БОТАНИКА ТОМ 2 - ФИЗИОЛОГИЯ РАСТЕНИЙ - 2007

ФИЗИОЛОГИЯ

Если морфология занимается строением организма, начиная с молекулярной архитектуры характерных элементов клетки и заканчивая внешним видом живого существа, то задачей физиологии (греч. physis — существо; logos — высказывание) является не только описание проявлений жизни, т.е. возникновения и функционирования этих структур, но и объяснение их причинно-следственных взаимосвязей. При этом недостаточно учитывать их закономерность, т. е. их пользу при взаимодействии с окружающей средой. Целью физиологии в большей степени является логичное и полное объяснение процессов в организме в соответствии с известными физическими и химическими законами. Это требует использования физических и химических методов, в последнее время также все больше методов информатики. При этом следует исходить из целесообразной конструкции и функции частей, а также целого организма, потому что, как правило, только преимущественные признаки, т.е. признаки с положительной селекционной ценностью, могли филогенетически сохраняться. Правда, вопрос, будет ли когда-либо достигнута названная цель — решить загадку жизни в виде полной причинно объясненной физико-химической системы, — остается открытым. Практикующий физиолог сомневается в этом, однако не из принципиальных соображений,

а скорее принимая во внимание чрезвычайную сложность собственно относительно простых организмов.

Граница между морфологией и физиологией начинает исчезать, по крайней мере, в области молекулярной биологии. Область молекулярной биологии можно было бы описать так, что здесь причинная связь между формой и функцией становится понятной на молекулярном уровне с разложением до атомов. Так, например, в последовательности оснований ДНК определена не только молекулярная структура всех участвующих в синтезе протеина РНК- молекул, но и последовательность аминокислот протеинов и тем самым, в свою очередь, их молекулярная архитектура и, наконец, их функция.

Физиология растений может быть целесообразно разделена на нять подобластей: на физиологию обмена веществ, физиологию развития (включая физиологию клетки), физиологию движения или, соответственно, раздражения, аллелофизиологию и экофизиологию.

Физиология обмена веществ (см. гл. 6) рассматривает химические и физические процессы обмена вещества и энергии, которые должны протекать, чтобы организм мог материально и энергетически выделяться из неживого окружения, вступал с ним в обмен веществом и энергией и поддерживал метаболическое динамическое

равновесие, далекое от термодинамического равновесия. Объектом физиологии обмена веществ являются, следовательно, физические и химические основы жизненных процессов.

Физиология развития (см. гл. 7) занимается явлениями роста, дифференциации и размножения. Ее цель — причинно решать проблемы формы, описательно и сравнительно рассмотренные в морфологии. Наконец, важно понимать молекулярные процессы, с помощью которых закрепленная в генах информация преобразуется в структуру и функцию и передается потомству (наследуется). Правда, учение о наследовании (генетика) образует сегодня отдельную биологическую науку.

Каждый живой организм кроме обмена веществ и развития характеризуется также тем, что он взаимодействует со своим окружением, т.е. воспринимает раздражение и реагирует на него целесообразно. Раздражения могут быть физической или химической природы и происходить из неживого (абиотического) и из живого (биотического) окружения. Реакции растений на абиотические и иногда также на биотические раздражения служат часто для ориентации организма или же отдельных его органов, клеток или даже клеточных органелл в пространстве. Эти реакции являются объектом физиологии движения (см. гл. 8). К тому же растения взаимодействуют разнообразными способами с другими организмами из своего окружения, будь то конкуренты, паразиты, патогены, растительноядные или симбионты. Молекулярная основа этих биотических взаимодействий лучше понимается зачастую лишь с недавнего времени. Эта быстро развивающаяся область исследований рассматривается в разделе аллелофизиология (греч. аllelos, взаимный) (см. гл. 9).

Эта общая и молекулярная физиология дополняется экологической физиологией (см. гл. 13). Здесь организм растения рассматривается в его общности и положений в комплексном окружении, состоящем из абиотических и биотических факторов.

Подобласти, на которые ради наглядности была разделена физиология, пересекаются, правда, различными способами. Например, все движения растений (если речь не идет о пассивных движениях отмерших органов) сопровождаются обменом веществ, а раздражимость, т.е. восприятие и переработка сигналов из окружающей среды, играет также важную роль в физиологии обмена веществ и развития.

Благодарности

Быстрый, иногда стремительный прогресс знаний в области физиологии растений способствовал в некоторых местах появлению новой концепции и тем самым также изменению деления материала по сравнению с 34-м изданием. Была попытка, с одной стороны, по возможности «гладко» присоединять материал к проверенному представлению прежних изданий, с другой стороны, сделать его более доступным для учащихся, не отказываясь от концепции учебника, который в то же время должен быть справочником, и — насколько это возможно из соображений места — полно представлять область в целом. Принимая во внимание полноту материала, упущения были все-таки неизбежными, и иной читатель воспринимает это болезненно. Автор очень благодарен за все конструктивные предложения по дальнейшему улучшению текста и за указания на ошибки, которые выдержали бы все корректуры (e-mail: elmar.weiler@ruhr-uni-bochum.de).

Сердечная благодарность всем, кто во время составления терпеливо отвечал на вопросы, предоставлял иллюстративный материал или подвергал части текста критическому просмотру. Особенно я благодарю студентов Хольгера Бирхоффа, Оливера Фельбера, Каролину Фихтнер, Штефана Клазена, Даниэлу Мюллер, Катарину Нюннинг и Даниэлу Шлюзенер, которые, с точки зрения учащихся, проверили весь текст на понятность и сделали различные

предложения по улучшению. Клаудиа Оэкинг я благодарен за тщательное чтение «Физиологии обмена веществ и развития» и за многочисленные ценные предложения по корректуре, Видмару Таннеру —- за его ценный совет к главе «Водный режим».

Возможность писать в традиции этого «Института Страсбургера» я воспринимаю как награду, за которую благодарен прежде всего моим академическим учителям, которые указали мне дорогу в физиологию растений во всей ее широте, прежде всего Майнхарту X. Ценку (Халле), Хуберту Циглеру (Мюнхен) и Николаусу Амрайну (Цюрих).

Особую благодарность выражаю Клаусу Хагеманну, который заново и самым лучшим образом создал почти все графики.

По моему решительному желанию физиологическая часть не была подвергнута корректуре в соответствии с нормами так называемого нового немецкого правописания.

Бохум, февраль 2002 г.

Эльмар В. Вайлер