Ботаніка - Б.Є. Якубенко 2017

Вступ

Ботаніка як наука, її Предмет і завдання. Ботаніка — комплекс наук про рослини, їхню будову, життєдіяльність, структуру, розвиток, різноманітність та поширення Земною кулею. Метою ботаніки є вивчення основних закономірностей будови рослини, виявлення флористичного і ценотичного різноманіття, зв’язків рослин з оточуючим середовищем та їхнім впливом на нього. Пізнання рослин у всіх проявах їхньої життєдіяльності сприяє можливостям людини навчитись керувати рослинними організмами та одержувати максимальну кількість необхідних продуктів рослинного походження, а також правильно розуміти складні біологічні процеси, що відбуваються в природі.

Інтенсивний розвиток науки і високе технологічне оснащення виробництва ставлять перед ботанікою нові завдання з урахуванням сучасних досягнень. Розвиток електронної мікроскопії дав можливість проникнути у тонку структуру рослинної клітини та її органоїдів, глибше пізнати такі важливі процеси як Фотосинтез, Дихання, біосинтез білків. Електронна мікроскопія дозволила вияснити будову ядра клітини та довести його роль у передачі спадкових ознак, розкрити матеріальну основу гена. З’являються нові напрями у систематиці рослин, екології, географії, що дозволяє глибше пізнати природу рослин, їхнє походження і розвиток.

У сучасних умовах особливо актуальними є прогнози стосовно динаміки флори та рослинності у зв’язку з глобальними змінами клімату, надмірним антропогенним навантаженням, зниженням рівня біорізноманіття. Усі ці виклики сучасності потребують креативних фахівців, які б глибоко розумілись у ботаніці та суміжних біологічних науках.

Ботаніка одна із найдревніших і вічних біологічних наук, її витоки сягають ІV ст. до нашої ери, з того часу накопичилось багато різноманітних ботанічних знань. Але водночас це і молода наука, тому що розвиток експериментальних досліджень дає можливість глибше пізнавати будову і життєдіяльність рослини, розкривати невідомі досить таємниці рослинного організму.

Основні етапи еволюції рослинного світу. Перші живі організми, за свідченнями палеонтологів, з’явились близько 3 млрд. років тому. Це були примітивні одноклітинні істоти, що розповсюджувались у Світовому океані, вчені назвали їх джгутиконосцями або флягеллятами.

Згідно геохронологічного літопису, складеного геологами і палеонтологами, вся історія розвитку органічного світу поділяється на такі ери: архейську, протерозойську, палеозойську, мезозойську і кайнозойську. Перші органічні форми життя виникли ще в архейську еру, яка тривала близько одного мілійарду років, ймовірно це були різноманітні хемотрофні бактерії. У протерозойську еру, яка тривала понад 2,5 млрд. років, виникають перші фототрофні організми, можливо це були синьо-зелені або навіть багатоклітинні червоні водорості. Окрім багатоклітинності і фотосинтезу в цю еру виникає примітивний статевий процес. Ці ароморфози дали могутній поштовх для подальшого розвитку рослинного і тваринного світу завдяки появі кисневої оболонки Землі.

Палеозойська ера тривала близько 350 млн. років, її поділяють на кембрійський, ордовицький, силурійський, девонський, кам’яновугільний (карбон) і пермський періоди.

У кембрійських морях розповсюджувались одноклітинні та багатоклітинні водорості. Можливо в цей період з’явилась суша. Але остаточний Вихід рослин на сушу відбувся вже в ордовицькому періоді й остаточно закріпився у силурі. Сухопутні рослини оселялись здебільшого у зонах припливів і відпливів, за дослідженням палеонтологічних решток, це були рослини дуже примітивної будови, вони мали безлисті осьові органи — теломи, які дихотомічно галузились і на кінцях відгалужень містились спорангії. Їх назвали псилофітами або риніофітами. Саме вони започаткували групу вищих спорових рослин: плаунів, хвощів, папоротей, які масово заселяли сушу у девонському періоді. Сухопутний спосіб життя призводив до удосконалення будови органів рослин і появи їхньої багатоманітності.

У кам’яновугільному періоді з’являються деревовидні форми спорових рослин, величні деревовидні хвощі, папороті, плауни створюють розкішні ліси, розташовані по берегах водойм. Але гірськотвірні процеси, що спричинили трансгресію суші, які трапились наприкінці карбону, спричинили знищенння деревовидної флори, дерева падали на дно водойм, присипались гірськими породами і кам’яніли, створюючи з часом поклади кам’яного вугілля, особливо на території сучасного Донбасу. Донині збереглися лише трав’яні форми вищих спорових рослин.

Пермський період характеризувався сухішим кліматом і спорові рослини вже не змогли конкурувати з досконалішими насінними рослинами. У цей час виникають перші насінні рослини — голонасінні, розквіт і поширення яких вже припадає на наступну мезозойську еру. Мезозойська ера проіснувала понад 180 млн. років. Вона поділяється на три періоди: тріасовий, юрський і крейдяний. Перші два періоди характеризуються вимиранням примітивних пермських голонасінних і розквітом досконаліших форм голонасінних. У крейдяному періоді створились умови для появи квіткових або покритонасінних рослин. Завдяки досконалій будові вегетативних органів, появі нового органу — квітки, у якій відбувались процеси Запліднення, покритонасінні у дуже короткий час розселились по всій земній кулі і зайняли практично всі екологічні ніші: гори і долини, річки і інші водойми, ставши панівною групою.

Кайнозойська ера триває понад 67 млн. років, це ера сучасного життя, вона поділяється на три періоди: палеоген, неоген і антропоген.

Палеоген і початок неогену характеризувались розквітом тропічної і субтропічної рослинності, так на території сучасного Українського Полісся буяли ліси із магнолії, лавра, кипарисів. Та в кінці неогену трапилось велике зледеніння, льодовики, рухаючись з півночі на південь, знищили теплолюбну флору. І в антропогені поступово формується сучасна флора з притаманною їй поясною (зональною) рослинністю.

Значення рослин у біосфері і житті людини. Роль рослин у біосфері важко переоцінити. У зелених рослинах, завдяки наявності зелених пігментів хлорофілів, відбувається такий унікальний процес як фотосинтез. У результаті фотосинтезу рослини утворюють з неорганічних речовин (води і вуглекислого газу) під дією сонячної енергії Органічні сполуки. Фотосинтез перетворює енергію сонця в енергію хімічних сполук. Зв’язана рослинами сонячна енергія в десятки разів перевершує ту, що використовується людиною у побуті та промисловості. Під час фотосинтезу у повітря виділяється кисень, необхідний для дихання майже всіх живих організмів. Життя у тій різноманітності, яку ми спостерігаємо нині, стало можливим тільки завдяки фотосинтезу.

Відмерлі органічні рештки рослин, унаслідок процесів мінералізації, знову потрапляють у ґрунт, забезпечуючи його родючість.

Рослини є продуктом Харчування для людини і тварин, джерелом для її переробки з метою одержання не тільки кормів і продуктів харчування, а і для добування сировини для потреб медицини та інших галузей промисловості: виробництва тканин, барвників, олій, прянощів тощо. Україна має великі площі продовольчих культур, задовольняє потреби в продуктах харчування не тільки власне населення, але й експортує пшеницю, кукурудзу, ячмінь, соняшникову олію та ін.

Рослини відіграють ґрунтозахисну, водорегуляторну функцію, захищають ґрунт від водної та вітрової ерозії. Рослинність є основою збереження і примноження біорізноманіття й підтримання екологічної рівноваги в біосфері. Рослини мають естетичне значення, вони є не тільки окрасою нашого довкілля, але й у великих містах знезаражують повітря, очищаючи його від пилу і бруду, збагачують киснем.

Знання з ботаніки необхідні для майбутніх фахівців з технології і переробки рослинності для практичного їх застосування, сприяють гуманізації освіти, інтелектуальному та моральному становленню особистості.

Розділи ботаніки. Як зазначалось раніше, сучасна ботаніка — це комплекс наук серед яких виділяються такі:

- Цитологія — наука про будову рослинної клітини;

- Гістологія рослин — наука про рослинні Тканини;

- Морфологія рослин — наука про закономірності зовнішньої будови рослин, їх формування і розвитку;

- анатомія рослин — наука про внутрішню будову органів і формування їх у процесах онтогенезу і філогенезу;

- фітоценологія — наука про рослинні угруповання, їхню структуру, продуктивність, зміни під впливом природних та антропогенних факторів, районування та картування рослинності.

- екологія — наука, яка вивчає закономірності взаємозв’язків між рослинами і довкіллям;

- Систематика рослин — наука, що вивчає класифікацію рослин, характеристику окремих груп, їхнє походження і еволюцію;

- географія — наука, яка вивчає поширення рослин на Землі;

- палеоботаніка — наука, яка вивчає викопні рослини.

Усі ці науки, предаставлені як окремі розділи ботаніки, сприяють всебічному вивченню рослинного світу в цілому і рослини зокрема з метою найповнішого використання рослинної сировини людиною в процесі її життєдіяльності та виробництва.