Шрифт:
Часть 1. МИР, В КОТОРОМ МЫ ЖИВЕМ
Что такое ботаника?
Человек издавна изучал растительный мир главным образом с целью поиска съедобных растений. Постепенно знания, накапливаясь, превратились в науку о растениях — ботанику, а первыми людьми, посвятившими себя ей, стали древние целители и народные знахари, считавшиеся колдунами. Прежде всего им нужно было знать, какие из растений содержат ядовитые вещества, а какие оказывают на человека и домашних животных целебное воздействие. Поэтому долгие годы ботаника оставалась всего лишь
В XVI веке появились первые ученые, которые начали проводить чисто научные наблюдения за жизнью различных растений, описывая увиденное в толстых книгах. Авторы этих книг стали «отцами» ботаники. В XIX веке революционные работы английского ученого Чарльза Дарвина позволили ботаникам лучше понять историю растительного мира. Им удалось установить, что подобно животным все растения произошли от древних, примитивных предков.
Исследования, проведенные Дарвином, и его теория привели к созданию новых разделов и направлений в науке о растениях. Одним из таких разделов является анатомия растений, занимающаяся не только вопросами строения различных видов растений, но и поисками родственной связи между ними. Многочисленные эксперименты, посвященные изучению наследственности у растений, позволяют понять, как появляется на свет тот или иной вид и каким образом его можно изменить или усовершенствовать с точки зрения потребностей человека.
Наука, изучающая эти проблемы, называется генетикой. Экология — еще одна отрасль ботаники. В ее задачи входит определение того, как распределяются растения на земном шаре. Другими словами, она пытается ответить на вопрос о том, почему определенный вид растений существует только в данных условиях.
Палеоботаника пытается восстановить, разумеется лишь в смысле научного знания, путь, пройденный растениями от низших, древних форм до нынешних. Объекты ее изучения — окаменелые останки первобытных видов. Среди прочих разделов ботаники стоит выделить физиологию растений, изучающую протекающие в них процессы жизнедеятельности, в том числе, например, то, как они дышат и питаются. Существует также специальный раздел, занимающийся болезнями растений — патология растений.
Откуда взялись растения?
Современные научные теории утверждают, что было время, когда на Земле вовсе не существовало растений или какого-нибудь иного вида жизни. Потом сотни миллионов лет назад на нашей планете в силу не установленных пока еще причин появились первые частички протоплазмы. Протоплазмой называется первичная живая материя, обнаруженная биологами как у растений, так и у животных. Ученые полагают, что из этих крошечных частичек и произошли все живые организмы. Протоплазма, постепенно превратившаяся в растения, научилась создавать толстые внешние покровы и проводить всю жизнь, находясь неподвижно на одном и том же месте.
Кроме того, она впервые произвела на свет хлорофилл, вещество зеленого цвета, имеющее первостепенное значение вообще для всей жизни на Земле. Особые свойства хлорофилла позволяют растениям самим производить для себя пищу, получая необходимые для этого компоненты из воздуха и почвы. Первые зеленые растения были одноклеточными, однако впоследствии они произвели и многоклеточные формы. В те времена они еще не создали себе защиту от высыхания, и потому жили исключительно в водоемах. Многие из тех первых растений сохранились и до наших дней, хотя и в весьма видоизмененном состоянии. Это не что иное, как
Современные виды растений произошли преимущественно от водорослей. Часть из них вышла из моря на сушу и, развив корневые отростки, сумела закрепиться на почве. У них образовались маленькие зеленые листочки, покрытые тонкой кожицей, предотвращающей их высыхание. Так появились первые мхи и папоротники. Все древние формы растений размножались посредством простого деления или при помощи спор, крошечных пылеобразных частичек, выполняющих те же функции, что и семена. Их главное отличие от последних состоит в том, что у семян имеется питательный запас, а у спор — нет.
С течением времени у некоторых споровых растений развились новые органы — цветки, и врезультате возник новый способ размножения — при помощи семян. Образовалось две группы семенных растений: голосеменные (более древние) и покрытосеменные. Вторые отличаются от первых тем, что у них семя целиком заключено в защитную оболочку плода. Эти растения стали высшим (пока) этапом в эволюции растительного мира нашей планеты.
Как питаются растения?
Как ни странно это прозвучит, но у растений имеются свои «фабрики» по производству пищи. Этими «фабриками» являются зеленые листья. Все мы хорошо знаем, что и персики, и яблоки сладки на вкус, а это значит, что в них содержится сахар. Откуда же он берется? Он вырабатывается листьями персикового или яблоневого дерева, черпающего необходимые для этого продукты из почвы и воздуха.
Один из компонентов — углекислый газ — листья самостоятельно поглощают из воздуха. Другой — влагу — корни дерева добывают из почвы. Этих двух веществ растениям оказывается достаточно для производства сахара. Необходимо отметить, что процесс синтезирования пищи протекает в листьях лишь под действием солнечных лучей и потому получил название фотосинтеза. «Фото» впереводе с греческого языка означает «свет». Многие растения, однако, как мы знаем, не имеют сладких плодов или сока. Это отнюдь не означает, что их листья не вырабатывают сахар: просто он слишком быстро превращается в несладкий крахмал или белок.
Разумеется, пищевым «фабрикам» растений, точно так же, как и любым другим, требуются машины. В листьях в качестве машин выступают маленькие зеленые тельца — хлоропласты. Цвет их объясняется большим содержанием зеленого вещества — хлорофилла. Энергию, приводящую «машины» вдвижение, поставляет солнце. В целом процесс производства пищи протекает следующим образом. Корни растений забирают влагу из почвы. Вода поднимается по ним и далее по стеблю и веткам, пока не попадает в сосуды, имеющиеся на листьях.
Далее она растекается по ним и, попав в каждую клетку, добирается до хлоропласт. Вместе с водой в листья поступает и пища, произведенная ранее самими растениями, но не попавшая в места накопления питательных веществ: в корни, плоды и семена. Одновременно листья поглощают воздух, содержащий углекислый газ. Между этим газом и водой в хлоропластах под действием солнечного света протекает химическая реакция и образуется крахмал или сахар. Вслед за этим образовавшиеся питательные вещества по тем же сосудам разносятся по всему организму растения.