Положение растений в органическом мире

Тема 1. МЕСТО И РОЛЬ СИСТЕМАТИКИ В БОТАНИЧЕСКИХ НАУКАХ

Лекция №1. Положение растений в царствах живой природы

Цель занятия: рассмотреть современные представления о царствах живой природы и место растений в них; определить важнейшие признаки растений; рассмотреть разнообразие и дать общую характеристику растениям.

Основные понятия: надцарство, царство, автотрофы, гетеротрофы, прокариоты, эукариоты, голозойное питание, адсорбция, настии, тропизм

Общие сведения

В биосфере существует не менее 400 тысяч видов растений, из них на территории России произрастает около 12 тысяч видов. Еще на заре своей истории человек обратил внимание на огромное разнообразие растительного мира. В процессе своей жизнедеятельности человек столкнулся с необходимостью уметь отличать полезные растения от ядовитых. Полезные растения, в свою очередь, разделять на пищевые и лекарственные.

Возникновение оседлого земледелия, когда человек начал выращивать пищевые культуры, в первую очередь злаки (пшеница, ячмень, просо), датируется 10-8 тысячелетиями до н.э., о чем свидетельствуют археологические раскопки.

О выращивании пищевых растений и знакомстве человека с лекарственными травами свидетельствуют иероглифы и рисунки на гробницах египетских фараонов (3000 г. до н. э.).

Рис. 1 Земледелие Древнего Египта

Древние народы Мексики и Перу традиционно выращивали картофель, кукурузу, табак.

В древнекитайском сочинении под названием Шу-Кинг (около 2200 лет до н.э.) впервые приводятся описания растений, среди них – тутовые и лимонные деревья, бобовые, хлопчатник.

Древнегреческий историк Герадот (484-425 гг. до н.) описывал в своих трудах, помимо злаковых, лук, чеснок.

Практический опыт способствовал накоплению знаний о выращивании растений. Античное естествознание отражено в трудах Аристотеля (384-322 гг. до н. э.). Он был крупнейшим натуралистом своего времени. Аристотель интуитивно признавал родство всего живого, и растения он рассматривал как часть природы.

Самой первой известной нам классификацией растений была классификация Теофраста (371-287 гг. до н. э.) – ученого и философа древней Греции. Наряду с Аристотелем, является основателем ботаники и географии растений, автор более 200 трудов по естествознанию.Классификация Теофраста не была научна в современном понимании, но она вносила определенный порядок в растительный мир. До него ботаника была неким продолжением зоологии.

Некоторые античные ученые того времени, да и сам Аристотель первоначально считали растения и животных как нечто сходное. В своем труде «Исследование о растениях» в девяти книгах Теофраст впервые доказал принципиальные различия между растениями и животными. Он первым установил различие на основе «замкнутой системы» - у животных и «открытой» - у растений.

Теофраст выделил наземную и водную флору. В наземной флоре выделил листопадные формы и вечнозеленые. Далее все наземные растения разделил по жизненным формам на деревья, кустарники, полукустарники и травы. Рассматривая водную флору, Теофраст выделяет в ней пресноводные и морские растения. В своей классификации Теофраст использовал экологический принцип, выделяя классификационные группы на основе жизненных форм растений. Так же, Теофраст положил начало утилитарному направлению в классификации растений, так как увязывал данные о растениях с вопросами их практического использования.

Влияние классификации Теофраста прослеживается почти до нашего времени.

Таким образом, попытки классифицировать растения осуществлялись уже с античных времен.

Положение растений в органическом мире

Для того, чтобы классифицировать растения необходимо было понять их место в органическом мире. Весь окружающий нас мир делится на живую и неживую природу. Соответственно, к живой природе относятся организмы, которые:

· Дышат

· Питаются

· Растут

· Размножаются

· Умирают

На современном этапе комплексом биологических наук о растениях является ботаника. Но понятие «растение» и положение растений в системах царств природы пересматривались в истории науки неоднократно.

Со времен Аристотеля (IV век до н.э.) мир живых существ делился на растения - Vegetabilia и животные - Animalia. Позднее, К. Линней (XVIII век) присвоил им наивысший ранг царств в своей системе. Соответственно, на протяжении много времени, ботаники изучали все, что не относилось к животным -, включая грибы и бактерии. При этом к растениям относили и водоросли, и грибы, и бактерии. Царства растений делили на отделы, царства животных — на типы, и так далее.

По мере развития естествознания система двух царств начала пересматриваться. В первой половине XIX века шведский ученый-ботаник Е. Фриз (1794-1878 гг.) обратил внимание на существенное различие растений и грибов и предложил выделит грибы в отдельное царство. Современные достижения подтвердили правильность выводов о грибах как самостоятельных организмах. Грибы имеют клеточную оболочку содержащую хитин, который присутствует в скелетных структурах беспозвоночных животных. Наиболее вероятными предками грибов считаются гетеротрофные амебоидные простейшие животные.

В 30-ых годах XX века был изобретен электронный микроскоп. Исследования с помощью нового оборудования, показали существенные отличия метаболизма – обмена веществ и структуры клеток бактерий от всех остальных групп организмов. Это побудило разделить живую природу на два надцарства: прокариоты (доядерные организмы), куда вошли все бактерии, и эукариоты (имеющие ядро), куда вошли все остальные группы организмов.

Понятия «прокариоты» и «эукариоты» ввел в 1925 году французский биолог Эдвард Шаттон (1883-1947 гг.), предлагавший выделить прокариот в самостоятельное царство, но только в 1960 году это было принято научным миром. Это осознание позволило Херберту Коупланду (1947,1956) и Роберту Уиттакеру (1959) предложить новые системы животного мира, разделив его на пять царств: прокариоты, протисты, грибы, растения, животные.

Прокариоты (Procaryota) – одна из древнейших групп организмов на Земле, насчитывающая 3,0-3,5 млрд. лет. Клетки прокариот не имеют морфологически оформленного ядра, молекула ДНК не отделена от цитоплазмы ядерной мембраной, не имеют настоящих хромосом, у них отсутствуют процессы митоза и мейоза, а также типичный половой процесс. Исследование физиологии и биохимии прокариот во второй половине 20 века, показало их значительное разнообразие и привело к необходимости разделить их на три царства, выделив прокариот в надцарство.

· Архебактерии – хемосинтетики, метанообразующие анаэробные бактерии

· Настоящие бактерии – анаэробные и аэробные гетеротрофы, изредка автотрофные хемосинтетики, способные к аноксигенному фотосинтезу

· Оксифотобактерии – автотрофные аэробные прокариоты. Способные к оксигенному фотосинтезу.

Эукариоты (Eucaryota) – организмы, имеющие оформленное клеточное ядро.

· Протисты – эукаристические организмы, не относящиеся к грибам, растениям и животным - простейшие водоросли и грибоподобные организмы.

· Царство животные – гетеротрофы, питание преимущественно голозойное (заглатывание), реже адсорбция (всасывание), плотная клеточная оболочка отсутствует.

· Царство Грибы - гетеротрофы, питание – адсорбция, имеется твердая клеточная оболочка.

· Царство Растения – автотрофы, питаются, осуществляя оксигенный фотосинтез, имеется плотная клеточная оболочка.

Рис. 2 Схема филогенетических отношений крупнейших групп организмов (по Яковлеву, 1990)