Ботаніка: історія розвитку, завдання, об’єкти дослідження

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ботаніка: історія  розвитку, завдання, об’єкти дослідження

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

     Вступ.

 

Слово “ботаніка” походить від грецького “botane”, що дослівно українською мовою перекладається як “трава, зелень”, а “botanicum” українською мовою означає гербарій, травник. Латиною ж поняття “трава, зелень” звучить як “herba” і від цього латинського кореня походять такі відомі терміни як “herbarium”, українською – гербарій, книга про рослини, “herbarius”, українською – знавець трав (рослин), ботанік, а також “herbaria”, що в українській теж означає “ботаніка”. Але історично склалося так, що в українській, як зрештою і в російській мові закріпився термін “ботаніка”, можливо більш давній і територіально ближчий, що походить з грецької мови, хоч він і не в повній мірі відображає сутність предмету, який в українській мові позначений цим терміном. Тобто сам термін “ботаніка” за своєю семантикою зрештою виявився вужчим від того поняття, яке ним тепер насправді позначається. Як уже відмічалось вище, хоч цей грецький термін і походить від слів, а отже і понять трава, зелень, на сьогодніший день під терміном “ботаніка” розуміють комплекс наук, які вивчають всі рослини взагалі (а не лише трави). Хоча для цього значно краще прислужився б термін фітологія (фітон – рослина, логос – слово), тобто слово про рослини чи наука про рослини. Але все-таки сьогодні ми називаємо науку про рослини ботанікою.

Отже ботаніка – наука  про рослини, їх зовнішню і внутрішню  будову, форму, розвиток, життєдіяльність, біохімічний склад, класифікацію, поширення та інші особливості. Визначення ботаніки лише як науки про рослини повністю не розкриває її суті.  

Розвиток науки взагалі  підпорядкований загальним закаонам пізнання – від простого до складного, від часткового до загального, від  пізнання зовнішнього і випадкового до розкриття і пізнання глибоких внутрішніх закономірностей того чи іншого явища.

Ботаніка як наука має свою історію. Накопичення знань про рослини  почалось вже на перших етапах становлення  людства. Рослини людина використовувала  в їжу, робила одежу, використовувала як ліки.

 

 

 

          1.  Історія розвитку ботаніки

 

  Відомо, що час зародження  тієї чи іншої науки або  наукового напрямку визначається  появою першого систематизованого  і закріпленого в письмовій  формі узагальнення людських знань у певній галузі пізнання.

  Ще первісними  народами, а пізніше в стародавніх  державах Індії, Єгипті, Китаї  та країнах Близького Сходу,  які вже мали писемність, було  накопичено багато різноманітних  і корисних відомостей про  рослини. Проте перше письмове узагальнення знань про рослини, яке дійшло до нас, відоме лише з античної Греції (IV-III ст. до н.е.), а отже і виникнення ботаніки як науки датується саме цим часом. Теофраст (372-287 до н.е.) – батько ботаніки, учень великого Арістотеля - залишив по собі декілька книг, присвячених рослинам.

  Подальший розвиток ботаніки  визначався в основному потребами  землеробства й медецини, оскільки  дуже важливо було навчитися  розрізняти корисні і отруйні  рослині насмперед за зовнішніми  ознаками, що й спрчинилося до раннього розвитку морфології.

Так, найдавніші спостереження  первісного землероба про дивну  здатність рослини, що восени гине, відроджуватися навесні у виді молодих  проростків, що виходять з насінь, у  тлумаченні давньоєгипетських жреців набуло форму міфа про бога Осириса, що вмирає і знову воскресає через якийсь час після поховання.

Арістотель здійснив грандіозну спробу філософськи охопити  всілякі галузі живої і неживої природи. Вивченню рослинного світу він присвятив спеціальну працю "Теорія рослин". На жаль, текст цього твору не зберігся, і сучасна історія ботаніки має у своєму розпорядженні лише окремі висловлювання великого вченого.

Арістотель визнавав існування в речовинному світі  двох царств: царства неживої природи  і царства живих істот. До останнього він відносив і рослини, наділяючи їх нижчим рівнем розвитку душі (сили живлення і росту), у порівнянні з більш високими рівнями розвитку життєвого початку у тварин (сили прагнення і відчування) і людини (мисляча душа). Незважаючи на ідеалістичний характер давньої схеми Арістотеля, ми повинні все-таки відзначити її перевагу над цілим рядом пізніших наукових концепцій, наприклад схемою Линнея.

Більш докладні дані про  світ рослин ми знаходимо в працях учня Арістотеля Теофратса в його 10 томах  праці "Природна історія рослин" і 8 томах роботи "Про причини рослин". У "Природній історії рослин" Теофраст згадує про 450 рослини і робить першу спробу їхньої наукової класифікації.

Усі відомі в стародавності рослини  Теофраст поділяє на 4 класи: дерева, чагарники, напівчагарники і трави. У межах цих чотирьох великих систематичних підрозділів він довільно зближає окремі

групи рослин, описуючи їх як дикі і культурні, вічнозелені  і листопадні, рослини суші і рослини  вод і так далі.

Заслугою Теофраста є також  встановлення основних морфологічних понять, постановка ряду питань в області фізіології рослин і опис деяких особливостей їхнього географічного поширення . Теофраст знав про існування двох груп рослин: квітучих і ніколи не квітучих. Він знав про розходження внутрішньої структури стовбура звичайних дерев і пальм, хоча і не намагався покласти ці розходження в основу своєї класифікації. Теофраст допускав можливість існування двох статей у рослин і догадувався про суть листків у харчуванні рослин.

Не можна не відзначити того факту, що всі наступні вчені Давнього світу так чи інакше зв’язані з ботанікою, як наприклад, Пліній, Діоскорид, Варрон, Колумелла, не піднімалися вище Теофраста ні в описі форм рослин, ні в розумінні їхньої природи. 
      Праці Теофраста заклали основи ботаніки, стали першою спробою з’єднати розрізнені спостереження й утилітарні відомості про рослини в єдину продуману і логічно послідовну систему знань.

Період середньовіччя  з його потужним релігійним гнітом і утиском живої думки в  цілому значною мірою уповільнив процес науки і праці з ботаніки того часу наповнені забобонними легендами та схаластичними (лат. schola – школа)  тлумаченнями релігійних книг, включаючи й Біблію, а схоластика, як відомо, не допускала самостійного дослідження природи. В той же період де-не-де вирощувалися лікарські рослини та вивчалися їхні властивості.

  І лише з XV ст., в епоху Відродження стався рішучий злам у розвитку ботанічної науки, обумовлений значними змінами як ідеологічного так і соціально-економічного характеру.  Цей період ознаменувався численними географічними відкриттями, завдяки чому до Європи з далеких заморських країн потрапилобагато невідомих рослин. В зв’язку з цим перед ботаніками постало важливе завдання “інвентаризації” всіх відомих видів рослин, тобто опису їх класифікації. Це спричинилося до появи і швидкого вдосконалення різних способів збереження рослинних форм з метою порівняльного вивчення їх: замальовування, словесні описи, вирощування в ботанічних садах, засушування. Німецький художник Альберт Дюрер (1471-1528) досяг вершин майстерності в зображенні рослин, ілюструючи праці тогочасних ботаніків. У середині XVI ст. з’являються ботанічні сади (Падуя, 1540 р.; Піза, 1545 р.; Цюрих, 1560 р.; Флоренція і Болонья, 1568 р.; Лейден, 1577 р.; в Лейпціг, 1579 р.). Тоді ж було винайдено спосіб засушування рослин і складено перші правила гербаризації. Приблизно в цей же період закладаються основи сучасної ботанічної термінології. Досягає розквіту описова морфологія як допоміжна для систематики наука.

Фізіологія та анатомія рослин народилися у XVII ст.. Оскільки на той час хімія перебувала ще в зачатковому стані і не було відоме  явище фотосинтезу, голандський природодослідник Ян Батіст Ван Гельмонт (1579-1644), прагнучи з’ясувати, звідки рослина бере речовини для побудови свого тіла, вперше поставив досліди по вивченню живлення рослин. У досліді з вирощуванням гілки верби він також вперше застосував метод визначення маси рослини та грунту на початку і наприкинці досліду, а також маси витраченої для поливу води, однак зробив неправильний висновок, що рослина будує своє тіло з води.

Більш доступним на той  час було вивчення процесу пересування  речовин у рослинах, оскільки видатний англійський фізик Роберт Гук (1635-1703) вдосконалив мікроскоп і застосував його для дослідження різних дрібних структур, у тому числі й частин рослини. Саме він у 1665 р. вперше опублікував опис клітинної будови рослин і ввів термін “клітина” (лат. “cellula” – комірка). Однак початок анатомії рослин було покладено дещо пізніше (в 1671-1682 р.р.), коли італійський біолог та лікар Марчелло Мальпігі (1628-1694) та англійський ботанік Неемія Грю (1641-1712) одночасно і незалежно один від одного опублікували свої анатомічні праці. Вони не лише першими описали клітини й тканини різних органів, а й спробували з’ясувати  значення цих структур. Н.Грю ввів поняття “тканина” і “паренхіма”, його справедливо вважають одним з основоположників анатомії рослин, а М.Мальпігі, котрий описав мікроскопічну будову ряду тканин і органів рослин, тварин та людини, є один з основоположників мікроскопічної анатомії. Поставивши досліди з кільцюванням стебел, М.Мальпігі дійшов висновку, що в рослині речовини пересуваються у висхідному  та низхідному напрямках. Ще точніше в 1727 р. описав пересування речовин у рослині англійський ботанік Гельс (1677-1761). Проведені досліди були виконані так майстерно, що його по праву вважають основоположником експериментальної фізіології рослин. Однак остаточно як наука фізіологія рослин формувалася лише після з’ясування суті процесу фотосинтезу.

І все ж таки пануючим напрямком в ботаніці аж до XIX ст. залишилася систематика рослин.

Систематика, як і описова  морфологія XVIII ст., досягла найвищого виразу в працях великого шведського ботаніка Карла Ліннея (1707-1778). І якщо “морфологічні” устремління Ліннея були спрямовані на покращення морфологічної термінології

безпосередньо для цілей  систематики, то деякі інші природодослідники  прагнуть з’ясувати й загальні закономірності утворення рослинних форм. Зокрема, в 1759 р. німецький натураліст Каспар Фрідріх Вольф (1734-1794) описав виникнення органів у кінчику погона, а німецький поет і природодослідник Іоганн Вольфганн Гете (1749-1832) в 1790 р. заклав основи нової дисципліни – теоретичної морфології рослин.

Величезними успіхами в  ботанічній науці позначене  XIX ст. Саме тоді виникають або формуються розділи ботаніки – ембріологія, географія рослин, екологія рослин, геоботаніка, палеоботаніка, вчення про водорості (альгологія), гриби (мікологія) та інші нижчі рослинні організми, які на той час відносили до рослин, тощо. В XIX ст. ботаніка, по суті, набула сучасного обсягу, накопичивши практично по всіх своїх розділах величезний фактичний матеріал.

Крім того, в XIX ст. біологія збагатилася узагальнюючими теоріями, серед яких чільне місце належить теорії клітинної будови організмів і теорії їхнього еволюційного розвитку.

Суть теорії клинної  будови організмів полягає в тому, що всі рослини і тварини складаються  з клітини, які являють собою  структурні елементи життя, і кожен  організм починає свій розвиток з однієї клітини.

Між відкриттям клітини  Р.Гуком у 1665 р. і створенням теорії клітинної будови організмів пройшло  понад 170 років. Основоположники анатомії рослин навіть не припускали, що вже  відома їм клітина є універсальним  структурним елементом, оскільки в тілі рослин вони виявляли, крім клітин, й інші елементи – волокна, трубчасті судини, слиз тощо. Ще складнішим здавався організм тварин, клітинна будова кісток, хрящів, м’язів, крові та інших структур якого не була такою очевидною. Лише завдяки тривалій і клопіткій праці багатьох учених вдалося довести походження всіх тканин рослин і тварин з клітини. Те, що клітина є універсальною структурною одиницею в тілі рослин,  було встановленно в 1838 р. німецким ботаніком Маттіасом Якобом Шлейденом (1804-1881). Його праці відіграли важливу роль в обгрунтуванні немецьким біологом Теодором Шванном (1810-1882) клітинної теорії. Т.Шванн, провівши величезну роботу по вивченню тваринних тканин і спираючись  на праці інших вчених, у наступному 1839 р. довів універсальність клітинної будови для всіх живих організмів.

Історичне значення розробки клітинної будови організмів полягає  в підтвердженні єдності всього світу живого   (як одно- клітинних, так і багатоклітинних, і рослинних, і тваринних організмів) .

Це спрямувало увагу біологів на ретельне вивчення клітини, тонкої будови її вмісту та шляхів виникнення. Найважливішою частиною клітини вважали спочатку оболонку, однак у 30-40-х рр. XIX ст. було встановлено, що носіями життя є ядро і протоплазма. У своєму знаменитому афоризмі “omnis cellula e cellula” (“кожна клітина від клітини”) німецький патолог Рудольф Вірхов (1821-1902) сформулював принципи спадкоємності і виникнення клітин. У 70-х рр. XIX ст. було показано спадкоємність і виникнення ядерних структур (хромосом). Завдяки значному вдосконаленню сучасного оптичного мікроскопа, розробці мікроскопічної техніки (приготування мікроскопічних препаратів) сформувалася  важливіша біологічна наука – цитологія.

З виходом у світ в 1859 р. книги “Походження видів  шляхом природного добробуту” Чарльза Роберта Дарвіна (1809-1882), в якій були викладені постулати еволюційного вчення, радикально змінилися погляди природознавців на сутність доцільності в живій природі як природного результату тривалої пристосувальної еволюції організмів.