Что означает наука ботаника
Понятие ботаники как науки: описание, признаки, цели
Что такое ботаника
Ботаника (гр. botane – росток, овощ, зелень, трава, растение) – это наука о растениях. Входит в состав более объемной науки – биологии, изучающей все живое на Земле.
Название науки появилось в XVIII веке от немецкого Botanik, заимствованного от древнегреческого βοτανικоς – «относящийся к растениям». Греческое слово было связано с термином βοτаνη, что означает «скот». Общность корней объясняется тем, что трава – это пища для скота.
Растительный мир нашей планеты очень разнообразен. Ученые насчитали и изучили 500 тыс. видов растений, из них 200 тыс. – цветковых.
Осторожно! Если преподаватель обнаружит плагиат в работе, не избежать крупных проблем (вплоть до отчисления). Если нет возможности написать самому, закажите тут.
К растениям относятся и одноклеточные водоросли, которые можно рассмотреть только в микроскоп, и гиганты растительного мира – деревья (секвойя), высота которых свыше 100 метров.
Что изучает наука
Древний человек использовал растения в пищу, укрывался ими, они служили ему одеждой, он строил из них себе дом и лечился. Поэтому изучение растений на уровне: полезное-не полезное началось в древности. Очень долго ботаники изучали только внешний вид растений.
Однако у растений много и других отличий. Есть одноклеточные и многоклеточные. В разных местах планеты растут совершенно разные виды. Они по-разному размножаются, их строение очень сильно отличается. Есть формы, которые резко отличаются от всех. Это водоросли, плауны, мхи, папоротники, хвощи, голосеменные и цветковые. Учитывая разнообразие и большое влияние растений на жизнь человека, ботаника постепенно стала представлять целую систему наук, которые тесно связаны между собой и в то же время их можно рассматривать в качестве самостоятельных дисциплин.
Ученые делят ботанические науки по двум признакам: по предмету и по объекту исследования.
По предмету исследования выделяют систематику, морфологию, экологию и географию растений. Сюда же входит палеоботаника и этноботаника.
Морфология растений
Изучает внутреннее и внешнее строение растений, которые мы видим невооружённым глазом и с помощью увеличительных приборов. Является основой ботаники.
Часть разделов включена в отдельные дисциплины:
Систематика растений
Изучает развитие и классификацию растений. Главная ее задача – описание, распределение по группам, родам, семействам, порядкам, классам и разделам.
Задача систематики: восстановить пути эволюционного развития флоры. Этим занимается палеоботаника — изучает ископаемые виды окаменевших представителей.
Систематику подразделяют на две части: флористика и ботаническая география. Флористика занимается изучением сообщества растений на определённой территории. Ботаническая география изучает распространение растений по всей планете.
Выделены в отдельные разделы следующие науки:
В состав систематики входит наука о водорослях: фитология (альгология), о лишайниках: лихенология, о мхах: бриология.
Границы наук условны, так как на их стыках возникают новые дисциплины: экологическая анатомия, биохимическая систематика, хемотаксономия, палеоботаническая экология и другие. Ботаника как наука продолжает развиваться.
Основоположники ботаники
Первые сведения о растениях содержатся в письменных документах Древнего Востока.
Начало ботаники как науки положили древние греки.
Работы Аристотеля
Изучению растительного мира посвящен его труд «Теория растений» или, в других источниках, «Учение о растениях». Полный текст исследования не сохранился. Автор упоминает о нем в своей пятой книге «Historia animalium». Наука располагает лишь отдельными высказываниями великого ученого. Аристотель говорил о наличии двух царств в природе: царства неодушевленной природы и царства живых. Растения он относил к живым, определяя их как низшую ступень развития души. Сравнивая животных и растения, Аристотель писал о сходстве зародыша животного с зародышем растения, различии полов у некоторых растений, об их долговечности и т. д.
Работы Теофраста
Поскольку ботанические труды Аристотеля не сохранились, отцом ботаники считают ученика Аристотеля Теофраста Парацельса, грека. Он написал несколько книг. В своем 9-томном труде «Естественная история растений» ученый описал и систематизировал около 600 видов. Вначале он рассматривал растения с точки зрения применения их в хозяйстве и медицине. Однако стал основателем ботаники как самостоятельной науки.
Все растения Теофраст разделил на 4 класса: деревья, кустарники, полукустарники и травы. Таким образом положил начало систематике растений, поделил их на дикие и культурные, растения суши и вод, вечнозеленые и листопадные и т.д.
Он установил и основные морфологические понятия: описал физиологию растений и особенности их географического распространения. Выделил две группы: цветущие и никогда не цветущие, понимал различия структуры ствола обычных деревьев и пальм.
Теофраст допускал возможность существования двух полов у растений и догадывался о роли листьев в их питании. Он также предположил, что природа действует по своему предначертанию, а не с целью быть полезной человеку.
Теофраст написал два труда: «История растений» и «Причины растений». Их очень долго комментировали и переиздавали.
Дальнейшее развитие ботаники в античном мире, особенно в Древнем Риме, касалось в основном земледелия и медицины. Древнеримский ученый Плиний Старший (23–79 гг. н.э.) написал первый учебник по ботанике, дошедший до наших дней. В своей «Естественной истории» он описал все известные сведения о природе, упомянул около 1 тыс. видов растений.
В Средние века ботаники как науки не существовало. Интенсивно она начала развиваться в Европе с XVI века.
Франсиско Эрнандес де Толедо
Эрнандес, придворный врач, написал историю растений Новой Испании (1570—1577) по заказу испанского короля Филиппа II. Книга стала итогом семилетнего путешествия по Новой Испании, где врач собирал образцы растений и изучал, как их используют местные лекари. Им было написано 16 томов заметок с зарисовками. Книга стала большим прорывом европейской науки в изучении растений. В нее вошли характеристики более 3 тыс. растений и 500 животных, обитавших на территории современной Мексики. Книга была издана в 1615 году и назвалась «Четыре книги о природе и достоинствах растений и животных Новой Испании с точки зрения их пригодности для медицинских целей».
Английский естествоиспытатель Роберт Гук (1635–1703), работая с микроскопом, увидел, что растения состоят из маленьких ячеек. В 1665 г. он ввел термин «cellula», что на латыни означает «клетка».
Марчелло Мальпиги (1628–1694) и Неемий Грю (1641–1712) положили начало анатомии растений, описав клетки, ткани различных видов и их значение. Оба их труда называются «Анатомия растений».
Карл Линней
Известный шведский естествоиспытатель и врач создал единую систему классификации растительного и животного мира. Он разработал свою классификацию, учитывая особенности тычинок и пестика. Простота системы была оценена учеными. Впервые были упорядочены биологические знания всего предыдущего периода. Это принесло Линнею всемирную известность еще при жизни.
Его книга «Система природы» классифицирует растения по строению органа размножения. Он выделил 24 класса в зависимости от строения цветка. Одной из главных заслуг Линнея стало определение понятия биологического вида.
Карл Линней изучил более 1500 видов растений и представил миру полное их описание. В названиях до сих пор встречается имя этого исследователя: боярышник Линнея, Мальва Линнея.
Главные труды Линнея: «Введение в половую жизнь растений» (1729) и «Система природы» (1735).
Виммер, Христиан Фридрих Генрих
Виммер – немецкий ботаник, работал учителем. В основном изучал флору родной Силезии. Но также интересовался историей ботаники. Изучал античные представления о систематике и в результате издал несколько публикаций о трудах Аристотеля и Теофраста. Работы Виммера: Wimmer, F. Flora von Schlesien. — Breslau, Ratibor und Press, 1840; Wimmer, F. Neue beiträge zur Flora von Schlesien. — Breslau, 1845
Объекты исследования
По объекту исследований выделяют 4 раздела ботаники.
Фикология или алькология
Это наука о водорослях, сложных живых организмах, возраст которых составляет 3 млрд лет. Родоначальником науки считают Карла Линнея. Наука изучает морфологию, биохимию, анатомию, генетику, физиологию, экологию и их географическое распространение. Важное направление – использование водорослей в хозяйственных целях.
Разнообразие водорослей, множество их видов и форм привело к выделению отдельных направлений фикологии: палеоальгология, альгология моря, почвы, а также фитопланктонология.
Микология
Лихенология
Лишайниками называют группу живых организмов, тело которых образовано двумя организмами: грибом и водорослью, находящимися в симбиозе. Этот раздел ботаники изучает рост, развитие и размножение лишайников, а также их экологию, использование в быту, медицине и в качестве корма для животных. Ученые изучают и уникальную их особенность – существовать в крайне неблагоприятных природных условиях.
Бриология
Этот раздел ботаники изучает мохообразные растения, их рост, развитие, размножение экологию, использование в быту и медицине.
В гербарии Института биологии Коми находится около 30 тыс. образцов мхов. В настоящее время изучены еще не все их виды. Малоизученными считаются тропические широты и южное полушарие.
Основные задачи ботаники
Таким образом, основные задачи ботаники связаны с жизнью и деятельностью человека.
Связь с другими науками
Науки, с которыми тесно взаимодействует ботаника: биология, анатомия и физиология, химия, биохимия, фармакология, геология, география, зоология, почвоведение, экология.
Ботаника – основа сельского и лесного хозяйства, озеленения городов и парков Она тесно связана с пищевой, текстильной, целлюлозно-бумажной, деревообрабатывающей промышленностью.
Изучение ботаники – это наблюдение, эксперимент, математическая обработка полученной информации. Все это требует участия других наук. Как всякая наука, ботаника развивается в сотрудничестве с другими науками, число которых растет по мере углубления знаний.
Ботаника как наука
Ботаника — это комплексный раздел биологии, изучающий растения. Как наука она появилась на базе практических запросов человека. Она получает и систематизирует знания о строении, жизнедеятельности, эволюции, экологии, распространении, уровнях организации растений.
Происхождение названия ботаники
Название науки ботаники появилось в XVIII веке от немецкого Botanik, заимствованного в свою очередь от древнегреческого βοτανικоς — «относящийся к растениям». Греческое слово было связано с термином βοτаνη, что означает «скот». Общность корней разных слов объясняется тем, что трава — это пища для скота.
Ботаника: предмет изучения науки
Рис. 1. То, что изучает ботаника
Рис. 2. Отличия грибов от растений
В 70-80 годах XX века в ботанике перестал употребляться термин «низшие растения». Отсутствие дифференциации тела и тканей не стало определяющим признаком для деления растений на группы. Теперь важнейшими считают различия в обмене веществ, строении клеток, устройстве репродуктивной системы и некоторые другие признаки.
В настоящее время ботаника изучает растения, водоросли, лишайники и протисты, имеющие хлорофилл. Протисты как и водоросли не представляют собой единой группы из близких друг другу организмов. Важнейшей единицей, исследуемой ботаникой являются растения.
Рис. 3. Предмет изучения науки ботаники
Какие признаки растений выделяет ботаника?
В царство Растения входят фотоавтофототрофные организмы, т. е. синтезирующие органические вещества из неорганических за счёт энергии солнца. Они осуществляют фотосинтез с выделением кислорода (оксигенный). У их клеток есть ядро и плотная оболочка, главным образом состоящая из целлюлозы. Растения характеризуются чередованием поколений и преобладанием диплоидной стадии жизни.
Большая часть современных учёных предполагают, что для растений характерны 7 основных признаков. Но каждый из них можно обнаружить и у каких-либо других групп живых организмов. Поэтому судить о принадлежности к царству нужно учитывая все эти признаки. Однако встречаются и растения, у которых отсутствует та или иная характерная черта. Проследим какие признаки растений выделяет ботаника.
Прочные оболочки есть также у прокариот и грибов, но они состоят из других полисахаридов: у грибов – из хитина (полиацетилглюкозамина), у прокариот – из муреина (мукопептида или гликопептида).
Рис. 4. Клеточная оболочка растений
2. Способ питания . Один из важнейших признаков растений – фотоавтотрофное питание (греч. autos – сам, trophe – пища). Растения сами себе «готовят» еду из неорганических веществ в процессе фотосинтеза (образование растворимых сахаров из двуокиси углерода и воды с использованием солнечной энергии). Энергию солнца улавливают молекулы зелёного пигмента хлорофилла, находящиеся на мембранах гран хлоропластов. В процессе фотосинтеза растения выделяют кислород и запасают крахмал или похожие по свойствам и строению углеводы.
Автотрофно питаются и некоторые прокариоты. Но этот способ питания у них осуществляется чаще в форме хемосинтеза, при котором углерод усваивается за счёт энергии окисления неорганических веществ (серы, азота, соединений железа и др.). У других автотрофных прокариот, например, пурпуровых бактерий есть фотосинтез, но он проходит без выделения кислорода – аноксигенно. Только цианобактерии и хлороксибактерии как и растения способны к оксигенному фотосинтезу.
Рис. 5. Поступление и выделение веществ в растение при фотосинтезе
3. Поглощение пищи путём абсорбции (всасывания ) . Из-за прочных клеточных стенок питательные вещества внутрь клетки могут проникать только в виде растворов в жидком или газообразном состоянии. Такой способ поглощения питательных веществ называется осмотрофным. Он характерен также для грибов и прокариот. В противоположность им большинство животных поглощают твёрдую пищу путём заглатывания (фаготрофия, или голозойное питание).
4. Малоподвижный образ жизни. Прикреплённость и неспособность к быстрому реагированию – характерная черта многоклеточных растений. Они не имеют мускулов, нервной системы и органов чувств. Они не способны к локомоции (перемещению с места на место). Но у растений есть свои способы движения. В основе изменения положения частей их тела в пространстве лежит миграция воды в клетках (тургорное давление) или рост тканей. К быстрым движениям способны хищные растения, виды, закрывающиеся в ответ на раздражение и растения, активно распространяющие свои семена. Самые быстрые движения среди растений замечены у шелковицы белой. Она перемещает лепестки своих цветов со скоростью в 25 мкс. Все виды движения растений делят на 3 группы:
Тропизмы (у животных сходные процессы называют таксисами) — рост или движение клетки относительно однонаправленного раздражителя, например, по отношению к свету (движение к нему или от него), к химическим веществам или под действием силы притяжения Земли. В основе тропизмов лежит движение цитоплазмы и неравномерное размещение фитогормонов (абсцизовой кислоты, ауксина и др.). Они связаны с изменением (ростом) тканей.
Настии — более быстрые ненаправленные ростовые движения некоторых органов растений в ответ на рассеянные внешние раздражения. Примером настий могут служить сжимание листьев у венериной мухоловки и росянки, у стыдливой мимозы.
Нутации — круговые движения чаще встречающиеся у вьющихся растений. Их стебли и усики нарастают верхушкой и обвивают опору.
Рис. 7. Примеры настий
Прикреплённый образ жизни растений привёл к особому способу их расселения по свету. Чаще они заселяют новые территории в виде зачатков (спор, зооспор или семян).
Рис. 8. Способы расселения семян
5. Полярность . Возникла в связи с прикреплённым образом жизни организмов. Выражается в различии между противоположными точками клеток и растения в целом. У наиболее развитых растений это заметно по расчленению тела на корни и побеги. Полярность проявляется в скорости синтеза, передвижения и накопления веществ внутри тканей и многое другое.
7. Метамерия и модульность . Рост в течение всей жизни приводит к постоянному появлению новых побегов, частей корня и отмиранию старых. У растений много однотипных органов, их количество непостоянно и зависит от условий среды. Части растения закономерно повторяются вдоль продольной оси — эти участки называются метамерами. Это хорошо заметно на побегах, состоящих из узлов с листьями и пазушными почками. Растения состоят из множества повторяющихся частей: стволиков, боковых и придаточных корней, побегов. Ботаники их называют модулями.
Рис. 9. Метамерность растений
Ботаника как система наук
Раньше других из ботаники выделилась морфология — наука о внешнем и внутреннем строении органов растений, их происхождении и эволюции. Очень долго ботаника описывала только внешний вид растений. Но постепенно количество входящих в науку подразделов увеличилось. Основные наиболее ранние ботанические дисциплины:
Это далеко не полный перечень ботанических дисциплин. Эти науки не обособлены друг от друга. Они взаимосвязаны, ведь растение, изучаемое со всех сторон, представляет собой единую систему. На развитие ботаники, особенно в последние годы, большое влияние оказывают генетика и молекулярная биология. Одновременно с фундаментальными дисциплинами развиваются и прикладные отрасли ботаники: фармакология, селекция, растениеводство, биотехнология, лесное хозяйство, парфюмерная промышленность.
Ботаника изучает растения, как и другие живые организмы по уровням их организации.
Значение растений для природы и человека
Рис. 10. Космическая роль растений
Биосфера (область распространения жизни) вообще появилась на Земле благодаря фотосинтезу. Растения и некоторые другие организмы улавливают углекислый газ и разлагают воду с выделением кислорода. Из-за этого на планете постепенно накопился кислород. Он служит причиной разрушения (окисления) горных пород, что способствует образованию почв и накоплению минеральных веществ нужных для питания растений. Благодаря кислороду у земли появился озоновый экран.
Рис. 11. Хвойный лес
Растения служат важнейшей составляющей почвы и главными её защитниками. В процессе жизни они поглощают из почвы и испаряют в атмосферу большое количество воды. При вырубании лесов и потраве полей вода, попадающая в почву, стекает и способствует её разрушению (эрозии). Леса экваториального пояса смягчают климат за счёт испарения воды. Растения – это укрытия и места обитания животных.
Человек использует растения с доисторических времён, ещё с тех пор, когда основой его существования было собирательство. Они давали людям продукты питания, материал для изготовления орудий труда и постройки жилищ, топливо и лекарства.
В неолите (VIII – III тыс. до н. э.) человек стал возделывать землю и выращивать растения. Земледелие появилось независимо в нескольких центрах: в Юго-Восточной и Передней Азии, в Средиземноморье, в долине Нила, в Центральной и Южной Америке. Человек научился выращивать и собирать урожаи наиболее ценных для себя культур. В результате отбора появлялись продуктивные сорта растений. В настоящее время существует около 1500 сортов культурных растений. Большие площади заняты зерновыми культурами, первое место в рационе населения Земли занимает рис, второе – кукуруза, третье – пшеница, меньшее значение имеют ячмень, овёс, рожь, просо. В культуре много овощных, плодовых, пряных, бобовых, кормовых, технических и декоративных растений.
В медицинских целях растения использовались издавна. Само развитие ботаники связано с развитием медицины. Учёные, внесшие вклад в развитие ботаники известны и созданием травников, где они описывают основные лечебные свойства представителей флоры. Первые ботанические сады назывались «аптекарскими». Сегодня официальная медицина использует в своей практике более 200 видов растений, а народная до 3000.
Рис. 12. Ботанический сад Сингапура
Вам будет интересно
Понятие о строение семян предполагает усвоение понятие об органах растений вообще. У растений, как и…
Хлопковые, льняные, синтетические — это ткани, из которых люди шьют себе одежду. Она нужна им…
В ботанике листья – это вегетативные органы, части побега сосудистых растений. В норме они развиваются…
Строение растений очень разнообразно и отличаются даже в пределах одного вида. Древнейшие представители флоры, многие…
Ботаника
Бота́ника (др.-греч. βοτανικός — «относящийся к растениям», от βοτάνη — «трава, растение») — наука о растениях, раздел биологии.
Содержание
Основные этапы развития ботаники
Как стройная система знаний о растениях ботаника оформилась к XVII—XVIII векам, хотя многие сведения о растениях были известны и первобытному человеку, так как жизнь его была связана с полезными, главным образом пищевыми, лекарственными и ядовитыми растениями.
Первыми книгами, в которых растения описывались не только в связи с их полезностью, были произведения греческих и других учёных-натуралистов. Занимаясь растениями как частью природы, философы античного мира пытались определить их сущность и систематизировать их.
Римский натуралист Плиний Старший в своей «Естественной истории» привёл все известные его современникам сведения о природе; он упомянул около 1000 видов растений, описав их достаточно точно.
После общего упадка естествознания в Средние века ботаника начинает вновь интенсивно развиваться в Европе с XVI века. Первоначально это коснулось лишь систематики и морфологии, но в XVII—XVIII веках возникают и формируются другие разделы ботаники, в частности, анатомия растений.
В России в XV—XVII веках переводят с греческого, латинского и европейских языков и переписывают описания лекарственных растений.
Карл Линне́й (швед. Carl Linnaeus, Carl Linné — известный шведский естествоиспытатель и врач, создатель единой системы классификации растительного и животного мира, обобщившей и в значительной степени упорядочившей биологические знания всего предыдущего периода, что ещё при жизни принесло ему всемирную известность. В 1729 году Линней познакомился с Улофом Цельсием (1670—1756), профессором теологии, который был увлечённым ботаником. Вскоре он поселился в доме Цельсия и получил доступ к его обширной библиотеке. В этом же году Линней написал небольшую работу «Введение в половую жизнь растений» (лат. Praeludia sponsaliorum plantarum ), в которой были изложены основные идеи его будущей классификации растений, основанной на половых признаках. Эта работа вызвала большой интерес в академических кругах Уппсалы. С 1730 года Линней под началом профессора Улофа Рудбека-младшего приступил к преподаванию как демонстратор в ботаническом саду университета. Лекции Линнея пользовались большим успехом. В XVIII веке, положив в основу своей искусственной системы строение цветка, Линней разбил мир растений на 24 класса. Система Линнея ненадолго пережила своего создателя, однако значение её в истории ботаники огромно. Одной из главных заслуг Линнея стало определение понятия биологического вида, внедрение в активное употребление биноминальной (бинарной) номенклатуры и установление чёткого соподчинения между систематическими (таксономическими) категориями.
Генрих Иоганн Непомук фон Кранц (нем. Heinrich Johann Nepomuk Edler von Crantz — австрийский врач и ботаник, профессор Венского университета (стал доктором медицины в 1750 году). В 1769 году опубликовал Classis Cruciformium emendeta.
XIX век ознаменовался интенсивным развитием естествознания в целом. Бурное развитие получили и все отрасли ботаники. Решающее влияние на систематику оказала эволюционная теория Ч. Дарвина.
Характерные черты современного этапа развития ботаники — стирание граней между отдельными её отраслями и их интеграция. Так, в систематике растений для характеристики отдельных таксонов всё шире применяют цитологические, анатомические, эмбриологические и биохимические методы. Разработка новых методов исследования, основанных на достижениях физики и химии, позволила решать задачи, недоступные ранее. Так, в результате использования электронного микроскопа, разрешающая сила которого по сравнению с другими оптическими приборами возросла в сотни раз, были выявлены многие новые детали строения растительной клетки, что с успехом используется не только в анатомии, но и в систематике растений.
Предмет исследований
Ботаника охватывает широкий круг проблем: закономерности внешнего и внутреннего строения (морфология и анатомия) растений, их систематику, развитие в течение геологического времени (эволюция) и родственные связи (филогенез), особенности прошлого и современного распространения по земной поверхности (география растений), взаимоотношения со средой (экология растений), сложение растительного покрова (фитоценология, или геоботаника), возможности и пути хозяйственного использования растений (ботаническое ресурсоведение, или экономическая ботаника).
По объектам исследования в ботанике выделяют фикологию (альгологию) — науку о водорослях, микологию — о грибах, лихенологию — о лишайниках, бриологию — о мхах и др.; изучение микроскопических организмов, преимущественно из мира растений (бактерий, актиномицетов, некоторых грибов и водорослей), выделяют в особую науку — микробиологию. Болезнями растений, вызываемыми вирусами, бактериями и грибами, занимается фитопатология.
Основная ботаническая дисциплина — систематика растений — разделяет многообразие растительного мира на соподчинённые друг другу естественные группы — таксоны (классификация), устанавливает рациональную систему их наименований (номенклатура) и выясняет родственные (эволюционные) взаимоотношения между ними (филогения). В прошлом систематика основывалась на внешних морфологических признаках растений и их географическом распространении, теперь же систематики широко используют также признаки внутреннего строения растений, особенности строения растительных клеток, их хромосомного аппарата, а также химический состав и экологические особенности растений. Установление видового состава растений (флоры) какой-либо определенной территории обычно называется флористикой, выявление областей распространения (ареалов) отдельных видов, родов и семейств — хорологией (фитохорологией). Изучение древесных и кустарниковых растений выделяют в особую дисциплину — дендрологию.
В тесной связи с систематикой находится морфология растений, изучающая форму растений в процессе индивидуального (онтогенез) и исторического (филогенез) развития. В узком смысле морфология изучает внешнюю форму растений и их частей, в более широком — включает анатомию растений, изучающую их внутреннее строение, эмбриологию, исследующую образование и развитие зародыша, и цитологию, изучающую строение растительной клетки. Некоторые разделы морфологии растений выделяют в особые дисциплины в связи с их прикладным или теоретическим значением: органографию — описание частей и органов растений, палинологию — изучение пыльцы и спор растений, карпологию — описание и классификация плодов, тератологию — изучение аномалий и уродств (терат) в строении растений. Различают сравнительную, эволюционную, экологическую морфологию растений.
Изучением растений в их взаимоотношении со средой обитания занимается ряд отраслей ботаники, иногда объединяемых под общим названием экология растений. В более узком смысле экология изучает влияние на растение среды обитания, а также разнообразные приспособления растений к особенностям этой среды. На земной поверхности растения образуют определенные сообщества, или фитоценозы, повторяющиеся на более или менее значительных территориях (леса, степи, луга, саванны и т. д.). Исследованием этих сообществ занимается отрасль ботаники, называемая в России геоботаникой, или фитоценологией (за рубежом её часто называют фитосоциологией). В зависимости от объекта исследования в геоботанике выделяют лесоведение, луговедение, тундроведение, болотоведение и т. д. В более широком смысле геоботаника смыкается с учением об экосистемах, или с биогеоценологией, изучающей взаимоотношения между растительным покровом, животным миром, почвой и подстилающими почву горными породами. Этот комплекс называется биогеоценозом.
Распространение отдельных видов растений на поверхности земного шара изучает география растений, а особенности распределения растительного покрова на Земле в зависимости от современных условий и исторического прошлого — ботаническая география.
Наука об ископаемых растениях — палеоботаника, или фитопалеонтология, имеет первостепенное значение для восстановления истории развития растительного мира. Данные палеоботаники имеют важнейшее значение для решения многих вопросов систематики, морфологии (включая анатомию) и исторической географии растений. Её данными пользуется также геология (историческая геология и стратиграфия).
Полезные свойства дикорастущих растений и возможности их окультуривания изучаются экономической ботаникой (хозяйственная ботаника, ботаническое ресурсоведение). С экономической ботаникой тесно связана этноботаника — учение об использовании растений различными этническими группами населения земного шара. Важный раздел прикладной ботаники — изучение дикорастущих родичей культурных растений, обладающих ценными свойствами (например, иммунитетом к болезням, засухоустойчивостью и т. д.).
Физиологию растений и биохимию растений не всегда относят к ботанике, поскольку многие физиологические и биохимические процессы, протекающие в растениях, аналогичны или даже тождественны процессам, протекающим в животных организмах, и изучаются сходными методами. Однако биохимия и физиология растений отличаются рядом специфических черт, исключительно или почти исключительно свойственных растениям. Поэтому разграничить физиологию и биохимию растений от собственно ботаники нелегко, тем более, что физиологические и биохимические особенности растений могут рассматриваться как таксономические признаки, следовательно, интересовать систематиков растений. Эти же особенности чрезвычайно важны для понимания проблем экологии и геоботаники, географии растений и ботанической географии, экономической ботаники и т. д. Генетика растений обычно также рассматривается как раздел общей генетики, хотя некоторые главы её (генетика популяций, цитогенетика) тесно связаны с систематикой, особенно биосистематикой, экологией растений и геоботаникой.
Границы между перечисленными выше разделами ботаники в значительной мере условны, так как их методы нередко перекрещиваются, а данные взаимно используются. Трудно определить место таких наук, как физиологическая анатомия и экологическая физиология, или отделить использование химических особенностей растений в систематике (хемосистематика) от сравнительной биохимии растений; наряду с этим процессом идёт и весьма узкая специализация отдельных ботанических разделов.
Ботаника тесно связана со многими другими науками — с геологией через палеоботанику и индикационную геоботанику (использование признаков некоторых растений и их сообществ как индикаторов некоторых полезных ископаемых); с химией — через биохимию и физиологию, экономическую ботанику и фармакогнозию; с почвоведением и физической географией — через экологию и геоботанику; с техническими науками — через экономическую ботанику. Ботаника — естественно-историческая основа сельского и лесного хозяйства, зелёного строительства в городах, курортах и парках, она разрешает многие вопросы пищевой, текстильной, целлюлозно-бумажной, микробиологической, деревообрабатывающей промышленности. Однако важнейшая задача ботаники — изучение закономерностей развития и охраны среды обитания человечества — биосферы и прежде всего растительного мира — фитосферы.
Ботаническая номенклатура
Помимо принятой в биологии системы классификаций, ботаника, как и другие поднауки биологии, дополнительно разделяет виды на разновидности, подразновидности и формы.
В русской литературе вместо термина ботаническая номенклатура принято употреблять словосочетание «бинарная номенклатура», в зоологической литературе получило распространение словосочетание «биноминальная номенклатура».
Формирование и пополнение ботанической номенклатуры регламентируется Международным кодексом ботанической номенклатуры.
Методы исследования
Ботаника пользуется как наблюдением, так и сравнительным, историческим и экспериментальным методами, включающими сбор и составление коллекций, наблюдение в природе и на опытных участках, эксперимент в природе и в условиях специализированных лабораторий, математическую обработку полученной информации. Наряду с классическими методами регистрации тех или иных признаков изучаемых растений используется весь арсенал современных химических, физических и кибернетических методов исследования.
Проблема вымирания видов
Несмотря на то, что вымирание может быть природным результатом естественного отбора (пример, массовое вымирание видов в голоцене), однако современный период вымирания уникален. Предыдущие периоды были вызваны физическими причинами, такими как столкновение с небесными телами, движение тектонических плит, высокая вулканическая активность, изменение климата. Текущий период вымирания вызван людьми и начался приблизительно 100 000 лет назад с расселением людей по планете. Входя в контакт с новыми для них экосистемами, которые прежде никогда не испытывали человеческого присутствия, люди разрушали экологический баланс, охотясь, разрушая среду обитания и разнося болезни.
Основные причины для беспокойства, связанные с проблемой вымирания видов:
Американский палеонтолог Niles Eldridge (Нильс Элдридж) в 1972 году выдвинул вместе с Стивеном Гулдом теорию прерывистого равновесия, согласно которой бо́льшая часть эволюционных изменений происходит за небольшие промежутки времени по сравнению с гораздо более длительными периодами эволюционной стабильности. Нильс Элдридж, в частности, немаловажную роль отводит хозяйственной деятельности человека: