Что изучает ботаника в биологии. Ботаник - это кто такой? Что изучает ботаника

Кто такой ботаник? Это иностранное слово сегодня часто произносится в повседневной жизни. Но при этом оно употребляется скорее в шутливом, переносном смысле. А иногда носит и обидный, уничижительный оттенок. Чем же вызваны негативные отзывы о ботаниках? Об этом, а также о нескольких толкованиях данного слова, будет рассказано в статье.

Ученый и учитель

В словарях дано несколько значений «ботаника». Вот два из них, довольно близких друг к другу по смыслу:

Человек, который получил образование в области науки ботаники, а также тот, который занимается данной наукой на профессиональной основе. Пример: Выражение «борьба за существование», равно, как и само понятие борьбы в природе, были внесены в науку уже давно, преимущественно учеными-ботаниками.
Во втором значении ботаник - это тот, кто преподает ботанику как школьный предмет. Пример: Молодой и талантливый ботаник болел уже второй месяц, и ученики, любившие его, очень скучали по его необычным урокам.

Что такое ботаника?

Разбираясь в том, кто это - ботаник, представляется, что будет уместным сказать и о значении слова «ботаника». В словаре дается три оттенка толкования этого слова:

Научная дисциплина, которая занимается изучением растений. Пример: «Отцом ботаники» считается Теофраст, который был учеником Аристотеля и жил в IV-III вв. до н. э.
Учебный предмет (в школе и в вузе), который содержит теоретические основы указанной научной дисциплины. Пример: В российских школах ботанику по одним программам изучают в 5-6-м классах, а по другим - в 6-7-м.
В разговоре так называют учебник, в котором излагаются основы ботаники как науки. Пример: Открыв в классе портфель, Алеша обнаружил, что забыл дома ботанику.

Первобытные ботаники

Оказывается, первобытные люди были в какой-то степени ботаниками. Ведь они имели множество сведений о растениях, так как это диктовалось жизненной необходимостью. Ведь им постоянно приходилось сталкиваться и с пищевыми, и с лекарственными, и с ядовитыми растениями. Таким образом, знание о них было, по сути, вопросом выживания.

Первые книги, в которых были описаны не только полезные для человека растения, были написаны греческими учеными-натуралистами. Философы рассматривали растения как часть природы и пытались разобраться в их сущности и систематизировать их.

Аристотель

До Аристотеля исследователей интересовали в основном лекарственные растения и те, что представляли хозяйственную ценность. Тогда как этот ученый грек в IV в. до н. э. впервые задумался об их месте в природе вообще.

Из тех немногочисленных материалов, затрагивающих тему растений, что дошли до нашего времени, видно, что Аристотелем признавалось существование двух царств окружающего мира: живой и неодушевленной природы.

Растения он относил к живому царству. Ученый считал, что они обладают душой, хотя и находящейся на более низкой ступени развития, чем у животных и человека. Аристотель видел в природе животного и растительного мира общие свойства. Так, например, он писал, что относительно некоторых морских обитателей трудно наверняка сказать, что это - растение или животное.

Отец ботаники

Это высокое звание относится к ученику Аристотеля Теофрасту. Его труды рассматриваются как сведение в одну систему познаний, присущих практикам сельского хозяйства, медицины, а также работ ученых Античности.

Теофраст явился основателем ботаники, выделив ее в самостоятельную науку. Описывая способы применения растений в медицине и хозяйстве, он занимался и теоретическими вопросами. Влияние трудов этого ученого на развитие ботаники в будущем было огромным в течение многих столетий.

Ни одному ученому Древнего мира не удалось подняться выше его ни в описании форм растений, ни в понимании их природы. Конечно, если судить с точки зрения современного уровня знаний, некоторые положения Теофраста были наивными и ненаучными.

Ведь в то время ученые не обладали высокой техникой исследований, не ставили научных экспериментов. Но при этом нельзя отрицать, что уровень знаний, которого достиг «отец ботаники», был очень значительным. В качестве стройной системы знаний о растениях ботаника была сформирована к XVII-XVIII векам.

Другие значения

Нужно отметить, что в словарях указываются и другие значения слова «ботаник», которое употребляется как жаргонное, имеющее переносный, пренебрежительно- шутливый смысл. Здесь есть два варианта:

Ботаник - это человек, который занимается учебой, интеллектуальным развитием, умственным трудом, делая все это в ущерб многим другим жизненным реалиям. Он пренебрегает социальными связями, отдыхом, развлечениями, личной жизнью. Такой «ботаник» отличается большим умом, но в общении с окружающими он очень неловок, не разделяет увлечения сверстников, не может дать отпор агрессии. Как следствие, он нередко подвергается насмешкам, его называют занудой, зубрилой, книжным червем. В основном жаргонное слово «ботаник», а также «ботан» используется школьниками и студентами в отношении своих соучеников. «Ботаникам» присуща стереотипная внешность: это плохо развитый в физическом отношении молодой человек, немодно или нелепо одетый, с немодной стрижкой, в очках. Иногда этим словом называют и взрослых людей, которые подпадают под внешний стереотип. Пример: По мнению Ирины, называть человека «ботаником», насмехаясь над ним, может только тот, кто очень недалеко ушел в своем развитии.
В другом жаргонном значении ботаник - это тот, кто плохо разбирается в какой-либо области, например в поэзии или в живописи. Пример: Несмотря на то, что Олег любил посещать картинные галереи, в искусстве он был полный ботаник.

Что изучает ботаника?

Определение 1

Ботаника - (от греч. botane - овощ, зелень, трава, растение) - комплексная наука, которая изучает растения. Она всесторонне рассматривает их происхождение, развитие, строение (внешнее и внутреннее), классификацию, распространение по земной поверхности, экологию (взаимоотношения и отношения с окружающими факторами), охрану.

Как и остальные науки, у ботаники имеется своя предистория. Зарождение её прослеживается с глубокой древности, когда люди ещё только начинали использовать растения для своих практических потребностей (питания, лечения, изготовления одежды, жилья). Достаточно долгое время естествоиспытатели занимались лишь описанием растений - их размеров, окраски, особенностей отдельных органов, то есть достаточно долгое время ботаника имела всего - навсего описательный характер. Этот раздел биологии формировался в $XVII-XVIII$ столетиях. Первые попытки систематизации растительного мира и стали началом использования в ботанике сравнительно - описательного метода, с помощью которого растения не только описывали, но и сравнивали по внешним (морфологическим) признакам. С изобретением микроскопа в ботанике зарождается, а позже, благодаря интенсивному развитию науки и усовершенствованию микроскопической техники, начинает доминировать экспериментальное направление.

Рисунок 1.

Растения - это источник более чем десяти биологически активных веществ, которые действуют на организм человека и животных, в частности при пищевом употреблении. Поскольку растения неотъемлемы в жизни человека, то они и стали объектом пристального изучения.

Все растения делятся на $2$ большие группы:

низшие растения, или слоевищные (таломные);
высшие растения, или листостебельные.

К низшим растениям относятся водоросли.

К высшим растениям относятся мохообразные (мхи и печёночники), папоротникообразные (псилофиты, псилоты, хвощи и папоротники), голосемянные и покрытосемянные.

Отдельно изучаются лишайники, грибы, бактерии.

Замечание 1

Современная ботаника - многоотраслевая наука, которая охватывает целый ряд разделов: систематику растений, которая занимается классификацией растений в зависимости от подобных общих характеристик. Её подразделяют на две части: флористика и ботаническая география. Флористика изучает сообщества растений на определённой территории. Ботаническая география изучает особенности распространения растений на земном шаре.

Систематика растений - основная ботаническая дисциплина. Весь растительный мир она разделяет на отдельные группы, объясняет родственные и эволюционные связи между ними. Это задание специального раздела ботаники - филогении.

Сначала исследователи систематизировали растения лишь по внешним (морфологическим) признакам. Сейчас же для систематики растений используют и их внутренние признаки (особенности строения клеток: их химический состав, хромосомный аппарат, экологические особенности). Морфологию растений, которая изучает строение растений. Подразделяется эта наука на микроскопическую морфологию и макроскопическую морфологию (органографию). Микроскопическая морфология изучает строение клеток и тканей растений, а также эмбриологию. Макроскопическая морфология изучает органы и части растений.

Некоторые разделы морфологии решили выделить в отдельные дисциплины :

органографию (изучает органы растений),
палинологию (рассматривает строение спор и пыльцы растений),
карпологию (занимается классификацией плодов),
тератологию (предмет изучения - уродства и аномалии в строении растений),
анатомию растений, которая изучает внутреннее строение растений;
физиологию растений, которая изучает формы растений в процессе их онтогенеза и филогенеза, а также процессы, происходящие в растениях, их причины, закономерности и взаимосвязь с окружающей средой. Она тесно связана с систематикой.
биохимию растений, которая изучает химические процессы в растениях, связанные с ростом и развитием.
генетику растений, которая изучает генетические изменения растений, происходящие с вмешательством или без вмешательства человека.
фитоценологию, которая занимается изучением растительного покрова Земли, определяет динамические изменения в природе, а также их зависимости и закономерности (растительность - это сочетание всех растений на одной территории, которые составляют ландшафт;
геоботанику, которая занимается изучением экосистем, то есть взаимоотношениями между растениями,животным миром и факторами неживой природы (весь это комплекс получил название биогеоценоза).
экологию растений, которая изучает растения в зависимости от среды обитания и определяет идеальные условия для жизни растений.
палеоботанику, которая изучает ископаемые растения с целью определения истории развития.

Ботаника также классифицируется по объектам изучения на :

альгологию - науку о водорослях,
бриологию, которая занимается исследованием мхов и др.
исследование микроскопических организмов в мире растений также было выделено в отдельную дисциплину - микробиологию.
фитопатология - занимается болезнями растений, которые могут быть вызваны грибами, вирусами или бактериями.

Замечание 2

В зависимости от изучаемого объекта выделились специальные отрасли в ботанике: лесоведение, луговедение, болотоведение, тундроведение и ещё ряд подобных дисциплин.

Традиционно в ботанику включают микологию - науку о грибах (со средины $ХХ$ ст. их стали выделять в отдельное царство), а также лихенологию - науку, которая изучает лишайники.

Предмет исследования ботаники - это растения, их строение, развитие, родственные связи, возможность их рационального хозяйственного применения.

Задачи ботаники :

Изучение растений для повышения их устойчивости, урожайности и выносливости.
Определение новых видов растений и их применение.
Определение действия растений на человеческий организм.
Определение роли человека в развитии и сохранении растительного покрова планеты.
Осуществление генетической трансформации растений.

Методы исследования в ботанике :

метод наблюдения - используется как на микроскопическом, так и на макроскопическом уровнях. Этот метод состоит в установлении индивидуальности объекта, который исследуется, без искусственного вмешательства в его процессы жизнедеятельности. Собранная информация используется для дальнейшего исследования.

сравнительный метод - используется для сравнения объекта, который исследуется, с подобными объектами, так и классифицировать их, детально анализируя похожие и отличительные черты в сравнении с близкими к ним формами.

экспериментальный метод - используется для изучения объектов или процессов в специально созданных искусственных условиях. В отличии от метода наблюдения, экспериментальный метод предвидит специальное вмешательство экспериментатора в природу, что позволяет установить последствия от влияния тех или иных факторов на объект исследования. Метод может использоваться как в естественных условиях, так и в лаборатории.

мониторинг - это метод постоянного наблюдения за состоянием отдельных объектов, течением определённых процессов. моделирование - это метод демонстрации и исследования определённых процессов, явлений с помощью их упрощённой имитации. Он даёт возможность изучать процессы, которые сложно или невозможно воспроизвести экспериментально, или непосредственно наблюдать в живой природе.

статистический метод - основанный на статистической обработке количественного материала, собранного в результате других исследований (наблюдений, экспериментов, моделирования), что позволяет его всесторонне проанализировать и установить определённые закономерности.

Замечание 3

Ботаника - это наука, которая изучает растительный покров земной поверхности на всех уровнях - молекулярном, клеточном, организменном, популяционном.

Ботаника - (от греч. botane - овощ, зелень, трава, растение). Это один из разделов биологии, комплексно исследующий мир растений. Флора земли – это миллионы видов. Ботаника изучает и систематизирует виды растений, исследует их физиологию и анатомию, исследует наследственность (генетику), приспособляемость к окружающей среде, географическое расселение. Рассматривает проблемы экологии.

Как система знаний о растениях, ботаника формировалась во времена Древней Греции и Египта. Она возникла и развивалась вместе с хозяйственной деятельностью человека, медициной. До наших дней дошли сочинения древних авторов: Ибн Сины (Авицены), индийское учение «Аюрведа» - наука о жизни, легендарная китайская книга о травах « Бэнь цао». Эти книги не только описывали растение, но указывали на их полезность для человека. Период великих географических открытий дал толчок развитию всех естественных наук, и ботаника – не исключение. Выдающийся ботаник и естествоиспытатель, шведский ученый Карл Линней создал и узаконил классификацию ботанического мира. Каждое растение на латинском языке получило два названия: рода и вида. Такая систематика существует и сейчас. Изобретение микроскопа привело к открытию клеточного строения растений и бурному развитию экспериментальных направлений развития науки. По сей день растения являются объектом изучения, так как они неотъемлемая часть нашей жизни.

Традиционно все растения делятся на две большие группы:

Низшие или нецветковые (водоросли, лишайники). Еще их называют слоевищными. Слоевище – тело низших растений.
Высшие – или цветковые, листостебельные растения. К ним относятся мохообразные, папоротники, хвощи и плауны, орхидеи, голосемянные и покрытосемянные.

В общепринятую классификацию не попали лишайники, грибы и бактерии. В настоящее время лишайники изучает наука - лихенология, грибы – микология, бактерии – бактериология.

Современная наука о растениях включает в себя ряд разделов. Основной раздел – это систематика. Она занимается естественной классификацией растений по сходным признакам и объединяет их в виды. Это основа любой отрасли ботаники. Систематику можно разделить на две части: флористическую и географическую ботанику. Флористика рассматривает закономерности распространения видов растений на различных территориях, ареалах распространения. Ботаническая география отвечает на вопрос: «Почему в одном регионе растут определенные растения, а в другом – нет». Она изучает географические законы распространения растений на планете. Рассматривая развитие отдельных видов растений в историческом развитии, устанавливаются их генетические родственные связи. Этим занимается специальный раздел – филогения. Из истории развития ботаники известно, что первоначально растения систематизировались по внешним признакам – морфологическим. В наши дни используются знания клеточного строения растений. Морфологию делят на макро- и микро- уровни. Макроморфология изучает внешнее строения растения в целом. Микроморфология изучает растение с помощью микроскопа. Это цитология, эмбриология, гистология. В морфологии растений выделяются такие раздели как:

Органография – описывается и сравнивается внешнее строение растений
Палинология – строение пыльцы растений или его спор, их рассеивание и применение
Карпология – изучаются строение и форма семян растений, классифицируются их плоды.
Тератология – аномалии в строении растений, причины их проявлений, методы лечений и профилактики
Анатомия – строение растения, в том числе и на клеточном уровне
Физиология – изучает процессы роста и развития, питания, плодоношения и размножения растения, их закономерности
Биохимия – объектом изучения являются вирусы и бактерии, высшие и низшие растения и химические процессы, происходящие внутри растения
Генетика – наследственность и изменчивость, особенности развития того или иного вида, зависимость изменений от вмешательства человека
Фитоценология – иногда приравнивается к геоботанике и рассматривает растительный покров как совокупность растительных сообществ, взаимоотношения между ними и между собой
Геоботаника – раздел на стыке наук: ботаники, географии и экологии
Экология растений – взаимоотношения растений с окружающим миром, создание идеальных условий произростания
Палеоботаника – изучает вымершие организмы и историю развития растений

Науку о растениях можно классифицировать по объектам изучения:

Альгология - (от лат. alga - морская трава, водоросль и греч. λογοσ - учение) - раздел биологии, изучающий водоросли. В современном понимании, водоросли – это гетерогенная экологическая группа. К ней относятся протисты, бактерии и растения.
Бриология - (от греч. βρύον «мох» и …логия) - раздел ботаники, изучающий мохообразные растения. Бриологи изучают морфологические, биохимические. Генетические, физиологические особенности мхов и возможности их применения в бытовых и медицинских целях.
Микробиология – дна из молодых и динамично развивающихся наук. Предмет ее изучения – это микро-жинь – все что не видимо невооруженным глазом. Это изучение бактерий, одноклеточных водорослей. Способы выживания растений в экстримальных условиях и их влияние на жизнь человека.
Фитопатология – исследует болезни растений, ищет средства их защиты и разрабатывает методы профилактики, изучает условия возникновения и распространения массовых вспышек заболевания растений – эпифотий.

В 18 веке немецкий учены Гумбольдт А. обосновал появление тех или иных видов растений, их развитие от географической среды произрастания. Это послужило развитию таких отраслей ботаники как болотоведение, тундроведение, луговедение, лесоведение и т.п.

В современном мире наиболее важными задачами ботаники являются:

Открытие новых видов растений и возможность их применения в жизни человека.
Изучение свойств растений, их устойчивости и выносливости к болезням, повышение урожайности сельскохозяйственных культур.
Исследование действий растений на организм человека и животный мир.
Влияние человека на формирование экосистем, защиты и сохранения растительного покрова нашей планеты.
Изучение наследственности и изменчивости растений – как основа выращивания генномодифицированных растений. Выявление положительных и отрицательных влияний таких растений на человека и окружающий мир.

Ботаника как и любая наука использует различные методы исследования:

Наблюдение – традиционный метод – наблюдение за жизнедеятельностью объекта в реальных условиях, без вмешательства. Используется и макроскопическом, и в микроскопических уровнях.
Сравнительный – сравнение исходного объекта с подобным для выявления сходных и отличительных черт.
Экспериментальный – искусственно созданный процесс для определения влияния различных факторов на жизнедеятельность растений. Может использоваться как в естественной среде обитания, так и в лаборатории.
Мониторинг – регулярное комплексное наблюдение за определенным объектом, оценка и прогнозирование состояние растительных сообществ, оценка воздействия на них природных и антропогенных факторов.
Статистический – математическая обработка материалов, собранных другими методами исследования. Установление на их основе закономерностей развития, прогнозирования ситуаций.

Ботаника – это современная многоотраслевая наука, изучающая флору планеты Земля. Она использует как традиционные методы, так и современные химические, физические, молекулярные методы исследований. Глобальной проблемой современности стало производство продуктов питания. Эту задачу решают различные науки. Первое место занимает ботаника. Предметом ее исследования является растение, все аспекты его жизнедеятельности и полезности для человека. Не менее глобальной является проблема сохранения благоприятного климата на планете. Современная ботаника призвана разработать научные основы охраны природных экосистем. Большое внимание отводится охране редких и исчезающих видов растений, занесенных в Красную книгу.