Курсова робота з біології

Ботаніка: історія розвитку, завдання, об’єкти дослідження

П лан:

Вступ……………………………………….….2

1. Історія розвитку ботаніки……………………3

2. Завдання ботаніки…………………………….9

3. Об’єкти дослідження………………….….…11

4. Біологія хвойних рослин. Сосна ……………14

Висновок……………………………………...19

Використана література………..…………….20

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.

Укріпившись, еволюційна теорія поставила перед багатьма напрямками біологічної науки нові завдання. Зокрема, морфологія, крім панівних раніше лише описових підходів, мала з’ясувати шляхи і причини формування організмів в історичному плані, у зв’язку з чим важливого значення набули викопні залишки рослин, як реальне свідчення відмерлих у ході еволюції ланок.

Морфологи також зосередили свою увагу на вивченні внутрішньої будови і формотворенні рослинних організмів у процесі їхнього індивідуального розвитку (онтогенезу). Анатоми детально прослідкували утворення клітин і тканин у молодих пагонах і органах. Німецький ботанік Вільгельм Гофмейстер (1824-1877) детально описав розвиток спорових і насінних рослин і довів принципову схожесть їхніх циклів розвитку (1851). Були глибоко досліджені процеси запліднення в рослин, виникнення і розвиток задатків. У 1898 р. професор Київського університету Святого Володимира Сергій Гаврилович Навашин (1857-1930) описав явище подвійного запліднення в покритонасінних рослин.

Величезну роль у розвитку ботаніки відіграла також ідея про необхідність вивчення рослин у їхньому взаємозв’язку із зовнішнім середовищем, що стало основою формування в XIX ст. тісно

пов’язаних між собою наукових дисциплін: ботанічної географії, фітоценології та екології. Вже на початку XІX ст. німецький природознавець, географ і мандрівник Олександр Гумбольдт (1769-1859) заклав основи географії рослин та вчення про їх життєві форми, а наприкінці цього сторіччя російський природодослідник Василь Васильович Докучаєв (1846-1903) та його учні розробили вчення про географічні зони. В цей час були визначені також основні положення фітоценології та екології.

У XX ст. великих успіхів досягли такі експериментальні розділи ботаніки, як фізіологія, біохімія, мікробіологія та генетика. Було розшифровано молекулярну будову хлорофілу, білків, нуклеїнових кіслот. Учені прослідкували, як виникає багато складних речовин у рослинах, а також синтезували деякі з них. Експериментальні і математичні методи проникли в ті розділи ботаніки, котрі до цього залишалися суто описовими.

Можливості наукового пізнання значно розширилася після винайдення електронного мікроскопа (1940), який дає збільшення в десятки і сотні тисяч раз. Синтез електронної мікроскопії, біохімії і біофізики спричинив появу нової сучасної науки – молекулярної біології. Великою мірою на розвиток біології, в тому числі й ботаніки, вплинула розшифровка будови нуклеїнових кислот та з’ясування їхньої ролі в спадковості і біосинтезі білків.

Якщо до ХХ ст. наука була справою окремих вчених, котрі керувалися лише власними міркуваннями, то в ХХ ст. вона зазнала глибоких організаційних змін і стала великою виробничою силою. Зважаючи на це, в розвинутих країнах наукові колективи фінансуються з державного бюджету і перед ними постають завдання державного значення.

2. Завдання ботаніки

Загальне завдання ботаніки полягає у різноплановому вивченні окремо взятих рослин і їхніх сукупностей – рослинних угруповань, із яких формуються ліси, луки, степи. Структура і закономірності росту рослин, їхні стосунки з навколишньою природою, закономірності поширення і розподілу окремих видів і всього рослинного світу на Земній кулі; походження і еволюція царства рослин, причини його різноманітності і класификація; запаси в природі господарських рослин і шляхи раціонального використання їх, розроблення наукових основ введення у культуру (інтродукція) нових кормових, лікарських, плодових, овочевих, технічних та інших рослин – ось далеко не повний перелік питань вивченням яких займаються ботанічні науки (морфологія, ембріологія, фізіологія, систематика, анатомія, екологія, геоботаніка, географія рослин тощо).

Одне з першорядних завдань ботаніки – розроблення наукових основ охорони природних і рослинних ресурсів. Особлива увага приділяється вивченню і охороні рідкісних та зникаючих рослин, що занесені до Червоної книги, оскільки втрата кожного виду – це не тільки зменшення різноманітності рослин, а і руйнування стійкості рослинного угруповання, збалансованого протягом багатьох тисячоліть.

Значення рослин у природі, народному господарстві і житті людини визначається їхньою здатністю здійснювати процес фотосинтезу. Без рослин неможливо уявити життя на Землі, оскільки в процесі фотосинтезу, що відбувається в хлоропластах, не тільки утворюються органічні речовини із неорганічних, а і виділяється в атмосферу кисень, необхідний для дихання всіх організмів. Оскільки при цьому поглинається вуглекислий газ, то запобігається його нагромадження в атмосфері. Використовуючи для утворення органічних речовин мінеральні солі і воду з грунту, вуглекислий газ і азот із атмосфери, рослини беруть активну участь у кругообігу речовин у природі. Рослинними продукти живляться інші живі організми, в тому числі і людина. Рослини людина використовує як паливо, будівельний матеріал і сировину для багатьох галузей народного господарства (в тому числі лікарська сировина).

Важливою задачею ботаніки є те, щоб вивчивши рослини в єдності з умовами їхнього життя, навчитися керувати ними, їхньою природою, спадковістю. Це має велике значення для отримання високих врожаїв культурних рослин, для виведення більш врожайних форм і сортів рослин, а також для збереження рідких видів рослин.

3. Об’єкти дослідження.

До теперішнього часу ботанічна наука, що має єдиним об'єктом свого дослідження рослину, рослинний світ, розділялася на ряд хоча і зв'язаних між собою, але все-таки більш-менш самостійних ботанічних дисциплін, кожна з яких вирішує свої завдання і використовує свої власні методи дослідження.

Основна ботанічна дисципліна - систематика рослин розділяє різноманіття рослинного світу на субпідрядні один одному природні групи - таксони (класифікація), установлює раціональну систему їхніх найменувань (номенклатура) і з'ясовує родинні (еволюційні) взаємини між ними (філогенія). У минулому систематика ґрунтувалася на зовнішніх морфологічних ознаках рослин і їхнім географічним поширенням, тепер же систематики широко використовують також ознаки внутрішньої будови рослин, особливості будови рослинних кліток, їхнього хромосомного апарата, а також хімічний склад і екологічні особливості рослин. Встановлення видового складу рослин (флори) якої-небудь певної території звичайно називається флористикою, виявлення областей поширення (ареалів) окремих видів, пологів і сімейств - хорологією (фітохорологією). Вивчення деревних і чагарникових рослин іноді виділяють в особливу дисципліну - дендрологію.

У тісному зв'язку із систематикою перебуває морфологія рослин, що вивчає форму рослин у процесі індивідуального (онтогенез) і історичного (філогенез) розвитку. У вузькому смислі, морфологія вивчає зовнішню форму рослин і їхніх частин, у більш широкому - включає анатомію рослин, що вивчає їхню внутрішню будову, ембріологію, що досліджує утворення і розвиток зародка, і цитологію, що вивчає будову рослинної клітки.

Деякі розділи морфології рослин виділяють в особливі дисципліни в зв'язку з їх прикладним або теоретичним значенням: органографію - опис частин і органів рослин, палинологию - вивчення пилка і спор рослин, карпологію - опис і класифікація плодів, тератологію - вивчення аномалій і каліцтв (терат) у будові рослин. Розрізняють порівняльну, еволюційну, екологічну морфологію рослин.

Вивченням рослин у їх взаємовідношенні із середовищем існування займається ряд галузей ботаніки, іноді поєднуваних під загальною назвою екологія рослин. У більш вузькому значенні екологія вивчає вплив на рослину середовища існування, а також різноманітні пристосування рослин до особливостей цього середовища. На земній поверхні рослини утворюють певні співтовариства, або фітоценози, що повторюються на більш-менш значних територіях (ліси, степи , луги, савани і т.д.). Дослідженням цих співтовариств займається галузь ботаніки, називана в СРСР геоботанікою, або фітоценологією (за рубежем її часто називають фітосоціологією). У залежності від об'єкта дослідження в геоботаніку виділяють лісознавство, лугознавство, тундрознавство, болотознавство і т.д. У більш широкому значенні геоботаніка стуляється з вченням про екосистеми, або з біогеоценологієй, що вивчає взаємини між рослинним покривом, тваринним світом, ґрунтом і гірськими породами, що підстилають ґрунт. Цей комплекс називається біогеоценозом. Поширення окремих видів рослин на поверхні земної кулі вивчає географія рослин, а особливості розподілу рослинного покриву на Землі в залежності від сучасних умов і історичного минулого - ботанічна географія.
Наука про викопні рослини - палеоботаніка, або фітопалеонтологія, має першорядне значення для відновлення історії розвитку рослинного світу. Палеоботаніки мають найважливіше значення для вирішення багатьох питань систематики, морфології (включаючи анатомію) і історичної географії рослин. Її даними користується також геологія (історична геологія і стратиграфія).

Корисні властивості дикоростучих рослин і можливості їхнього окультурення вивчаються економічною ботанікою (господарська ботаніка, ботанічне ресурсознавство). З економічною ботанікою тісно зв'язана етноботаніка - навчання про використання рослин різними етнічними групами населення земної кулі. Важливий розділ прикладної ботаніки - вивчення дикоростучих родичей культурних рослин, що володіють коштовними властивостями (наприклад, імунітетом до хвороб, посухостійкістю і т.д.).

Фізіологію рослин і біохімію рослин не завжди відносять до ботаніки, оскільки багато фізіологічних і біохімічних процесів, що протікають у рослинах, аналогічні або навіть тотожні процесам, що протікають у тваринних організмах, і вивчаються подібними методами. Однак біохімія і фізіологія рослин відрізняються поруч специфічних рис, винятково чи майже винятково властивих рослинам. Тому розмежувати фізіологію і біохімію рослин від власне ботаніки нелегко, тим більше, що фізіологічні і біохімічні особливості рослин можуть розглядатися як таксономічні ознаки, отже, цікавити систематиків рослин. Ці ж особливості надзвичайно важливі для розуміння проблем екології і геоботаніки, географії рослин і ботанічної географії, економічної ботаніки і т.д. Генетика рослин звичайно також розглядається як розділ загальної генетики, хоча деякі глави її (генетика популяцій, цитогенетика) тісно зв'язані із систематикою, особливо біосистематикою, екологією рослин і геоботанікою.

Границі між перерахованими вище розділами ботаніки значною мірою умовні, тому що їхні методи нерідко перехрещуються, а дані взаємно використовуються. Важко визначити місце таких наук, як фізіологічна анатомія й екологічна фізіологія, або відокремити використання хімічних особливостей рослин у систематику (хемосистематика) від порівняльної біохімії рослин; поряд з цим процесом йде і досить вузька спеціалізація окремих ботанічних розділів.

4. Біологія хвойних рослин. Сосна.

Хвойні рослини - викопні та сучасні рослини, геологічна історія яких починається в ранньому карбоні. Найчисленніша група відділу Голонасінних. Їх нараховується 560 видів.

За своїм значенням у природі і для людини вони займають друге місце після покритонасінних і являють собою групу рослин, що знаходиться в розквіті. За зовнішнім виглядом – це дерева і кущі різних розмірів: від карликових сосон (сосна – пігмей гірських і субальпійських торф’яників висотою до 1 м) до гігантських дерев (секвойя – 100 м у висоту і 11 м у діаметрі, мамонтове дерево – до 12 м у діаметрі). Трав’янистих рослин серед хвойних не виявлено.

Хвойні рослини поряд з покритонасінними мають важливе значення в природі і для людини. У хвойних лісах нагромаджується велика біомаса. Україна відноситься до малолісних країн. Лише 13,9% її теріторії зайнято лісами, серед яких поширені представники родів: тис, ялиця, ялина, сосна (23 види), модрина, ялівець. У лісах різних районів північної півкулі головними утворювачами ландшафтів є хвойні. Так, сосни утворюють світлі сухі соснові бори, можуть рости вони разом з ялиною і у мішаних лісах. На піщаних грунтах сосна затримує рух грунтів і урвищ. Ялина разом із смерекою утворюють темнохвойну тайгу. В Україні – на Поліссі і на піщаних терасах річок лісостепової та степової зон – ялина входить до складу суборів (природний ліс з домішками берези, дуба, осики, ялини тощо).

Ліси на схилах гір і по берегах річок зменшують весняні паводки і затримують вітри. Сніг в лісі тане повільно, вода затримується в грунті, випаровується поступово, створюється сприятливий мікроклімат для інших рослин, тварин і людини.

Ліси й парки міст ствоюють чисте повітря, збагачюють киснем. Багато дерев, особливо хвойні, виділяють фітонциди – речовини, які вбивають мікроорганізми, тому соснові ліси є добрим місцем для відпочинку і лікування людей. Деревина голонасінних широко використовується як будівельний матеріал, сировина для целюлозно-паперової промисловості. При сухій перегонці деревини соснових, а також із живиці (прозора, ароматна смола, що виділяється із ран сосни) отримують скипідар, каніфоль. Хвою використовують в медецині, оскільки вона містить аскорбінову кіслоту (вітамін С), каротин. Насіння деяких соснових використовують в їжу (кедрові горішки). Багато представників хвойних використовуються як декоративні рослини (туя, тис, модрина, кипарис)

Назву хвойним рослинам дали через голчасті (лускоподібні) листки – хвою, що розташована на вкорочиних пагонах поодинці або зібрана в пучки. У більшості хвойних листки багаторічні, але у деяких видів вони опадають щорічно (модрина).

Типовими представниками хвойних є сосна звичайна і ялина – основні лісотворні породи лісової зони. Сосна – світлолюбна рослина, зовнішній вигляд якої залежить від умов життя. В густому лісі дерева сосни прямі, стрункі, з гладеньким стовбуром, досягають 35-40 м у висоту. “Прозора” крона розташовується на самій верхівці. Нижні бічні гілки не витримують затінення і рано відмирають. На відкритих місцевостях сосни мають крислату крону. Соснові ліси зустрічаються в найрізноманітніших умовах, у тому числі на пісчаних грунтах, болотах, крейдяних горах, голих скелях.

Коренева система сосни стрижнева, дуже добре розвинена. Крім довгих коренів, головних або бічних, є короткі дрібні і дуже галузисті бічні , як правило, з мікоризою. Додаткових коренів немає. Форма кореневої системи залежить від типу грунту. Так, на піску у сосни крім глибоких коренів розростаються численні поверхневі корені. На болотах у неї лише поверхневі корені.

Стовбур сосни має тонку кору і масивну деревину, яка складається з трахеїд. Паренхіми в деревині дуже мало. Вона розташовується навколо смолянистих ходів – видовжених міжклітинних просторів у вигляді каналів, заповнених ефірними маслами, смолою, бальзамом. Усі ці речовини виділяються клітинами одношарового епітелію, який вистилає смолянистий хід.

У стовбурах сосни чітко виражені річні кільця приросту деревини. Вони утворюються, як і у квіткових рослин, у результаті сезонної періодичності у діяльності камбію.

Сосна – величезне дерево. Її листки – сизо-зелені голки (хвоя) – живуть 2 – 3 роки. Розташовуються попарно на молодих гілках на верхівках вкорочених пагонів. Поверхня хвої вкрита товстим шаром кутикули, під якою знаходяться дрібні клітини епідермісу з сильно потовщеними стінками. Продихи містяться глибоко в мезофілі і заповнені зернами воску. Таке розташування продихів є пристосуванням до зменшення випаровування води. Завдяки цьому взимку сосна при наявності хвої випаровує води в десятки разів менше, ніж оголені покритонасінні.

Ранньої весни на гілках із зимуючих бруньок з’являються нові пагони. Розрізняють два типи пагонів: видовжені, вкриті буруватими лусками, і сидячі в пазухах цих лусочок вкорочені, які несуть по дві хвоїни. Молоді хвоїни нових пагонів м’які, мають яскраво-зелене забарвлення. У другій половині літа на кінці видовжених пагонів закладаються буруньки, що надійно захищені щільно притисненими одна до одної тонкими лусками, вкритими шаром смоли. Це зимуючі буруньки.

Розмножується сосна насінням (Рис.№1). Плодоношення розпочинається на 30 – 40–х роках життя. До цього часу на деревах формуються шишки двох видів: дрібні чоловічі до 2,5 см у довжину і крупні жіночі (у деяких видів до 45 см в довжину).

Червонуваті жіночі шишки утворюються на верхівках сьогорічних пагонів в кінці весни. На осі такої шишки розташовано 2 види лусок: зовнішні – покривні і внутрішні – насінні. На зовнішньому боці насіннєвої луски розміщенні зачатки з пилковходами на верхівках. Всередені кожного насіннєвого зачатка із макроспори після мейозу формується гаплоїдний жіночій заросток з двома архегоніями. В кожному архегонії знаходиться велика яйцеклітина і 2 – 4 дрібні шийкові клітини.

Чоловічі шишки дозрівають на верхівках тогорічних пагонів. У них до осі прикріплені жовтуваті листочки, що несуть на собі по два мікроспорангії, в яких дозрівають мікроспори – пилкові зерна.

Сосна, як і всі голонасінні рослини, запилюється вітром. Піздньої весни або на початку літа насіннєві луски жіночих шишок дещо відхиляються. Велика кількість пилку (полегшеного наявністю двох повітряних мішків між екзиною та інтиною), принесеного вітром, потрапляє між насіннєві луски і затримується, прилипаючи до густої рідини, що виділяється через пилковхід. Рідина змочує пилкові зерна і всмоктує їх в середину насінного зачатка приблизно протягом 10 хвилин.

Після запліднення насінні луски зближуються і залишаються щільно притисненими до достигання насіння. У сосни від запилення до запліднення проходить 12 – 14 місяців. Запліднення (не подвійне) починається з проростання пилкової трубки, яка повільно просувається до яйцеклітини. Злиття жіночих і чоловічих ядер також іде повільно. Ендосперм голонасінних гаплоїдний.

Таким чином, у голонасінних рослин чоловічі клітини досягають жіночих завдяки наявності пилкової трубки і не потребують для цього процесу води, що є важливим пристосуванням до життя на суші.

Після утворення диплоїдного ядра зиготи розпочинається розвиток зародка і формування насінини. Із заплідненої яйцеклітини розвивається зародок насінини, який складається з корінця, стебельця, кількох сім’ядоль (5 – 12) і буруньки, із покривів насіннєвого зачатка формуються покриви насінини.

Дозріває насіння в кінці другого літа після запліднення або на початку осені. У міру дозрівання жіноча шишка дуже розростається, із червоної вона стає зеленою, а потім – бурою. У дозрілої бурої шишки взимку або напровесні луски відхиляються, насіння висипається. Насінина сосни має прозорі крильця, за допомогою яких переноситься вітром. Висипання насіння відбувається через 1,5 року після запліднення.

Насіння сосни проростає на будь-якому грунті: піщаному, кам’янистому, болотному, навіть на голих скелях. Молоді паростки можуть витримувати заморозки, нестачу вологи, але гинуть у тіні. Сосонки швидко ростуть, збільшуючись за рік на 30 – 40 см. Починаючи з другого року життя, дерево утворює щорічно мутовку гілок. По їх числу можна підрахувати, скільки років сосні.

У соснових лісах живе багато різних тварин і птахів.

Рис №1. Розвиток сосни

а – гілка спорофіту з жіночими (1) і чоловічими (2) шишками; б – жіноча шишка в розрізі (фрагмент); в – насіннєва луска з насіннєвими зачатками; г – насіннєвий зачаток у поздовжньому розрізі; д – частина чоловічої шишки в поздожньому розрізі; е – мікроспорангій; є – пилкове зерно; ж – насінина у поздовжньому розрізі; з – насіннєва луска з двома насінинами; 3 – сьогорічний пагін; 4 – тогорічний пагін (видовжений); 5 – вкорочений пагін.

Висновок.

Сучасний етап розвитку ботаніки називають популяційно-філогенетичним. Це означає, що головною проблемою сучасної ботаніки є встановлення походження і шляхів еволюції (філогенезу) різних органів рослин і різних груп рослин. В даний час ведуться дослідження, спрямовані на встановлення родинних історичних зв’язків між окремими групами рослин, що в майбутньому дозволить встановити еволюційне походження різних груп рослин, а значить і з’ясувати основні напрямки еволюції рослинного світу.

Наступним важливим напрямком ботанічних досліджень є вивчення індивідуального розвитку рослин (їхнього онтогенезу і морфогенезу). Останнім часом такі дослідження здійснюються не тільки на рівні окремих рослин, але і на рівні рослинних співтовариств (популяцій, фітоценозів). Вивчення розвитку і стану популяцій і фітоценозів складає предмет популяційной ботаніки.

Інтенсивно розвиваються геоботанічні дослідження - тобто дослідження рослинного покриву різних територій і тих змін, що виникають у ньому під впливом господарської діяльності людини.

Нині набула поширення нова форма організації наукових досліджень – створення творчих колективів на базі наукових інститутів. Крім того, для сучасної науки характерним є розвиток міжнародних зв’язків та об’єднання вчених багатьох країн для розв’язання спільних завдань. Однією з важливих форм співробітництва ботаніків є міжнародні конгреси, на яких обговорюються важливі наукові та організаційні питання і які скликаються періодично (приблизно раз на п’ять років).

Ботанічні дослідження проводяться в наукових центрах:

• Інститут ботаніки ім. Комарова (м.Санкт-Пітербург);

• Інститут ботаніки ім. Холодного (м.Київ);

• Московський ботанічний сад АН Росії;

• Ботанічний сад АН України (Київ)

• Микитский ботанічний сад;

• Донецький ботанічний сад;

• Кафедри ботаніки університетів та інститутів.

На сьогодні науці відомо близько 1 500 000 видів тварин і близько 500 000 видів рослин. Вчення розмаїття рослин, особливостей їхньої будови та життєдіяльності має велике значення. Біологічні науки – база для розвитку рослинництва, тваринництва, медицини, біоніки, біотехнології.

Використана література.

1. Біологія: Навч. посібник / А.О.Слюсарєв, О.В.Самсонов, В.М.

Мухін та ін.; За ред. та пер. з рос. В.О.Мотузного. – 2-е вид.,

випр. – К.: Вища шк., 1995.

2. Конопля Н.И., Петренко С.В., Дрель В.Ф., Лесняк Л.И.

“Ботаника: анатомия и морфология растений” / Под ред. Конопли Н.И. – Луганск: “Шлях”, 1998.

3. Швиденко А.Й., Данілова О.М.

“Дерева і чагарники України”: навч. посібник. – Чернівці: “Рута”, 1994.

3. Нечитайло В.А., Кучерява Л.Ф.

“Ботаніка. Вищи рослини.” – Київ: “Фітосоціоцентр”, 2000

3. Цандеков П.А.

Учебное пособие по ботанике – Симферополь: “СОНАТ”, 2000