2 История физиологии растений

В развитии физиологии растений выделяют несколько этапов.

1) XVII–XVIII вв. – зарождение физиологии растений как науки. В своих трудах итальянский биолог и врач М. Мальпиги («Анатомия растений» (1675 – 1679)) и английский ботаник и врач С. Гейлс («Статика растений» (1727)) наряду с описа­нием структуры растительных тканей и органов изложили результаты физиологических опытов, доказывающих су­ществование восходящего и нисходящего токов воды и пита­тельных веществ у растений, и высказали идеи о воздушном питании растений. Физиология растений сначала раз­вивалась как наука о почвенном пита­нии. В 1772-1782 гг. Д. Пристли, Я. Ингенхауз и Ж. Сенебье открыли явление фотосинтеза.

2) Конец ХYIII в. – выделение физиологии растений в самостоятельную область знаний. В 1800 г. вышел трактат Ж. Сенебье «Physiologie vegetale» в пяти томах. Сенебье не только предложил термин «физиология растений», собрал и проанализировал все известные данные в этой области науки, но и сформулировал основные задачи физиологии растений, определил ее предмет и используемые методы.

3) В конце XIX в. произошла окончательная дифференциация основных разделов современной физиологии растений: фотосинтез, дыхание, водный режим, минеральное питание, транспорт веществ, рост и движение, раздражимость, устойчивость растений, эволюционная физиология растений.

В России К.А. Тимирязев призывает к тому, чтобы физиология растений заняла по отношению к агрономии такое же место, как физиология человека и животных по отношению к медицине.

4) Первая половина XX в. – бурное и много­стороннее развитием фитофизиологии. Главным направле­нием становится изучение биохимических механизмов дыха­ния и фотосинтеза. Параллельно развивается фитоэнзимология, физиология раститель­ной клетки, экспериментальная морфология и экологическая физиология растений. Из физиологии растений в качестве самостоятельных дисциплин выделяются микробиология и агрохимия. Большим достиже­нием явилось открытие эндогенных регуляторов роста и развития растений – фитогормонов.

5) Современный этап – вторая половина XX в. – начало ХХI в. – период синтеза научных дисциплин: происходит постепенное слияние в единое целое биохимии и молекулярной биологии, биофизики и биологи­ческого моделирования, цитологии, анатомии и генетики растений. Становится все очевиднее, что явления жизни не­возможно понять только в рамках одной биохимии или одной биофизики вне конкретных биологических структур;

– наряду с углублением исследований на субклеточном и молеку­лярном уровнях возрастает интерес к изучению систем регуляции и механизмов, обеспечивающих целостность расти­тельного организма;

– резко ускоряются исследования механизмов реализации на­следственной информации, роли мембран в системах регуля­ции, механизма действия фитогормонов, развивается электро­физиология растений;

– происходит быстрый прогресс в разработке методов культуры органов, тканей и клеток, который имеет большое значение и для практики (селекция, микроклональное размножение, поддержание без­вирусных элитных культур растений);

– большие перспективы открывает для физиологии и биохимии растений новая, быстро развивающаяся отрасль промышленности – биотехно­логия;

– в интенсивном сельском хозяйстве находят широкое применение теория минерального питания и водного обмена, химические регуляторы роста растений, гербициды и фунгициды;

– физиология растений тесно связана с практикой и служит теоретической основой агрономии, научного земледелия, обоснованием практических агрономических приемов.

За последние годы специалисты в области молеку­лярной биологии добились серьезных успехов в изуче­нии глубинных сторон жизненных явлений. Расшифрованы строение и фун­кций нуклеиновых кислот, на чем базируется современная ге­нетическая инженерия, биотехнология, генетика и се­лекция организмов. Достаточно полно выяснены энер­гетика и химизм фотосинтеза, механизм транспорта органических веществ, энергетика и экология дыхания и его роль в общем обмене веществ и репарациях (вос­становлении нарушенных структур и процессов). Суще­ственны результаты работ по экспериментальному мор­фогенезу, культуре тканей, физиологически активным веществам, эволюционной физиологии и хемосисте­матике растений.

В области физиологии древесных растений большие работы проведены по экологии фотосинтеза, ды­хания, водного режима, минерального питания, физи­ологии ксилогенеза, транспорту и распределению ас­симилятов, устойчивости к неблагоприятным внешним воздействиям, физиологическим основам половой реп­родукции и дифференциации, физиологии ослабленного дерева, дендроэлектрофизиологии, фитогормонам и некоторым другим вопросам. Созданы физиоло­гические основы ксилемой и флоэмой подсочки древесных растений.

Вместе с тем перед физиологами растений стоят важные задачи:

• дальнейшее изучение внутренней организации физиологических процессов;

• выявление связи генетических и экологических факторов в явлениях жизни;

• развитие биотехнологии с целью получения цен­ных биологических продуктов и лекарств, энерге­тического сырья;

• рациональное использование отходов сельского и лесного хозяйства;

• получение улучшенных трансгенных форм древес­ных растений и т.д.

Только глубокие фундаментальные исследования позволят разработать более совершенные практи­ческие рекомендации по повышению количественной и качественной продуктивности наших полей, садов и лесов.

Помимо фундаментальных проблем развития фи­зиологии растений эта наука решает значительный комплекс практических задач в условиях природных экосистем (количест­венное исследование энерго- и массообмена, экология растений, защита генофонда), в условиях полевого земледелия (неблаго­приятное воздействие на экологическую среду, резкое ухудшение качества растительной продукции – загрязнение нитратами и нитритами, повышенный мутагенный фон, загрязнение среды пестицидами и другие проблемы адаптивного земледелия), в ус­ловиях фитотрона (проблемы промышленной фитотроники, реа­лизация биологического потенциала растения, методы оптималь­ного поиска и оптимизации среды с помощью специальных дат­чиков растений и компьютерных технологий).