2. Достижения в области физиологии растений
Успехи были достигнуты в изучении химических свойств простых и сложных веществ, открытие кислорода (К. Шееле, Д. Пристли), познание состава воды, углекислого газа и ряда органических веществ (А. Лавуазье), а также открытие закона постоянства материи («вечности веществ») (А. Лавуазье и М.В. Ломоносов). Эти достижения оказали положительное влияние на изучение жизнедеятельности растений в XVIII в.
Открытия в области химии привели к конкретизации роли растений в круговороте веществ в природе, а также к появлению сомнений о водном питании растений и постепенному пониманию роли воздуха в этом явлении (С. Гейлс, Ш. Боннэ). В трудах М.В. Ломоносова (1763) четко была сформулирована мысль об участии листьев в воздушном питании растений, указано, что «растения черпают материал, необходимый для своей организации из воздуха. ». Однако эти мысли остались не замеченными современниками, возможно, ввиду их умозрительности.
В этом направлении стали появляться и экспериментальные подтверждения. Так, английский химик Джозеф Пристли (1774) обнаружил, что мыши под стеклянным колпаком не гибнут от удушья, если вместе с ними поместить зеленое растение. Однако наблюдение Дж. Пристли было встречено критически в связи с тем, что растения как и животные способны портить воздух (Карл Шееле).
Спор удалось разрешить голландскому медику Яну Ингенгаузу (1730 — 1799), который обнаружил у овощей способность очищать воздух на свету и ухудшать его в тени и ночью. Свои наблюдения Я. Ингенгауз подытожил так: «растения днем энергично отдают окружающему их воздуху кислород (или жизненный воздух), а ночью или в каком-нибудь темном месте выделяют угольную кислоту». Он же установил значение зелёной окраски растений для фотосинтеза.
Окончательную ясность в данный вопрос внес швейцарский ботаник Жан Сенебье (1742—1809) в своем труде «Физико-химические мемуары о влиянии солнечного света на изменение тел трех царств природы и особенно царства растений» (1782). Классический опыт Ж. Сенебье сводился к учету числа пузырьков воздуха, выделяемых на поверхность листьев при погружении их в воду на свету. Оказалось, что с повышением концентрации углекислоты в воде выделение кислорода листьями пропорционально возрастает. При этом он допускал, что выделяемый кислород представляет собой продукт распада углекислоты. Это положение было отвергнуто лишь в 40-х годах XX в. Однако он в опыте четко продемонстрировал положительное влияние света на очищение воздуха только при наличии в среде СО2. Поглощение последнего растениями на свету он назвал «углеродным питанием». Несколько позже Ж. Сенебье (1800) впервые определяет предмет и задачи физиологии растений как самостоятельной науки.
Уже в начале XIX в. швейцарец Никола Соссюр (1804) окончательно прямыми экспериментами показал, что при дыхании растениями поглощается кислород и выделяется СО2. Такой процесс происходит только на свету.
Французский химик Антуан Лавуазье (1743 – 1794) обнаружил сходство процессов дыхания животных и горения, выражающееся в поглощении кислорода и выделении СО2 , что доказывало общность физиологических процессов у растений и животных и единство их происхождения. Указанный вывод получает дальнейшее развитие в работах исследователей XIX в.
Заметим, что естествознание здесь многим обязано трагической личности А. Лавуазье, гильотинированного в мае 1794 г. решением суда Французской революции по ложному обвинению в финансовых махинациях. Его же решением он был реабилитирован в 1796 г. Потеря А. Лавуазье для науки оказалась невосполнимой, хотя «палачу довольно было мгновения, чтобы отрубить ему голову» (Ж.Л. Лагранж).
В XVIII в. было продолжено изучение пола и размножения растений, вопросов, поставленных еще исследователями предыдущих эпох (Я. Бобарт, Р. Камерариус). На изучение пола растений оказали влияние труды К. Линнея и его наблюдения над опылением растений, за что он был удостоен даже премии Петербургской Академии наук.
Однако наибольшего успеха достиг работавший в Германии и России Йозеф Готлиб Кельрейтер (1733—1806), который, проведя гибридизацию с 50 видами растений, получил множество гибридов, промежуточных между исходными родительскими парами. Такие же результаты он получил при реципрокных скрещиваниях. Й. Кельрейтер пришел к выводу, что потомство у растений получается только при участии мужского и женского «семени». Механизм же процесса оплодотворения был раскрыт значительно позже.
Его работы интересны и в смысле подхода к явлениям наследственности. Он обратил внимание на мощность гибридов первого поколения — «растительных мулов» и явление расщепления гибридов в последующих поколениях; впервые использовал анализирующее скрещивание. Говоря о слабых сторонах работ Кельрейтера, следует обратить внимание на следующие моменты: он (как и Аристотель) придерживался мнения об оплодотворении как о смешении двух семенных жидкостей, недооценивал перекрестное опыление у растений, считая самоопыление основным в их жизни.
В понимании роли перекрестного опыления значительный вклад принадлежит немецкому ботанику Христиану Шпренгелю (1750 – 1816). На примере изучения более 400 видов растений он объяснил особенности строения, окраски и аромата цветков результатом их приспособления к опылению насекомыми, показал, что самоопыление не может быть основным способом воспроизведения растений, так как у многих растений наблюдается разрыв в сроках созревания тычинок и пестика (дихогамия).
Русский агроном Андрей Тимофеевич Болотов (1738 -1833) описал сущность половых различий у растений и роль перекрёстного опыления, подметил явление дихогамии у яблони, оценил значение перекрёстного опыления для повышения биологической мощности потомства. Несколько позднее, в 1799 г., это же отметил английский учёный Т.Найт, писавший о «стимулирующем эффекте скрещивания».
Источник
Загадочная жизнь растений: открытия исследователей, которые изменили наше представление о растениях
Растения — это живые организмы, составляющие одну из основных групп животного мира. Они играют ключевую роль в экосистеме, предоставляя кислород, пищу и убежище для других организмов. Несмотря на то, что растения изучаются уже множество лет, многое из их жизни остается загадкой. В течение последних нескольких десятилетий исследователи сделали ряд открытий, которые сместили наше представление о растениях и раскрыли некоторые из их тайн.
Фотосинтез и его механизмы
Одним из наиболее важных открытий в области растительной науки было открытие процесса фотосинтеза. Фотосинтез — это процесс, при котором растения используют солнечный свет для превращения углекислого газа и воды в кислород и глюкозу. Однако исследователи последних лет обнаружили, что растения способны использовать не только видимый свет, но и ультрафиолетовое, инфракрасное и даже рентгеновское излучение.
Другое интересное открытие связано с механизмами фотосинтеза. Ученые обнаружили, что растения имеют несколько способов адаптироваться к изменяющимся условиям освещенности. Некоторые растения могут изменять структуру своих клеток, чтобы избежать повреждения от солнечного света или приспособиться к недостатку света. Эти открытия позволяют лучше понять, как растения выживают и процветают в самых разных условиях.
Симбиоз с микроорганизмами
Еще одно открытие, которое изменило наше представление о растениях, — это их связь с микроорганизмами. Растения могут устанавливать симбиотические отношения с различными микроорганизмами, такими как бактерии и грибы. Например, многие растения образуют микоризу — симбиотическое союзное устройство с грибами, которые помогают им получать питательные вещества из почвы. Исследования показали, что эта взаимосвязь является взаимовыгодной — растения получают необходимые питательные вещества, а микроорганизмы получают углеводы, произведенные растениями.
Коммуникация и обмен информацией
Недавние исследования показали, что растения имеют способность обмениваться информацией и коммуницировать между собой. Растения могут использовать различные химические сигналы для привлечения вредоносных насекомых или привлечения полезных насекомых-опылителей. Они также могут передавать сигналы о повреждении своей клеточной структуры и запускать защитные механизмы. Эти открытия подчеркивают сложность и удивительную адаптивность растений.
Заключение
Открытия исследователей последних лет пролили свет на многие загадки, связанные с жизнью растений. Они расширили наше представление о возможностях и адаптивности растений, а также показали, насколько сложна и удивительна их жизнь. Эти открытия не только сдвинули нашу научную парадигму, но и вдохновили на дальнейшие исследования в области растительной науки. Благодаря постоянным открытиям, мы можем более глубоко понять и оценить важную роль растений в нашей природе и нашей жизни.
Источник