Физиология растений как наука. Задачи физиологии растений Введение, цели и задачи, предмет и методы изучения, краткая история
Физиология растений (фитофизиология) - наука об организации и координации функциональных систем зеленого растения. Физиология растений – наука, которая изучает закономерности жизненных процессов (фотосинтез, дыхание, минеральное и водное питание, рост и развитие и др.) растений, их сущность и взаимосвязь с окружающими условиями.
Цель - научное обоснование приемов возделывания растений, направленных на повышение продуктивности и качества их продукции. Это позволяет рассматривать физиологию растений как теоретическую основу практического растениеводства и рационального земледелия в целом. Главная задача физиологии растений – раскрыть сущность процессов жизнедеятельности растительного организма, показать пути их регуляции и управления.
Объектом изучения фитофизиологии являются зелѐные растения Растения отличаются от других организмов автотрофным питанием, которое основано на использовании энергии света, наличием у клеток плотных состоящих в основном из целлюлозы оболочек. Б. Ламарк первым выделил способ питания в качестве главного отличительного признака растений от животных. Кроме того, растения не способны к произвольному перемещению с одного места на другое. https://uslide.ru/biologiya/18578-istoriya-razvitiya-ucheniya-o-fotosinteze.html
Этапы развития физиологии растений, их связь с общим развитием биологии и с практикой Физиология растений как отдельная ветвь ботаники Возникла она в конце XVIII — начале XIX столетия, когда появился фактический материал о процессах жизнедеятельности растений.
Автор водной теории питания
Жирными листами жирный тук из воздуха впитывают Ибо Из бессочного песку столько смоляной материи получить невозможно В 1753 году высказал мнение
1.В первом эксперименте он смог установить, что газ, выделяемый при брожении, препятствует горению. Он также заметил, что наибольшая концентрация газа наблюдается у земли, т.е. он тяжелее воздуха. Этот газ позже будет определен, как диоксид углерода. 2. Он придумал как производить этот газ у себя в лаборатории. Когда тяжелый газ (как он его называл) был растворен в воде, он обнаружил, что вода приобрела очень приятный и резкий вкус. За открытие газировки он был принят в французскую Академию Наук в 1772 и получил медаль Королевского Общества в 1773. 3. Пристли открыл веселящий газ 4. Доказал что зеленые растения на свету выделяют газ, поддерживающий горение. Пристли рассказал французскому химику Антуану Лавуазье о своем открытии. Лавуазье назвал газ - кислородом Джозеф Пристли – Король открытий
Был противником теории флогистона
Жозеф Бьенеме Каванту ́ ПЕЛЬТЬЕ ( Pelletier), Пьер Жозеф После 1817 г. Пельтье проводил многие исследования совместно с Ж. Б. Каванту. Они изучили (1817) зелёный пигмент листьев и назвали его хлорофиллом; Главные достижения Пельтье и Каванту связаны с экстрагированием алкалоидов из растений
В середине XIX в. физиология растений стала выделяться в самостоятельные кафедры при университетах. Первым русским ученым, посвятившим себя физиологии растений, создавшим крупную научную школу, первый отечественный учебник (1885) и монографию по физиологии растений, следует по праву считать академика А.С. Фаминцина (1835— 1918). Ему принадлежат открытие фотосинтеза на искусственном свету
Установил, что ассимиляция растениями углерода из углекислоты воздуха происходит за счёт энергии солнечного света, главным образом в красных и синих лучах, наиболее полно поглощаемых хлорофиллом. Он впервые высказал мнение, что хлорофилл не только физически, но и химически участвует в процессе фотосинтеза. Он показал, что интенсивность фотосинтеза пропорциональна поглощённой энергии. С 1872 г. в Московском университете стал работать крупный физиолог растений, блестящий экспериментатор, историк науки и ее талантливый популяризатор К.А. Тимирязев
Бори́с Ани́симович Ру́бин (1900—1978) — советский учёный и педагог, специалист в области биохимии и физиологии растений
Неоценимый вклад в развитие физиологии растений и подготовку нового поколения физиологов растений сделал Всеволод Владимирович Полевой – крупнейший ученый, ведущий физиолог, биохимик и биофизик растений. Всеволод Владимирович Полевой (1931 –2001)
Основные научные работы посвящены изучению минерального питания растений. Исследовал процессы поступления, передвижения, распределения и повторного использования химических элементов в растительном организме. Выявил положительное влияние некоторых микроэлементов на интенсивность фотосинтеза, углеводный и азотный обмен растений и азотфиксирующую способность почв различных типов Музаффар Гейдар оглы Абуталыбов (1908-1984), Доктор биологических наук, академик АН Азербайджанской ССР
Академик и член Президиума НАН Азербайджана, депутат Милли Меджлиса Азербайджанской Республики Джалал Алирза оглы Алиев (1928-2016) Крупнейший ученый и видный общественно-политический деятель. Автор более 500 научных публикаций. Научная деятельность посвящена исследованиям теории фотосинтетической продуктивности как основы урожайности сельскохозяйственных растений. И сследования, проведенные под его руководством охватывают изучение физиологических, биофизических, биохимических и молекулярно-генетических основ продуктивности растений, а также изучение структурно-функциональной организации при всех этапах и формах жизни растений от молекулярного уровня до уровня всего растения
Ибрагим Вахаб оглы Азизов Член корр. НАНА, профессор Изучение водного режима, содержания белка и фотосинтетической активности хлоропластов
Физико - химический, экологический и эволюционный аспекты физиологии растений Изучают– 1.общие закономерности протекания физиологических процессов, свойственных всем растениям вообще, 2. особенности конкретного вида или сорта растения 3. его реакция на условия внешней среды, 4. оптимальные условия произрастания того или иного вида растения 5. переоценка общих масштабов фотосинтетической деятельности в биосфере в прошлом и настоящем, а также прогноз ее состояния в ближайшие периоды как функции антропогенного воздействия
Уровни исследования Сочетание различных уровней исследования ( субклеточный, клеточный, организменный, биоценотический ) как необходимое условие прогресса физиологии растений. Существует тесная связь между структурой различных органелл клетки, структурой растения вообще и их физиологическими функциями
Основным средством познания физиологических процессов является эксперимент, опыт, т.е. физиология растений - наука экспериментальная. Различают лабораторные, вегетационные и полевые опыты. семена, проростки, изолированные органы, ткани, клетки, органеллы растения, которые выращивают в вегетационных домиках, теплицах или фитотронах (камерах искусственного климата), в сосудах, заполненных почвой или искусственной питательной смесью в поле, в лесу
частные методы физиологии растений 1. газожидкостная распределительная хроматография, 2. метод меченых атомов, 3. культура тканей и органов, 4. электронно-микроскопический метод, 5. метод электромагнитного резонанса, 6. Электрофоретический метод
методологические подходы 1. исторический - диктует необходимость знать историю развития ( филогенез ) вида или сорта растения, условия, в которых формировался тот или иной вид растения, его биохимическую эволюцию, т.е. учитывать фактор времени. Без учета особенностей развития вида иногда трудно оценить или объяснить результаты научного опыта с растениями 2. системно-структурный - объект рассматривается как система, т.е. комплекс взаимодействующих компонентов или процессов. Биологические системы делятся на два больших класса. А) Системы первого класса состоят из функционально разнородных элементов и характеризуются целостностью специализированных взаимодополняемых немногочисленных элементов (клетка с органеллами, растительный организм, состоящий из отдельных органов Б) Второй класс представлен системами, состоящими из многих функционально однородных взаимо -заменяемых элементов (ткани из отдельных клеток, популяции из организмов одного вида и т. д.).
системно-структурный подход включает следующие аспекты: а. содержательный - используется при обычном экспериментальном изучении растения, его жизненных отправлений с получением конкретных научных материалов. Так как все части растения не только связаны между собой, но и взаимодействуют, то при изучении жизни листа важно знать и физиологические процессы, протекающие, например, в корневых системах б. Логический (математический, кибернетический) -используется обычно тогда, когда исследование самого объекта затруднено или вообще невозможно или требует слишком много времени и средств.. Поэтому с помощью компьютерных программ перебираются многие варианты для достижения, например, оптимальных условий выращивания растений в теплицах в. энергетический аспект связан со знанием законов термодинамики и влияния движения тепла на свойства системы, обычно саморегулируемой. С помощью этого приема можно описать движение воды в растении или в более сложной системе почва — растение — атмосфера Системно-структурный подход помогает находить новые пути и направления научных исследований
целевой – используют, когда конечный результат того или иного процесса нельзя установить опытным путем. Цель выступает здесь как нечто условное. это основной прием гипотетического предвосхищения, описания процесса и явления, подлежащего последующему анализу, изучению. Он очень полезен при постановке новых проблем, разработке новых научных направлений и программ, варьировании экспериментов. 4.взаимодействие наук и их методов в познании, использовать взаимодействие наук и их методы в познании одного и того же объекта. Утверждается принцип многокачественности и полиструктурности изучаемого объекта или системы 5. принцип симметрии. Использование принципа симметрии основано на том, что в природе обычно наблюдается пропорциональное расположение частей целого в пространстве, соответствие одной части объекта другой. Применительно к физиологии и биохимии растений этот принцип незаменим при изучении лево- и правовращающихся оптически активных органических соединений, их свойств и роли в жизни растений, при исследовании ядов и противоядий, стимуляторов и ингибиторов.
Фитофизиология сегодня. В ХХ веке возникли новые направления биологии: биохимия, биофизика растений, эволюционная и экологическая физиология растений, биотехнология, молекулярная биология растений, генная инженерия. Наблюдается определенная дифференциация науки на молекулярное и экологическое направления. Биохимическое направление исследует функциональную роль различных органических веществ, образующихся в растениях, закономерности минерального питания, пути биосинтеза органических соединений, роль минеральных веществ как регуляторов состояния клеточных коллоидов, биокатализаторов процессов метаболизма, центров электрических явлений в клетке. Биофизическое направление исследует биофизические основы физиологических функций и функциональных систем, вопросы энергетики, электрофизиологии, физико-химические закономерности фотосинтеза и дыхания, водного режима, корневого питания, роста и развития, раздражения растений.
Онтогенетическое направление исследует возрастные закономерности развития растений, морфогенез, приемы управления развитием растений фотопериодизм, светокультура, закаливание растений и др.). Эволюционное (сравнительное) направление исследует физиологические особенности филогенеза конкретных видов, особей растений, особенности онтогенеза растений при определенных внешних условиях, изучает онтогенез как функцию генотипа и внешних условий. Экологическое направление исследует зависимость физиологических функций растений от экологических факторов среды, участвует в разработке эффективных приемов управления ростом и развитием растений в производственных условиях (оптимизация условий минерального питания, водного режима, приемы повышения белковости, сахаристости урожая, повышение устойчивости растений к не-благоприятным внешним условиям и др.).
Адо́льф Трофи́мович Мокроно́сов 1928—2000 Доктор биологических наук , профессор, академик АН СССР Область научных интересов: биохимия и экология фотосинтеза, организация и регуляция фотосинтеза в донорно-акцепторных системах целого растения; онтогенетические аспекты фотосинтеза; экологическая физиология фотосинтеза у растений доминантов и эдификаторов в природных экосистемах
Прогноз Развития фундаментальной физиологии растений, основанный на мировых тенденциях развития науки и практики (А. Т. Мокроносов, 1988) Теоретическая физиология растений и ее влияние на практику будут развиваться по следующим основным направлениям: энергетика и метаболизм растительной клетки; геном растений и регуляция его экспрессии; гормоны и онтогенез; стресс, адаптации и выживание растений; физиология фотосинтеза и глобальная экология, продукционный процесс; клеточная биология и биотехнология, биология трансгенных растений; .
Их можно сгруппировать в три направления: 1 – изучение закономерностей жизнедеятельности растений (механизмы питания, роста, движения, размножения и др.); 2 – разработка теоретических основ получения максимальных урожаев сельскохозяйственных культур; 3 – разработка установок для осуществления процессов фотосинтеза в искусственных условиях.
. Место зеленого растения в экономике природы. Автотрофные растения Мирового океана за год способны превращать в органическое вещество 20–155 10 9 т, наземные растения 16–24 10 9 т углерода. Для сравнения в угольном эквиваленте ежегодно на Земле освобождается 3–4 10 9 т углерода. Ежегодная продукция кислорода составляет 10 11 тонн. На протяжении миллиардов лет в атмосфере Земли сформировалось равновесие кислорода (20 %) и углекислого газа (0,033 %). Ежегодно регистрируется увеличение концентрации углекислого газа на1,5 % от исходного значения. Население Земли и энергетические (пищевые) ресурсы Объем производимой растениями биомассы распределяется между водорослями и наземными растениями. Только наземные растения накапливают ежегодно в форме углеводов 5-1017 ккал. Даже 1 % этой энергии достаточно для питания 5 млрд. человек. Тем не менее, рост населения Земли и рост энергопотребления может нарушить исторически сложившийся баланс вещества и энергии в биосфере
![Дыхание растений» Урок биологии 6 класс \](https://s1.showslide.ru/s_slide/f47f/1d415a31-81ec-4ffe-830e-24ad49d0b78d.jpeg.webp "Дыхание растений»
Урок биологии
6 класс
\")
