Физиология растений и её задачи

Лекция 1

ВВЕДЕНИЕ. ФИЗИОЛОГИЯ КАК НАУКА

План лекции:

1. Физиология растений и её задачи.

2. История развития физиологии растений и её методы.

3. Задачи физиологии растений.

4. Место физиологии растений среди других наук.

Физиология растений и её задачи.

Физиология растений – это наука о процессах, происходящих в растительном организме: почвенное, воздушное и гетеротрофное питание, синтез, транспорт и распад веществ, рост и развитие, движения растений, взаимодействие с патогенами, реакции на неблагоприятные факторы внешней среды.

Физиология растений занимается процессами, происходящими на разных уровнях организации: молекулярном, субклеточном, клеточном, тканевом, органном, организменном и биоценотическом. Однако надо всегда иметь в виду, что в растении все процессы на любом уровне организации взаимосвязаны. Изменение какого-либо процесса сказывается на всей жизнедеятельности организма.

Наука может считаться самостоятельной, если у нее есть свой объект, предмет и свои методы исследования. Объектом физиологии растений являются фототрофные организмы, т. е. организмы, синте­зирующие органические вещества из минеральных (СО₂ и Н₂0) с помощью энергии света. Этот процесс назвали фотосинтезом.

Чем еще отличаются зеленые растения от незеленых организ­мов? Для растений характерна очень большая поверхность тела по отношению к его массе. Это объясняется тем, что чем больше по­бегов сформируется у растения, тем из большего объема воздуха листья смогут поглощать углекислый газ, необходимый для фото­синтеза, а хорошо разветвленные корни имеют много зон активно­го поглощения веществ. Поглощать большие количества С0₂ и со­лей помогает и другая особенность зеленого растения — неограни­ченный рост корней и стеблей. В отличие от большинства других организмов растения прикреплены к определенному месту. Все эти особенности влияют на функционирование органов растения.

Фототрофные организмы, изучаемые физиологией растений, находятся на разных уровнях эволюции: водоросли, высшие споро­вые и семенные растения.

Что значит изучить жизнь растения? Это значит изучить его свойства и функции: воздушное питание — фотосинтез, корневое питание — поглощение минеральных веществ из почвы, транспорт веществ, водный обмен, рост и развитие растений, движение его органов, приспособление к окружающим условиям.

Таким образом, предмет физиологии растений — это изучение всех функций растительного организма; определение значения ка­ждой из них для организма в целом; установление взаимной связи функций и их зависимости от внешних и внутренних факторов; изучение взаимодействия органов растения. Следовательно, физио­логия не только описывает разные свойства и процессы, идущие в растительном организме, а представляет собой систему законов и закономерностей о жизни растения.

Живая материя построена по принципу иерархии: организм со­стоит из органов, орган — из тканей, ткань — из клеток, клет­ка — из органелл. Организмы одного вида, сорта образуют популя­цию; несколько растительных и животных популяций, обитающих на одной территории, — сложную экологическую систему, или био­геоценоз (от греч. bios — жизнь, geo — Земля, koino's — общий).

Итак, существует несколько уровней организации живой мате­рии, которые можно расположить в следующей последовательно­сти: молекулярный, клеточный и субклеточный, тканевой, орган­ный, организменный, популяционный, биогеоценологический и биосферный.

Физиологи изучают процессы, происходящие в растении, на всех уровнях организации. При изучении процесса на любом уровне нужно всегда помнить, что как в клетке, так и в целом ор­ганизме или биогеоценозе все процессы взаимосвязаны. Измене­ние любого процесса отражается на жизнедеятельности всего организма. Сложность физиологических исследований состоит в том, что организм нельзя отделить от среды, в которой он живет, все физиологические процессы связаны с внешними условиями. В популяции, биогеоценозе один организм может влиять на дру­гой, конкурируя с ним или способствуя его росту. Условия в посе­ве, на плантации отличаются от тех, с которыми встречается оди­ночное растение. Например, на проникновение света в глубь плантации сахарного тростника, ее температуру и влажность влияют количество растений на плантации, их сомкнутость, число и расположение листьев на побеге. Поэтому процессы в биогео- и агрофитоценозах происходят несколько иначе, чем у одиночного растения.

При изучении физиологии растительного организма на разных уровнях организации живой материи возможны два подхода. Пер­вый — переход от более высокого уровня к более низкому, т. е. раз­ложение сложных биологических явлений на все более простые фи­зические и химические процессы. Этот путь исследования привел к познанию основных закономерностей поглощения и использова­ния квантов света, механизмов поглощения веществ и т. д. Однако для понимания механизмов физиологических процессов, происхо­дящих в целом организме, а тем более в экологической системе, нужно использовать и другой путь — от изучения более простого к все более сложному уровню организации. Этот, второй, подход на­зывается интегральным (от лат. integer— целый, восстановленный). Со второй половины XX в. изучение интеграции и особенно регу­ляции физиологических процессов в течение жизни растения и его приспособления (адаптации) к окружающим условиям стало основ­ным предметом физиологии растений.