Что изучает ботаника зоология
Что изучает ботаника: виды растений, систематика, морфология, классификация ботаники, предмет, задачи и методы изучения в ботанкие
Что изучает ботаника как наука?
Определение ботаники и этапы ее развития
Ботаника — это комплексная наука о растениях, рассматривающая их происхождение, развитие, внешнее и внутреннее строение, классификацию, распространение по земной поверхности, а также охрану и экологию.
Что означает слово «ботаника»? Само слово «ботаника» происходит от греческого слова «βοτάνη», что означает зелень, трава, растение, овощ.
Ботаника — это раздел науки о растительном покрове поверхности Земли на всех уровнях: клеточном, молекулярном, организменном и популяционном. Соответственно, ботаник — это тот, кто непосредственно все этом изучает.
Ботаника как наука о растениях имеет богатую предысторию. Она зародилась в глубокой древности: в начале использования людьми растений для удовлетворения своих практических потребностей. В числе таких потребностей — еда, лечение, жилье, одежда.
На протяжении долгого периода времени естествоиспытатели только описывали растения: их размеры, специфику отдельных органов, характерную окраску и др. Это так называемый описательный характер ботаники.
Что такое ботаника, какие разделы ботаники существуют, кто такой ботаник и прочие вопросы активно ставились перед исследователями в 17-18 веках, во времена активного формирования ботаники как раздела биологии.
Систематизация растительного мира тесно связана с началом использования сравнительно-описательного метода. С его помощью растения описывались и сравнивались с другими по внешним (морфологическим) признакам.
Экспериментальное направление возникло и стало доминировать с момента изобретения микроскопа, а позже — в ходе развития науки и микроскопической техники.
Современная ботаника — это не просто наука, изучающая растения, и даже не наука, которая изучает классификацию растений.
Современная ботаника — наука, включающая множество отраслей.
Ботаника изучает все, что касается растений, и включает в себя различные разделы. Один из наиболее важных разделов — систематика.
В ботанике выделяют флористику и ботаническую географию. Первая занимается изучением сообществ растений на конкретной территории, а вторая — изучением особенностей распространения растений на планете.
Виды растений
Растения — важный источник биологически активных веществ (в растениях их количество может достигать десяти). Эти вещества непосредственно воздействуют на организм людей и животных, потому что употребляются в пищу.
Будучи неотъемлемым элементом человеческой жизни, растения стали пристально изучаться. Растения включают две большие группы:
Грибы, лишайники и бактерии изучают отдельно.
Систематика как ботаническая дисциплина
Что изучает наука систематика? Она занимается классификацией растений на основе подобных общих характеристик.
Являясь основной ботанической дисциплиной, систематика сконцентрировала внимание на классификации растений. Поэтому на вопрос, что изучает систематика проще всего ответить так: она изучает весь растительный мир, выделяет в нем отдельные группы, объясняет родственные и эволюционные связи между этими группами.
Для этих целей в ботанике существует специальный раздел — филогения.
Процесс систематизации растений происходил поэтапно. Вначале исследователи брали за основу внешние, морфологические признаки. Сегодня уже учитываются и внутренние признаки: смотрят, как устроены клетки, изучают их химический состав, какой хромосомный набор они имеют, какими экологическими особенностями отличаются.
Морфология как наука
Стоит отметить такую дисциплину как морфология растений. Эта наука изучает строение растений.
Она подразделяется на:
Разделы морфологии
Отдельные разделы морфологии — самостоятельные дисциплины:
Растительность в данном контексте — сочетание всех растений на одной территории, составляющие ее ландшафт.
Классификации ботаники по объекту изучения
Если выделять отдельные науки в ботанике кратко, то получится, что по объекту изучения эта классификация включает:
Если во внимание берется проживание изучаемого объекта, то можно говорить о специальных отраслях в ботанике растений. Среди них — лесоведение, болотоведение, луговедение, тундроведение и др.
Наука, изучающая лишайники — лихенология.
Предмет, задачи и методы исследования в ботанике
Предмет изучения в ботанике — растения: их строение, рост, родственные связи, возможности рационального применения.
Выделяют 5 основных задач ботаники:
Основных методов исследования в ботанике 6:
Разница между ботаникой и зоологией
Содержание:
Ботаника возникла в доисторические времена, когда она была широко известна как травничество. Раньше были средневековые физические сады, которые часто были прикреплены к монастырям. Эти сады включали полезные лекарственные растения и травы. Сегодня современная ботаническая отрасль стала обширной и включает в себя междисциплинарный предмет с участием большинства других областей науки и техники. Ботанические исследования имеют разнообразные применения в обеспечении основных продуктов питания и текстиля, в современном садоводстве, сельском и лесном хозяйстве, размножении растений, селекции и генетической модификации, в синтезе химических веществ и сырья для строительства и производства энергии, в управлении окружающей средой и поддержании биоразнообразия.
Зоология или биология животных занимается изучением жизни животных. Как и ботаника, даже зоология является одной из жизненно важных отраслей биологии, которая также имеет свои собственные подотрасли. Термин «зоология» был получен из древнегреческого «zōon», что означает животное или «логотип», означающее знание или изучение. Зоологические исследования касаются структуры, эмбриологии, эволюции, классификации, привычек и распределения всех животных, как живых, так и вымерших.
С древних времен до современности зоология целиком прослеживает изучение животного мира и его науки. Зоологические науки возникли из естественной истории, восходящей к работам Аристотеля и Галена в древнем греко-римском мире. Эта работа получила дальнейшее развитие в средневековый период. После того, как была разработана средневековая микроскопия, это позволило изучать микроорганизмы. Зоологические исследования и исследования включают в себя концепции и практики анатомии, физиологии, гистологии, эмбриологии, тератологии и этологии. Сегодня зоологические исследования оказались слишком полезными для людей и их развития.
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:
Биология
Именная карта банка для детей
с крутым дизайном, +200 бонусов
Закажи свою собственную карту банка и получи бонусы
План урока:
Вспомним, что такое биология
Это слово пришло из Греции, оно происходит от слияния двух терминов: «биос» – жизнь и «логос» – учение. Биология исследует мир живой природы. Если быть точными, то – это наука, изучающая живые организмы, их строение, жизнедеятельность и отношение с окружающим миром. Она относится к дисциплинам естественного цикла. Термин появился в 1800-1802 годах, первым его придумал немецкий физиолог Карл Фридрих Бурдах. Все живые организмы на Земле разделены на 7 (теперь 8) больших групп – царств. Не обо всех этих группах пишут в наших учебниках.
Изучению этих царств посвящены разделы биологии:
Как вы видите, не все царства живой природы пока получили привилегию иметь свою собственную науку. А некоторые, например вирусы, так и балансируют на грани живого и неживого. Как же опознать, что перед нами существо из живого мира? Многие учёные и философы пробовали дать определение жизни. Но все они потом были признаны неполными и неточными. В результате споров научное сообщество договорилось судить о живом при помощи признаков (критериев).
Значит и растениям свойственны все эти признаки. Их просто надо уметь увидеть. Все их мы будет «открывать» постепенно на отдельных занятиях.
Ботаника – наука о растениях
С самого своего появления человек интересуется растениями. Он всегда получал от них доступные продукты питания, материалы для изготовления жилья и лекарственных средств. Но встречались и ядовитые виды, поэтому человеку нужно было научиться их отличать. Много тысячелетий люди накапливали знания о них, а потом появилась ботаника. Это была одна из древнейших наук.
Возникла она примерно 2,5 тыс. лет назад. Знаменитый древнегреческий врач и философ Гиппократ, живший в V-IV вв. до н. э. охарактеризовал 236 растений, обладающих лекарственными свойствами. Но основателями ботаники считаются его соплеменники и современники – философы Аристотель и Теофраст. Они умели различать более 600 разновидностей растений. Теофраст был последователем и учеником Аристотеля, он первым сумел обобщить имеющиеся тогда сведения о разновидностях флоры и записать их для потомков. Поэтому его считают «отцом» ботаники.
Римский исследователь Плиний Старший, живший в 50-70 гг. н. э. в своей энциклопедии «Естественная история» описал 1000 видов растений. В XVIII в. шведский естествоиспытатель Карл Линней представил миру более 1500 видов растений и разработал систематику органического мира. Поэтому в названиях многих растений встречается фамилия этого великого учёного: Боярышник Линнея, Мальва Линнея и др.
Теперь известно около 550 тыс. их видов. И как тысячи лет назад человек продолжает зависеть от растений. Они для него – еда, дом, одежда, сырьё для лекарств и промышленности, корм для домашних питомцев, средство улучшения настроения.
Отличительные признаки растений от других царств живой природы
Вначале проанализируйте следующие высказывания и решите – согласны вы с ними или нет.
— Все растения зелёные.
— Только растения могут создавать органические вещества из неорганических на свету.
— Химические элементы растения всасывают корнем.
— Они могут расти всю жизнь, пока не умрут.
А теперь проверьте свои ответы, изучив характерные для растений признаки.
У растений хорошо заметны такие признаки живого как клеточное строение, развитие, рост, обмен веществ и размножение. Но их раздражимость скрыта от нас, чтобы её заметить надо внимательно и долго наблюдать за ними. Как их корень изменяет направление роста вслед за потоком воды или как листья поворачиваются к свету увидеть не трудно. Но у растений есть и малоизученные и незаметные нам способности, например, они могут «слышать» и «общаться».
Растения и музыка
С давних времён известно, что растения «слушают» музыку. Её воздействие ускоряет процесс прорастания семян и влияет на объём будущего урожая. В источниках древнеиндийской письменности говорится, что бог Кришна виртуозной игрой на музыкальных инструментах приводил в восторг не только людей, но и растения.
В XX в. учёные провели ряд экспериментов и доказали, что от классической музыки растения увеличиваются в размере намного быстрее. Они даже доказали, что тропические виды – «фанаты» рэпа, а рок растения не любят совсем. Их состояние зависит от звуковой частоты. Наиболее благотворна для них классическая музыка (58-75 Гц).
Какие бывают растения: разнообразие и внешнее строение
Одни водные, другие сухопутные, одни микроскопические, а другие гигантские. Встречаются они даже в сухих пустынях и близ полюсов. Растения бывают дикорастущими, произрастающими в природе без участия человека, и культурными, разводимыми людьми. Культурные в свою очередь делятся на комнатные и садовые растения, полевые и огородные культуры.
В зависимости от срока жизни и плодоношения растения делят на:
Наука о растениях делит их на простые и сложные (одноклеточные и многоклеточные). Клетка одноклеточного растения – это самостоятельный живой организм, в котором все функции выполняют её части (органеллы). Признаки одноклеточных растений не отличаются от остальных представителей царства.
К многоклеточным относятся часть водорослей, высшие споровые, голосеменные и покрытосеменные растения. Многие растения имеют органы. В науке орган – это часть тела животных или растений с определённым строением и функциями. Органы бывают генеративными (участвуют в половом размножении) и вегетативными (обеспечивают жизнедеятельность организма). Не все многоклеточные имеют такое строение. Нет органов у низших растений, к которым принадлежат только водоросли. Тело высших растений делится на специализированные органы.
Внешнее строение растений на примере цветковых
Основные части (органы) растения – это корень и побег, делящийся в свою очередь на листья и стебли. Перечисленные выше части, относятся к вегетативным органам растений.
1. Корень – чаще всего расположен под землёй. Он закрепляет растение в почве, нужен и для всасывания воды с растворёнными минеральными веществами (почвенное или минеральное питание). Но есть у него и другие, неспецифические задачи: создание и запасание органических веществ, например у корнеплодов, участие в неполовом (вегетативном) размножении. Видоизменённые корни часто расположены не в почве, они применяются для закрепления на опорах, для дыхания (у мангровых деревьев), для передвижения вглубь почвы (у чеснока).
2. Стебель – это место расположения почек и листьев, орган, выносящий их к свету и служащий местом транспортировки питательных веществ к частям растения. У многих растений в нём тоже может проходить воздушное питание (фотосинтез). Он бывает прямым, стелящимся (ползучим) или лиановидным. Видоизменённые (метаморфизированные) стебли – это колючки барбариса, стволы-бутылки у тропических деревьев, усики винограда.
3. Листья – это «кухня» растений. Тут «варятся» сахара и собираются другие вещества органического происхождения. На них же расположены и «носики» растений – устьица, через которые проходит воздух и выходят излишки воды. Листья тоже могут превращаться в усики (горох) или в колючки (кактус).
Цветок и плод – органы половые (генеративные). Они предназначены для размножения.