тростнику и свёкле. Из других групп растений следует назвать прядильные или волокнистые, дубильные, красильные, эфирномасличные, каучуконосные растения, растения, дающие древесину.
С самых древних времен человеком используются лекарственные растения. У разных народов в разных странах в качестве целебных используются около 20000 видов растений. Значительно меньше видов лекарственных растений являются официнальными. На территории РФ произрастает 139 видов лекарственных растений, включенных в Государственный реестр лекарственных средств и изделий медицинского назначения (1994). Фармакогностические характеристики этих видов лекарственных растений изучаются в курсе фармакогнозии.
Следует упомянуть и о декоративных растениях, многие из которых введены в культуры и украшают сады и парки. Именно эти растения определяют эстетическое восприятие мира человеком.
Значение растений в природе и жизни человека
Мир растений велик и многообразен. В настоящее время он насчитывает около 500 тыс. видов. Континенты нашей планеты, составляющие 150 млн. км 2 , в основном покрыты растительностью. Только ледяные пространства полюсов и высочайшие вершины гор не имеют растительности. Площади, занятые морями и океанами (акватории), составляют около 360 млн. км 2 . Здесь широко представлены водные растения. Растения отличаются от всех других живых организмов, и именно они играют самую существенную роль в жизни биосферы
Подавляющее число растений имеет зеленый цвет, обусловленный зеленым пигментом хлорофиллом, сосредоточенным в особых органеллах растительных клеток – хлоропластах. Уникальное свойство хлорофилла – участие в сложнейшем процессе трансформации электромагнитной энергии солнечного луча в химическую энергию органических веществ (фотосинтез). Процесс фотосинтеза разворачивается в поистине колоссальных масштабах. По определению К. А. Тимирязева, хлорофилловое зерно – тот фокус, та точка в мировом пространстве, где солнечный луч, превращаясь в химическую энергию, становится источником всей жизни на Земле. Точно определить объем работы, выполняемой растениями, трудно и даже невозможно. По весьма приблизительным подсчетам, растения в процессе фотосинтеза ежегодно образуют около 400 млрд. т органических веществ, при этом они связывают около 175 млрд. т углерода, но, возможно, гораздо больше.
Итак, в ходе эволюции жизни на Земле, зародившейся миллиарды лет назад, растения обособились как носители хлорофилла, как единственные организмы, способные синтезировать органические вещества из неорганических.
В ходе фотосинтеза параллельно с образованием органического вещества происходит выделение в атмосферу кислорода. До появления зеленых растений газовая оболочка Земли имела очень мало свободного кислорода. Практически можно считать, что весь кислород атмосферы возник благодаря фотосинтезу. Накопление свободного кислорода привело к появлению кислородного дыхания растений и животных. Возросли энергия жизненных процессов и скорость накопления массы органических веществ. Наличие свободного кислорода усилило также процессы химического выветривания горных пород и накопление в верхних слоях земной коры минеральных соединений, необходимых для питания растений.
Растения осуществляют сложный круговорот веществ в природе. Зеленые растения создают органические вещества, бактерии и грибы в процессе гниения и брожения разлагают их на простые неорганические соединения (С0 2 , воду, аммиак и др.)
Растительный покров играет первостепенную регулирующую роль в общем газообмене и в водном балансе Земли, защищает от разрушения почву, обогащает ее элементами питания, создает пищевую и энергетическую базу для всего животного мира.
Жизнь человека немыслима без использования растений. Это – пища, строительный материал, сырье для различных отраслей промышленности.
Из пищевых растений наиболее важны хлебные злаки. Овощные и плодовые растения являются источником не только жиров, белков и углеводов, но и витаминов. Масличные растения идут на получение растительного масла для пищевых, лекарственных и технических целей. Широко используются в различных отраслях хозяйственной деятельности прядильные, дубильные, красительные, эфиромасличные, каучуконосные, лекарственные и другие растения. Луга, степи, полустепи, горные пастбища служат источником кормов для скота.
Огромно значение леса, который поставляет техническое и лекарственное сырье, пищевые продукты и т. д. Древесину человек использует во всех отраслях народного хозяйства - это строительный материал, бумага, картон, искусственный шелк, скипидар, ацетон, камфора, древесный уголь, эфирные масла и др.
Полезные свойства растений изучены еще недостаточно и используются далеко не полностью. Так, из 500 тыс. видов высших растений в практических целях используют только 2500.
Разделы ботаники
Ботанику как часть более общей науки – биологии, в свою очередь, подразделяют на ряд частных наук, в задачи которых входит изучение тех или иных закономерностей строения и жизни растений или растительного покрова.
Морфология – один из наиболее крупных и рано сформировавшихся разделов ботаники. Это наука о закономерностях возникновения и развития разнообразных жизненных форм растений и отдельных их органов. Заложение и развитие органов растения рассматривают и в ходе индивидуального развития отдельной особи от прорастания семени до конца жизни (онтогенез), и в ходе исторического развития (эволюции) всего вида или любой другой систематической группы, к которой относят данную особь (филогенез).
В процессе развития морфологии в ее недрах обособились еще более специализированные науки:
цитология (закономерности строения и развития основной структурной единицы растений – клетки);
гистология, или анатомия (заложение, развитие и строение разнообразных тканей, формирующих органы);
эмбриология (закономерности развития и строения зародыша);
органография (заложение, развитие и структура органов растения);
палинология (строение пыльцы и спор).
Флорография. В задачу этой науки входит распознавание и описание видов. Виды, описанные флорографами, систематики распределяют в группы по признакам сходства, отражающим родство.
Систематика – наука о разнообразии видов и причинах этого разнообразия. Задача систематики – приведение в легко обозримую научную систему всех наших знаний о видах, описанных флорографами. На основании целой серии методов систематик объединяет родственные виды в систематические группы более высокого ранга – роды, семейства и т. д.
География растений (фитогеография) – крупнейший раздел ботаники, основная задача которого состоит в изучении закономерностей распространения и распределения растений и их сообществ (ценозов) на суше и в воде.
Экология. Жизнь растений зависит от окружающей среды (климата, почвы и др.), но и растения, в свою очередь, влияют на создание этой среды – принимают участие в почвообразовательном процессе, изменяют климат. Задача экологии – изучение строения и жизни растений в связи с окружающей средой. Эта наука имеет первостепенное значение для практического земледелия.
Значение растений в природе и жизни человека
Мир растений велик и многообразен. В настоящее время он насчитывает около 500 тыс. видов. Континенты нашей планеты, составляющие 150 млн. км 2 , в основном покрыты растительностью. Только ледяные пространства полюсов и высочайшие вершины гор не имеют растительности. Площади, занятые морями и океанами (акватории), составляют около 360 млн. км 2 . Здесь широко представлены водные растения. Растения отличаются от всех других живых организмов, и именно они играют самую существенную роль в жизни биосферы
Подавляющее число растений имеет зеленый цвет, обусловленный зеленым пигментом хлорофиллом, сосредоточенным в особых органеллах растительных клеток – хлоропластах. Уникальное свойство хлорофилла – участие в сложнейшем процессе трансформации электромагнитной энергии солнечного луча в химическую энергию органических веществ (фотосинтез). Процесс фотосинтеза разворачивается в поистине колоссальных масштабах. По определению К. А. Тимирязева, хлорофилловое зерно – тот фокус, та точка в мировом пространстве, где солнечный луч, превращаясь в химическую энергию, становится источником всей жизни на Земле. Точно определить объем работы, выполняемой растениями, трудно и даже невозможно. По весьма приблизительным подсчетам, растения в процессе фотосинтеза ежегодно образуют около 400 млрд. т органических веществ, при этом они связывают около 175 млрд. т углерода, но, возможно, гораздо больше.
Итак, в ходе эволюции жизни на Земле, зародившейся миллиарды лет назад, растения обособились как носители хлорофилла, как единственные организмы, способные синтезировать органические вещества из неорганических.
В ходе фотосинтеза параллельно с образованием органического вещества происходит выделение в атмосферу кислорода. До появления зеленых растений газовая оболочка Земли имела очень мало свободного кислорода. Практически можно считать, что весь кислород атмосферы возник благодаря фотосинтезу. Накопление свободного кислорода привело к появлению кислородного дыхания растений и животных. Возросли энергия жизненных процессов и скорость накопления массы органических веществ. Наличие свободного кислорода усилило также процессы химического выветривания горных пород и накопление в верхних слоях земной коры минеральных соединений, необходимых для питания растений.
Растения осуществляют сложный круговорот веществ в природе. Зеленые растения создают органические вещества, бактерии и грибы в процессе гниения и брожения разлагают их на простые неорганические соединения (С0 2 , воду, аммиак и др.)
Растительный покров играет первостепенную регулирующую роль в общем газообмене и в водном балансе Земли, защищает от разрушения почву, обогащает ее элементами питания, создает пищевую и энергетическую базу для всего животного мира.
Жизнь человека немыслима без использования растений. Это – пища, строительный материал, сырье для различных отраслей промышленности.
Из пищевых растений наиболее важны хлебные злаки. Овощные и плодовые растения являются источником не только жиров, белков и углеводов, но и витаминов. Масличные растения идут на получение растительного масла для пищевых, лекарственных и технических целей. Широко используются в различных отраслях хозяйственной деятельности прядильные, дубильные, красительные, эфиромасличные, каучуконосные, лекарственные и другие растения. Луга, степи, полустепи, горные пастбища служат источником кормов для скота.
Огромно значение леса, который поставляет техническое и лекарственное сырье, пищевые продукты и т. д. Древесину человек использует во всех отраслях народного хозяйства - это строительный материал, бумага, картон, искусственный шелк, скипидар, ацетон, камфора, древесный уголь, эфирные масла и др.
Полезные свойства растений изучены еще недостаточно и используются далеко не полностью. Так, из 500 тыс. видов высших растений в практических целях используют только 2500.
Разделы ботаники
Ботанику как часть более общей науки – биологии, в свою очередь, подразделяют на ряд частных наук, в задачи которых входит изучение тех или иных закономерностей строения и жизни растений или растительного покрова.
Морфология – один из наиболее крупных и рано сформировавшихся разделов ботаники. Это наука о закономерностях возникновения и развития разнообразных жизненных форм растений и отдельных их органов. Заложение и развитие органов растения рассматривают и в ходе индивидуального развития отдельной особи от прорастания семени до конца жизни (онтогенез), и в ходе исторического развития (эволюции) всего вида или любой другой систематической группы, к которой относят данную особь (филогенез).
В процессе развития морфологии в ее недрах обособились еще более специализированные науки:
цитология (закономерности строения и развития основной структурной единицы растений – клетки);
гистология, или анатомия (заложение, развитие и строение разнообразных тканей, формирующих органы);
эмбриология (закономерности развития и строения зародыша);
органография (заложение, развитие и структура органов растения);
палинология (строение пыльцы и спор).
Флорография. В задачу этой науки входит распознавание и описание видов. Виды, описанные флорографами, систематики распределяют в группы по признакам сходства, отражающим родство.
Систематика – наука о разнообразии видов и причинах этого разнообразия. Задача систематики – приведение в легко обозримую научную систему всех наших знаний о видах, описанных флорографами. На основании целой серии методов систематик объединяет родственные виды в систематические группы более высокого ранга – роды, семейства и т. д.
География растений (фитогеография) – крупнейший раздел ботаники, основная задача которого состоит в изучении закономерностей распространения и распределения растений и их сообществ (ценозов) на суше и в воде.
Экология. Жизнь растений зависит от окружающей среды (климата, почвы и др.), но и растения, в свою очередь, влияют на создание этой среды – принимают участие в почвообразовательном процессе, изменяют климат. Задача экологии – изучение строения и жизни растений в связи с окружающей средой. Эта наука имеет первостепенное значение для практического земледелия.
Физиология растений – наука о процессах жизнедеятельности растений, преимущественно об обмене веществ, движении, росте, ритмах развития, размножении и т. д.
Микробиология – наука об особенностях жизненных процессов, происходящих в микроскопических организмах, преобладающую часть которых составляют бактерии и некоторые грибы. Успехи почвенной микробиологии широко используют в сельскохозяйственной практике.
Палеоботаника – наука об ископаемых растениях прошлых геологических периодов.
Другие разделы ботаники настолько обособились в связи с решением специальных задач и применяемыми методами работы, что давно уже составляют особые науки, например биофизика, биохимия, радиобиология, генетика и др.
Растения являются первоисточником существования, процветания и развития жизни на Земле и в первую очередь благодаря их свойству осуществлять фотосинтез. Фотосинтез протекает практически повсеместно на нашей планете, в связи с чем суммарный эффект его колоссален. В процессе фотосинтеза зеленые растения из углекислого газа и воды создают органические вещества, служат источником ценных продуктов питания (зерна, овощей, плодов и т. д.), сырья для промышленности и строительства.
Формирование газового состава атмосферного воздуха, как известно, также находится в прямой зависимости от растений. Зеленые растения в процессе фотосинтеза выделяют около 5*1011 тонн свободного кислорода в год. Один гектар кукурузы выделяет за год 15 тонн кислорода, что достаточно для дыхания 30 человек. Весь кислород атмосферы проходит через зеленое вещество примерно за 2000 лет. За 300 лет растения усваивают столько углерода, сколько его содержится в атмосфере и водах. Годовая химическая энергия продуктов фотосинтеза в 1000 раз превышала выработку энергии в конце XX столетия всеми электростанциями мира. Установлено, что растения Земли в процессе фотосинтеза ежегодно образуют более 177 млрд. тонн органического вещества.
Растения участвуют в образовании гумуса, который является самой существенной частью почвы, обеспечивает ее высокое плодородие. Помимо углерода, водорода и кислорода в состав молекул многих органических веществ входят атомы азота, фосфора, серы, а нередко и других элементов (железа, кобальта, магния, меди). Все они добываются растениями из почвы или водной среды в виде ионов солей, главным образом, в окисленном виде. Минеральные соли не вымываются из поверхностных слоев почвы, так как растительность постоянно всасывает часть минеральных веществ из почвы и передает их животным на корм. Животные, так же, как растения, после отмирания передают минеральные вещества обратно в почву, откуда они вновь всасываются растениями. Растения, таким образом, изымают минеральные соли и постоянно поддерживают содержание их в почве, что является важным для ее плодородия.
Растительность оказывает большое влияние на климат, водоемы, животный мир и другие элементы биосферы, с которыми она тесна взаимосвязана.
От характера растительности во многом зависит и характер биоценоза, экосистемы, их морфологическая и функциональная структура, биогеоценотическая деятельность компонентов.
Велико значение растительности в жизни человека. Прежде всего, растительность представляет необходимую среду жизни людей. Дикорастущая флора является неоценимым генетическим фондом в селекционной работе при создании новых сортов сельскохозяйственных культур. Большая часть растений, которые обеспечивают сегодня около 90% продовольствия в мире, появились путем окультуривания диких растений.
Сотрудниками Всероссийского института растениеводства (ВИР) установлено наличие в России около 600 диких видов, являющихся сородичами культурных растений. Многие из них послужили базой для выведения более 1500 новых сортов.
На протяжении многих веков человек добывает из растений многообразные лекарственные вещества, которые так необходимы в медицинской и ветеринарной практике. На современном мировом рынке находятся в обращении продукты свыше 1000 видов лекарственных растений. Среди них препараты из корня жизни - женьшеня, элеутерококка, ландыша майского, горицвета весеннего.
Так, около 80% людей в развивающихся странах, заботясь о своем здоровье, полагаются преимущественно на дикие лекарственные травы и другие растения. Около половины предписанных и непредписанных лекарств, потребляемых в мире, содержат натуральные ингредиенты, получаемые из диких организмов. Четвертую часть этих ингредиентов получают из растений, встречающихся только в тропических лесах. Растения являются важнейшим пищевым ресурсом для человека, многие из них используются в разнообразных технологических процессах (пивоварение, хлебопечение, очистка сточных вод и т. д.). Растения служат основной кормовой базой для домашних и многих диких животных. Они участвуют в образовании полезных ископаемых, защищают от разрушения потоками воды и ветром поверхность Земли, от засыпания песками плодородной земли.
Заслуживает внимания индикаторная роль растений. Наблюдая за растениями, человек еще в глубокой древности усваивал ориентиры в пространстве и времени - растения верно служили ему вместо компаса. Некоторые растения довольно точно показывали человеку время суток. Другие растения выполняли функцию барометра и гигрометра, являлись индикаторами пресных и соленых вод. В настоящее время растения-индикаторы используют в своих исследованиях и практической деятельности геологи, гидрологи, землеустроители, почвоведы, климатологи, лесоводы, археологи и другие. Например, с помощью растений удается обнаружить кимберлитовые трубки, скрывающие алмазы. Растения могут служить индикаторами плодородия почв. Дело в том, что растения резко реагируют на изменения внешних условий. В зависимости от характера почвенного покрова наибольшее распространение получают те или иные растения.
Отрицательное воздействие выхлопных газов автомобилей проявляется на некоторых растениях настолько отчетливо, что их с успехом можно использовать для обнаружения опасной для людей концентрации этих газов. Особенно это важно в местах скопления выхлопных газов, например, в туннелях, на автострадах с интенсивным движением. Засыхание концов листьев, изменение окраски, появление белых пятен на растениях указывает на присутствие в окружающей среде опаснейших загрязнителей.
Растения разными способами осуществляют детоксикацию вредных веществ. Некоторые из вредных веществ связываются цитоплазмой растительных клеток и становятся неактивными, другие подвергаются превращениям в растениях до нетоксических продуктов и участвуют в обмене веществ.
Для борьбы с вредными микроорганизмами растения выработали ряд веществ, способных подавлять их деятельность. К ним относятся антибиотики (пенициллин, стрептомицин, тетрациклин и др.) и фитонциды. Сильными бактерицидными свойствами обладают лук и чеснок. В связи с этим они с давних пор применяются в качестве лечебных средств. Одно растение можжевельника выделяет за сутки 30 г летучих веществ, а один гектар - такое количество фитонцидов, которое достаточно для очистки от микробов всех улиц большого города. Растительность для человека - это и источник эстетического наслаждения, оказывающий на него психологическое воздействие. Многие растения стали объектами тщательных исследований биоников с целью использования имеющихся принципов и механизмов в технике и т. д.
Отрицательное же значение растительности по сравнению с приносимой ею пользой незначительно. Так, некоторые виды диких растений растут в качестве сорняков на обрабатываемых землях и пастбищах. В отдельных местах приходится бороться с зарастанием водоемов, каналов. Иногда массовое развитие водной растительности вызывает появление летних заморов рыбы в озерах. Известны и некоторые другие случаи вредного воздействия растений на человека (отравления, грибковые заболевания) и хозяйство (обрастание днищ судов, зарастание дорог и т. п.).
Здесь уместно привести еще один аргумент в пользу нежелательности истребления хотя бы одного-единственного вида растений, каким бы ненужным или даже вредным данный вид ни казался сегодня.
Должен учитываться принцип потенциальной полезности. Мы не в состоянии предвидеть, какое значение для человека может иметь тот или иной вид в будущем. Виды, считавшиеся совершенно бесполезными или вредными, нередко затем приобретали огромную важность. Так, оказавшиеся вредными плесневые грибы дали человечеству антибиотики, а многочисленные бактерии, также казавшиеся бесполезными, работают на человечество, включенные в технологию добычи ряда видов полезных ископаемых и т. д. Генофонд ныне существующих организмов - это бесценный эволюционный дар, от правильного использования которого во многом зависит направление научно-технического прогресса в самых различных областях деятельности человека.
>>Значение зеленых растений в природе и жизни человека
