01. Предмет и задачи физиологии растений. Методы и направления исследований, связь с другими науками
Физиология – это наука о процессах, происходящих в растительном организме.
Предметом физиологии растений являются не столько отдельные элементарные события, сколько сложные интегральные физиологические процессы, исследование функционирования которых на различных уровнях организации системы позволяет максимально близко подойти к пониманию сущности живого, особенно в экстремальных условиях, когда «жизнь находится на грани жизни».
В китайском языке термин «физиология» обозначается тремя иероглифами, которые переводятся на русский язык как «познание сущности жизни».
Физиология растений – наука не только интегральная и синтетическая, но и концептуальная, разрабатывающая фундаментальные концепции по основным физиологическим явлениям и процессам.
Физиология растений или фитофизиология изучает жизнь уникального зеленого растения. Она уникальна, прежде всего, потому, что зеленое растений является посредником между Небом и Землей, космической энергией и всеми проявлениями жизни на Земле. Эту функцию они выполняют благодаря процессу фотосинтеза.
Физиология растений – наука теоретическая. В тесной связи с другими биологическими науками участвует в глубинном бурении современной биологической проблемы: «Что такое жизнь?». Физиология растений изучает общие закономерности жизнедеятельности растительных организмов и является частью биологической науки.
Цель дисциплины «Физиология растений» – раскрыть сущность этих процессов, показать пути их регуляции и управления. «Физиолог не может довольствоваться пассивной ролью наблюдателя, как экспериментатор, он является деятелем, управляющим природой», – писал К. А. Тимирязев. Методы исследования Исследователю в области физиологии растений приходится решать задачи:
- количественного определения показателей роста и развития растений,
- энергетического и пластического обмена (фотосинтеза и дыхания),
- водного и минерального обмена и др. на разных уровнях организации живой материи.
В арсенал современных методов входят:
- методы культивирования растений,
- спектрофотометрические методы,
- оптико-акустические,
- хроматографические,
- электрохимические,
- методы световой и электронной спектроскопии и мн. др.
Физиология растений – как теоретическая основа растениеводства призвана с должной отдачей решать грандиозные задачи, поставленные жизнью перед современным сельским хозяйством:
- повышение урожайности сельскохозяйственных культур,
- дальнейшей разработки основ корневого питания растений,
- физиологического обоснования рационального применения удобрений,
- разработка физиологического обоснования норм и сроков поливов.
Физиология растений изучает процессы, происходящие в организмах на разных уровнях организации: биоценотическом, организменном, органном, клеточном, субклеточном, молекулярном и даже субмолекулярном входе онтогенеза и адаптации. При изучении процессов на любом уровне надо всегда иметь в виду, что, как и в клетке, так и в организме в целом все процессы тесно взаимосвязаны. Изменение любого процесса отражается на всей жизнедеятельности организма. Сложность биологических исследований заключается еще и в том, что организм неотделим от среды, и все физиологические процессы тесно взаимосвязаны с условиями среды.
Вместе с тем любой физиологический процесс должен рассматриваться как продукт длительной эволюции, в течение которой выработалась способность растений к адаптации, приспособлению к изменяющимся условиям среды. Растительный организм непрерывно развивается и в течение всей своей жизни. Это развитие расчленено на определенные этапы. Каждый этап развития имеет свои специфические особенности. Именно поэтому необходимо рассматривать растительный организм как непрерывно развивающуюся систему.
Источник
Лекция 1. Предмет и задачи физиологии растений
Физиология растений – наука, которая отпочковалась от ботаники – одной из древнейших наук, известных человечеству. Ботаника – наука о растениях – некогда была единой наукой.
По мере накопления фактических данных и по мере проникновения пытливого ума человека глубже «в суть вещей» ботаника разрослась и дифференцировалась на научные дисциплины, ставшие самостоятельными. Родились и развиваются анатомия растений, морфология, эмбриология и др.
С другой стороны произошла узкая специализация по разделам ботаники: по высшим растениям и низшим, а среди последнего раздела – по мхам и лишайникам (лихенология), грибам (микология) и т.д.
Итак, дифференциация ботаники пошла далеко и разнообразно и это способствовало углублению знаний, прогрессу в науке.
Среди первой группы ботанических дисциплин находится физиология растений.
Физиология растений – это наука о жизненных процессах, происходящих в растительных организмах. Она ставит своей задачей полное ознакомление с жизнедеятельностью растений с целью получения от них наибольшего количества нужных нам продуктов. (Несколько однобоко, так как растения – это среда нашего обитания – это «легкие» планеты, это – неповторимый живой мир, познание которого приблизит, может быть, к пониманию того, что есть жизнь).
Изучение жизни живых организмов требует вскрыть присущие ей противоречия. Жизнь – непрерывные процессы созидания, синтеза, а также непрерывные процессы распада, разрушения разнообразных веществ. Не случайно Ф. Энгельс писал «жить – значит умирать», а французский естествоиспытатель Клод Бернар говорил: «Жизнь – это смерть».
Физиология растений стремится изучить отдельные процессы, происходящие в растениях, и выяснить роль каждого из них в общем ходе всех жизненных процессов целого растения.
В этих целях глубоко исследуются отдельные физические и химические явления, происходящие в каждом органе, тканях, клетке.
Вслед за анализом отдельных процессов, физиология растений воссоздает картину жизни целого растения, как самоподдерживающейся, саморегулирующейся системы. Физиология растений вскрывает и устанавливает взаимосвязи всех физиологических процессов, происходящих в целом растении.
Интересы физиологии растений не ограничиваются организационным уровнем, рассмотрением отдельного организма. В сфере интересов физиологии растений находятся и надорганизменные системы: биоценозы, посевы, насаждения леса.
Любой организм непрерывно взаимодействует с внешней средой. Внешняя среда изменчива. Изменения вызывают адекватный отклик живого организма на внешний раздражитель и влекут за собой изменения в ходе реакций, обусловливающих жизнедеятельность организмов. Рассмотрение жизнедеятельности растений во взаимодействии со всем комплексом условий окружающей среды породило экологическую физиологию.
Вопросы биологического саморегулирования становятся одной из центральных проблем завтрашнего дня.
Проблема саморегуляции в растительных организмах переводит физиологию растений от описания процессов в область активного управления ими путем воздействия на регуляторные механизмы клеток, организмов и их сообществ.
Итак, что же изучает физиология растений?
Основная задача физиологии растений – объяснить, как растут деревья и как физиологические процессы и внутренняя среда реагируют на окружающие условия и антропогенные воздействия. Исследование таких процессов, как фотосинтез, передвижение веществ, ассимиляция, дыхание, транспирация могут показаться далекими от практических задач лесоводства и садоводства. Однако, рост – это результат взаимодействия физиологических процессов, и чтобы понять, почему деревья растут не одинаково в разных окружающих условиях и при различных агротехнических воздействиях, необходимо знать природу этих физиологических процессов и как на них влияют окружающие условия.
Таким образом, физиологи растений в первую очередь заинтересованы в изучении того, как растут растения, а, к примеру, работники лесопаркового хозяйства, лесоводы и садоводы – в том, как вырастить деревья лучшего качества. Эти две цели взаимосвязаны более тесно, чем может показаться, так как для успешного выращивания деревьев необходимо понимание основных физиологических процессов, управляющих ростом, и влияние на них факторов окружающей среды и агротехнических мероприятий.
Усилия лесоводов-озеленителей, лесоводов и садоводов направлены на создание подходящих генотипов и факторов окружающей среды для того, чтобы управлять именно физиологическими процессами, которые действительно регулируют ростовые процессы. Для результативного и умелого подхода они должны понять природу основных физиологических процессов, их роль в ростовых процессах и реакцию на действие различных факторов внешней среды.
Итак, физиология растений изучает процессы жизнедеятельности растительного организма, что же это за процессы, которые мы с вами будем изучать?
К основным физиологическим процессам относятся:
Фотосинтез – синтез углеводов из СО 2 и Н 2О на свету в листьях.
Дыхание – окисление питательных веществ в живых клетках, в результате которого высвобождается энергия, используемая при ассимиляции, поглощении минеральных веществ и других процессах, идущих с затратой энергии.
Ассимиляция – преобразование питательных элементов в новую протоплазму, клеточные оболочки и другие структуры (процесс роста).
Абсорбция – поглощение воды и минеральных веществ из почвы, кислорода и СО 2 из воздуха.
Транспирация – потеря воды в виде паров.
Рост – постоянное увеличение размеров.
Регуляция роста – сложные взаимодействия гормонов и баланса питательных веществ.
Размножение – образование цветков, плодов, семян.
Задача физиологов заключается в исследовании процессов, изучении их механизмов, наблюдении их реакции на различные окружающие условия и определении их роли в ростовых процессах.
От полноты знаний физиологов о механизмах основных физиологических процессов зависит помощь, которую они смогут оказать лесоводам и садоводам в решении их практических задач. При достаточных знаниях физиологических требований растения можно предсказать поведение отдельных видов определенных почвенных и климатических условиях, или их реакцию на те или иные агротехнические воздействия.
Какими же методами пользуется физиология растений в решении стоящих перед ней задач?
Источник