Физиология растений теоретическая основа растениеводства



Физиология растений – теоретическая основа растениеводства и новых отраслей биотехнологии. Физиологические основы продуктивности растений.

Главные проблемы современной фитофизиологии Основные направления современной физиологии растений. Базу отечественной физиологии растений и ее мировую славу в прошлом создали работы А. С. Фаминцына, К. А. Тимирязева, М. С. Цвета, Н. А. Максимова, Т. Н. Годнева, Д. А. Сабинина, Д. Н.

Прянишникова, Н. Г. Холодного, В. Н. Любименко, А. Л. Курсанова. Они заложили и основные направления этой науки. В современной физиологии растений различают шесть принципиально важных направлений (А. Л. Курсанов, 1973): биохимическое, биофизическое, онтогенетическое, эволюционное, экологическое, синтетическое (кибернетическое).

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, физикохимические 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 неблагоприятным внешним условиям и др.).

Синтетическое (кибернетическое) направление исследует общие закономерности роста растений, энергетики и кинетики взаимосвязанных физиологических процессов в системе целого растения, разрабатывает способы регуляции и управления процессами в биологических системах.

В дополнение к названным целесообразно выделить прикладное (частная физиология) направление. Оно исследует физиологию конкретных видов и сортов сельскохозяйственных культур с целью совершенствования их агротехники, получения максимально возможных и устойчивых урожаев, разрабатывает физиологические паспорта и модели сортов основных сельскохозяйственных культур применительно к региональным почвенно-климатическим условиям страны, разрабатывает методы и приборы диагностики физиологического состояния и оценки устойчивости растений.

В биохимии растений также существуют различные направления: аналитическое, физиологическое, прикладное, генетическое, молекулярное и квантовое. Большое будущее принадлежит биохимической генетике.

Для фундаментальных исследований процессов жизнедеятельности растений все направления физиологии и биохимии растений важны и взаимосвязаны. Теоретическая физиология растений и ее влияние на практику будут развиваться по пяти основным направлениям, объективно вытекающим из мировых тенденций развития науки и практики (А. Т. Мокроносов, 1988).

Первое направление развития физиологии растений — организация, регуляция и интеграция функциональных систем в растительном организме на разном уровне организации (от молекулярно-биологического до ценотического). На молекулярнобиологическом уровне это организация и экспрессия генома, его регуляция, исследование мембранных структур и клеточных органелл, взаимодействие компартментов в клетках, исследование потоков веществ, энергии и информации в различных системах клетки. На надклеточном уровне — исследование плазмодесм и других канализированных путей передачи сигнала, информации, энергии в этих специализированных многоклеточных композициях. На уровне целого растения — изучение систем дальнего транспорта, донорно-акцепторных отношений, физиологии запасающих органов, аттрагирующих систем. И наконец, исследования на уровне ценозов в практических целях в связи с проблемами регуляции и оптимизации природных и агросистем.

Второе направление развития физиологии растений — молекулярно-генетические и физиологические основы онтогенеза растений. Проводятся исследования проблем организации, координации и кооперации всех геномов клетки — ядерного, пластидного, митохондриального и даже вирусного, взаимодействие которых обеспечивает рост, специализацию, морфогенез, развитие, сексуализацию растительного организма в онтогенезе. Это направление связано с ролью фитогормонов и других природных регуляторов гормонально-ингибиторной природы в реализации генетической программы онтогенеза растений, включает разработку приемов вмешательства в процессы жизнедеятельности растений в практических целях.

Третье направление развития физиологии растений — фотосинтез и продукционный процесс. Исследуются принципы структурной организации фотосинтетического аппарата как системы первичной трансформации и запасания световой энергии; физиолого-генетические и энергетические составляющие фотосинтетической продуктивности в онтогенезе растения, ядерно-пластидные генетические отношения, фотосинтетический метаболизм углерода и азота, организация донорно-акцепторных систем фотосинтеза на клеточном, субклеточном и организменном уровнях; оптимизация фотосинтетической деятельности агрофитоценозов; разработка принципов управления фотосинтетической продуктивностью и продукционным процессом в биотехнологических, промышленных и биорегенерационных системах, промышленная фитотроника, создание высокоэффективных систем культуры растений в закрытом грунте, где растение соединено с управляющей ЭВМ, создание систем жизнеобеспечения для наземных и космических целей.

Четвертое направление развития физиологии растений — это физиологобиохимические и молекулярные основы устойчивости растений к неблагоприятным условиям температуры, водного режима, избытка солей, гипо- и аноксии, радиации, устойчивости к биологическим патогенам и другим факторам. Проблема адаптации растений к стрессовым условиям, иммунитета к биологическим патогенам — ключевая для земледелия. Изучаются защитные системы на клеточном структурнометаболическом уровне, включающие индукцию синтеза протекторных соединений, сопряженность всех последовательных процессов, начиная с восприятия сигнала клеточными рецепторами, индукции экспрессии генома, синтеза адаптивных белков, изменения липид-ного и белкового комплекса мембран, далее следуют морфоструктурные изменения растений.

Пятое направление развития физиологии растений — фотосинтез и продуктивность как фактор сбалансированности биосферных процессов на земле исследует биосферные процессы, начиная от состояния озонового экрана, включая процесс снижения гумуса в почвах.

Помимо названных фундаментальных проблем развития физиологии растений эта наука решает значительный комплекс практических задач в условиях природных экосистем (количественное исследование энерго-, 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 ЭВМ).

Особенно важны для нашей страны разработка научных основ адаптивного земледелия, гарантирующего получение устойчивых урожаев независимо от погодных условий, основ экологического земледелия, создание энерго- и ресурсосберегающих технологий в растениеводстве, обеспечение высокого качества растениеводческой продукции. В решении этих вопросов большая роль принадлежит физиологии и биохимии растений. Влияние физиологии растений на селекционный процесс должно быть более эффективным. Необходимо помнить слова академика Н. И. Вавилова о том, что «генетика и селекция ждут от физиолога разработки частной физиологии отдельных культур, сортовой физиологии, физиологической систематики сортов.

Создание такой «физиологической систематики» оплодотворит всю работу селекции и упростит ее». Ставится задача вывести, интенсивные, отзывчивые на высокий фон, имеющие комплексную устойчивость сорта и гибриды сельскохозяйственных культур, создать оптимальные физиологические модели сортов для различных зон страны.

Реализация указанной программы исследований имеет большое значение для ускорения научно-технического прогресса в земледелии. Раскрывая зависимость биологических процессов, происходящих в растениях, от условий внешней среды, физиология растений создает теоретическую основу для системы приемов, направленных на повышение продуктивности растений, улучшение качества сельскохозяйственной продукции.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Ильина Н.А.Физиология и биохимия растений: Учебное пособие / Н.А. Ильина, И.В.

Сергеева, А.И. Перетятко — Ульяновск-Саратов, 2013. — 335 с.ISBN 978-5-86045-613-6

2. Кошкин, Е. И. Физиология устойчивости сельскохозяйственных культур: учебник / Е.

И. Кошкин. — М.: Дрофа, 2010. — 638 с.: ил. — (Учебники и учеб. пособия для студентов высш.

учеб. заведений). — ISBN 978-5-358-07798-0

3. Сергеева, И.В.Физиология растений с основами экологии: Учебное пособие / И.В.

Источник

Введение предмет, цели и задачи физиологии растений. Краткая история развития физиологии растений в мире, России, Казанском университете

Круг вопросов, составляющих предмет Ф. р., во многом определяется специфическими особенностямиеё объекта зелёного растения. Зелёные растения отличаются от всех др. форм живых существспособностью использовать в качестве источника энергии солнечный свет и преобразовывать его энергию вхимическую (свободную) энергию органических соединений. Изучение координации их функционирования во времени и пространстве составляет важную цель этой науки.

Первые попыткиэкспериментально решить вопрос о том, за счёт чего строят свои ткани растения, сделал голландскийестествоиспытатель Ян ван Гельмонт (1629). Выращивая в течение 5 лет ивовую ветвь в горшке совзвешенной почвой, он установил, что за время опыта вес ветви увеличился в 30 раз, тогда как вес почвыпочти не изменился. Гельмонт пришёл к заключению, что основной источник питания растения не почва, авода. Несмотря на ошибочность такого вывода.Работы голл.естествоиспытателя Я. Ингенхауза (1779) и особенно швейц. учёных Ж. Сенебье и Н. Т. Соссюра (конца 18 начала 19 вв.), а позднее нем. учёного Ю. Р. Майера, французского агрохимика Ж. Б. Буссенго (1868) и др.позволили расшифровать отдельные стороны фотосинтеза как процесса усвоения углекислого газа и воды,происходящего с выделением кислорода при обязательном участии света. Нем. учёный А. Тэерсформулировал гумусовую теорию, в которой решающую роль в питании растений отводилорганическому веществу почвы. В 40х гг. 19 в. на смену гумусовой теории питания растений пришламинеральная теория нем. химика Ю. Либиха, в которой подчёркивалась роль минеральных элементов почвыв корневом питании растений. Работы Либиха содействовали развитию физиологических исследований ивнедрению минеральных удобрений в с.-х. практику. Тимирязев обосновал и развил представления о космической роли зелёных растений, которые, осуществляя уникальную функцию фотосинтеза, связывают жизнь на Земле с энергией Солнца. Впервые термин «обмен веществ» применительно к растениям ввёлрус. ботаник А. С. Фаминцын (1883). Русский биохимик А. Н. Бах в 1896–97 создалперекисную теорию биологического окисления, являющуюся фундаментом современной теории радикалов.Перекисная теория послужила толчком к интенсивному изучению химизма и энзимологии дыхания. Детальным изучением процессов обмена азотистых веществ в растении, результаты которого привели ккоренным изменениям в практике применения азотсодержащих удобрений, наука обязана сов. агрохимику Д.Н. Прянишникову. Большое значение имели работы Прянишникова и его школы в области фосфорного икалийного питания растений, известкования почв и во многих др. областях физиологии минерального питания.

Читайте также:  Белковое удобрение для растений

Зарождение физиологии растений в Императорском Казанском университете относится к 70-м годам 19 столетия и связано с именем профессора Н.Ф. Леваковского. Н.Ф. Леваковский, исследуя взаимоотношения растений в природе, влияние внешних условий (влажности почвы, света, температуры) на морфологию, рост и развитие растений, положил начало экспериментальной морфологии и экологической физиологии растений. Вместе с Н.Ф. Леваковским работали Е.Ф.Вотчал, который изучал механизмы передвижения воды по сосудистой системе растений, и В.А. Ротерт, впервые доказавший наличие у растений чувствительности и способности к ростовым движениям (фото- и геотропизм).Открытие кафедры фр и микробиологии состоялось в 1932 Алексеем Михайловичем Алексеевым., который является основателем широко известной Казанской школы водного режима растений (школа А.М. Алексеева). В 2011 году кафедра переименована в кафедру физиологии и

  1. Методы и методология фр: аналитический и синтетический подход, причинный анализ. Общая и частная фр.

Для изучений физико-химической сути функций, процессов в физиологии растений широко применяют методы: лабораторно-аналитический, вегетационный, полевой, меченых атомов, электронной микроскопии, электрофореза, хроматографического анализа, ультрафиолетовой и люминесцентной микроскопии, спектрофотометрии и др. Кроме того, используют фитотроны и лаборатории искусственного климата, в которых выращивают растения и проводят опыты в условиях определенного состава воздуха, нужной температуры и освещения. Применяя эти методы, физиологи исследуют растения на молекулярном, субклеточном, клеточном и организменном (интактное растение) уровнях.

Сейчас в биологических исследованиях широко применяют электронные микроскопы просвечивающего типа с разрешающей способностью 0,15—0,5 нм, в которых объект рассматривают в электронных лучах, проходящих через него. Значительное увеличение разрешающей способности электронных микроскопов по сравнению со световыми обусловливается меньшей длиной волны электронов (на пять порядков меньшей, чем длина волны ультрафиолетовых лучей).

Кроме того, для биологических исследований применяют так называемые растровые электронные микроскопы, в которых изображение создается по принципу телевизионных. Разрешающая способность растровых микроскопов равна 20—40 нм, с их помощью изучают строение поверхности пыльцы, эпидермального слоя клеток, формы клеток и др. Применение электронной микроскопии в биологии имеет большое значение для развития биологической науки и физиологии растений в частности.

Исследование ультраструктуры органоидов растительной клетки (хлоропластов, митохондрий, рибосом, мембранных структур) дало возможность раскрыть суть процессов фотосинтеза и дыхания, которые определяют возможность самой жизни на нашей планете. Изучение строения клеточных оболочек, открытие цитоплазматических мембранных структур способствовали выяснению процессов обмена веществ и энергии в клетке, изучению структуры и функции органоидов растительной клетки. Большое принципиальное значение имеет электронно-микроскопическое исследование строения РНК и ДНК, локализации их на структурных компонентах клетки. Результаты этих исследований легли в основу раскрытия генетической роли ядра и проблемы наследственности.

Общая фр изучает физиологические функции (фотосинтез, дыхание растений, транспирацию, рост, развитие и др), устанавливая закономерности общие для всех видов растении.

Частная фр изучает конкретные физиологические особенности отдельных видов сортов растений.

  1. Практическое значение физиологии растений как теоретической основы растениеводства. Связь фр с агрономическими науками и селекцией.

Тесная связь существует между фр и селекцией. Отбор и создание новых сортов ставят своей задачей повышение урожая и качества продуктов, а для целенаправленного отбора необходимо знать физиологические признаки сортов: их скороспелость, зимоустойчивость, засухоустойчивость и т.д. Эти сведения можно получить только при постоянном физиологическом изучении сортов.

  1. Природные и синтетические регуляторы роста растений, применение в с/х

Синтетические регуляторы роста стали появляться после синтеза голландским физиологом растений Ф.Кеглем (1931-35) ауксина. Синтетические ингибиторы, в отличии от природных, способны более резко подавлять ростовые процессы; они длительный период не поддаются инактивации растительными тканями; характер их действия часто связан не только с ростом, но и с нарушением морфогенетических процессов. Наиболее перспективными оказались регуляторы роста типа индолилмасляной, нафтилуксусной и 2,4-дихлорфенилуксусной комитеты (2,4-Д). В 1955 был синтезирован кинетин (цитокинин). К группам синтетических регуляторов относятся также ингибиторы: ретарданты — препараты, уменьшающие длину и увеличивающие толщину стеблей, и морфактины — соединения, вызывающие аномалии в точке роста и появление уродливых органов у растений. К ним примыкают вещества, специфически задерживающие передвижение ИУК и её производных по растению.

Применение регуляторов роста растений в практике позволяет получить сдвиги в обмене веществ, идентичные тем, которые возникают под влиянием определённых внешних условий (длины дня, температуры и др.), например ускорить образование генеративных органов, усилить или затормозить рост и т. п. Для усиления роста и органогенеза культурных растений применяются стимуляторы типа ауксинов и гиббереллинов, а для торможения — синтетические ингибиторы роста, в том числе дефолианты, вызывающие опадение листьев, и десиканты — подсушивание органов или целых растений.

Синтетические стимуляторы типа ауксинов b-индолилуксусная кислота, или гетероауксин, b-индолилмасляная комитета, a-нафтил-уксусная комитета, или АНУ) используются для усиления корнеобразования у черенков древесных и травянистых растений, улучшения срастания тканей при их пересадке и прививках, для предотвращения опадения завязей у плодовых деревьев и ягодников и др. Гиббереллины используют для усиления роста ягод бессемянных сортов винограда, выведения из состояния покоя клубней картофеля, усиления роста стеблей конопли, льна и ускорения плодоношения томата. Синтетические ингибиторы роста используют для задержания прорастания клубней картофеля при хранении, торможения роста стеблей злаков для повышения устойчивости к полеганию (ретарданты), уничтожения сорняков (гербициды)

  1. Положение фр в системе биологических наук. Связь с современными биологическими дисциплинами. Фр-интегрирующая наука.

Физиология растений как фундаментальная основа агрономических наук. К. А. Тимирязев неоднократно указывал, что физиология растений является теоретической основой рационального земледелия. Изучая основные закономерности жизнедеятельности растений, раскрывая зависимость функций растений от условий внешней среды, физиология растений является фундаментальной основой всех агрономических наук (земледелие, растениеводство, овощеводство и др.), создает теоретическую основу агротехнических систем, направленных на повышение урожайности и качества продукции сельскохозяйственных культур. Она тесно связана с химией, физикой, биохимией, биофизикой, микробиологией, молекулярной биологией. Физиология растений тесно связана с другими биологическими дисциплинами — молекулярной биологией, биохимией, биофизикой, генетикой, микробиологией, органической химией и другими

В 1902 г. от физиологии растений отделилась вирусология, в 1910 г. оформилась в самостоятельную науку агрохимия, в 1930 г. — микробиология и биохимия.

  1. Перспективы практического приложения результатов физиологических исследований в растениеводстве, биотехнологии, охраны и защиты растительного мира, биоэнергетике, фармацевтике и освоении космоса

Изучение растений в условиях окружающей среды, помогает селекционерам изменять природу растений в необходимую для практики сторону с помощью управления их жизнедеятельности. Физиология является источником новых приемов и воздействия на растения, при помощи которых можно повысить устойчивость к неблагоприятным факторам среды, ускорить развитие.

Очень большое значение имеет фр для успешного решения экологических проблем. Способность зеленых растений улучшать воздух была отмечена еще первыми физиологами растений.

Люди, которые находятся в космосе вдыхают кислород и выдыхают углекислый газ. Зеленые растения в процессах фотосинтеза обеспечивают обратный процесс, а также могут служить пищей для человека.

Применение исследовании фр в фармацевтике связано с лекарственными растениями. Благодаря изучению лекарственных свойств многих растений было открыто множество препаратов.

  1. Системы регуляции растений (внутриклеточные и организменные): генетическая, мембранная, трофическая, гормональная, электрофизиологическая

Мембранная регуляция осуществляется благодаря изменениям в мембранном транспорте, связыванию или освобождению ферментов и регуляторных белков и путем изменения активности мембранных ферментов. Все функции мембран — барьерная, транспортная, осмотическая, энергетическая, рецепторно-регуляторная и др. — одновременно являются и различными сторонами механизма регуляции внутриклеточного обмена веществ. Причем особое значение во всех этих механизмах имеет система мембранных хемо-, фото- и механорецепторов, позволяющих клетке оценивать качественные и количественные изменения во внешней и внутренней среде и в соответствии с этим изменять функциональную активность клетки.

Трофическая регуляция — взаимодействие с помощью питательных веществ — наиболее простой способ связи между клетками, тканями и органами. У растений корни и другие гетеротрофные органы зависят от поступления ассимилятов — продуктов, образующихся в листьях в процессе фотосинтеза. В свою очередь, надземные части нуждаются в минеральных веществах и воде, поглощаемых корнями из почвы. Корни используют ассимиляты, поступающие из побега, на собственные нужды, а часть трансформированных органических веществ движется в обратном направлении. Изолированные корни в стерильных условиях для нормального развития помимо минеральных веществ и сахара нуждаются еще и в некоторых витаминах, таких, как В1 , В6 и никотиновая кислота. Очевидно, витамины поступают в корни из побегов. Однако трофическая регуляция носит скорее количественный, чем качественный, характер. При ограниченном питании у растений, как правило, развитие продолжается в соответствии с внутренними закономерностями, но у них формируются органы уменьшенного размера и сокращается количество листьев, плодов и семян. Интересно, что при этом конечная величина сформировавшихся семян (даже если это одно семя) мало отличается от нормы. Все это указывает, что наряду с трофическими взаимодействиями в растительном мире функционируют более совершенные системы регуляции, обеспечивающие взаимодействие всех его частей.

Читайте также:  Растения и животные сада доклад

Гормональная система — важнейший фактор регуляции и управления у растений [7-10]. Фитогормоны — ауксин (индолил-3-уксусная кислота), цитокинины (зеатин, изопентениладенин), гиббереллины, абсцизовая кислота, этилен — сравнительно низкомолекулярные органические вещества с высокой физиологической активностью, присутствующие в тканях в очень низких концентрациях (пикограммы и нанограммы на 1 г сырой массы), с помощью которых клетки, ткани и органы взаимодействуют между собой. Как правило, фитогормоны вырабатываются в одних тканях, а действуют в других, однако в некоторых случаях они функционируют в тех же клетках, где образуются. Характерной особенностью фитогормонов, отличающей их от других физиологически активных веществ (витаминов, микроэлементов), является то, что они включают физиологические и морфогенетические программы, например такие, как корнеобразование, созревание плодов и т.д. Каждый из перечисленных фитогормонов является основой системы, включающей в себя ферменты синтеза, связывания (конъюгирования) и освобождения гормона из связанного состояния, способы мембранного и дальнего транспорта, механизмы действия, которые определяются наличием рецепторов и их локализацией, и, наконец, ферменты, кофакторы и ингибиторы разрушения фитогормона

Электрофизиологическая система регуляции у растений включает в себя возникновение градиентов биоэлектропотенциалов (БЭП) между разными частями растения и генерацию распространяющихся потенциалов (потенциала действия и вариабельного потенциала) . Градиенты БЭП возникают благодаря различию величин мембранного потенциала (МП) в клетках разных тканей, зон и органов растительного организма. Эти градиенты не остаются постоянными, а совершают медленные периодические колебания, обусловленные изменениями условий внутренней и внешней среды. Разность потенциалов между любыми частями растения не может превышать 100-200 мВ, так как эти величины соответствуют максимальной величине МП растительных клеток. Потенциалы действия (ПД) представляют собой электрические импульсы деполяризации МП продолжительностью 1-60 с и распространяющиеся по плазматической мембране через плазмодесмы из клетки в клетку со скоростью 0,1-1,0 см/с. ПД индуцируется лишь при достижении критического уровня деполяризации МП плазмалеммы и перемещаются по живым клеткам проводящих пучков. Вариабельные потенциалы возникают при градуальном изменении МП плазмалеммы и распространяются по плазматическим мембранам и плазмодесмам в виде медленных волн с периодом 1-10 мин. Распространяющиеся потенциалы индуцируются, как правило, при резких и сильных воздействиях на клетки факторов внешней и внутренней среды. Как распространяющиеся потенциалы, так и градиенты БЭП у растений, очевидно, выполняют, как и у животных, информационные функции.

Источник

3.Физиология растений как теоретическая основа агрономии, лесоводства, садово-паркового строительства.

Агрономия. Каждый новый шаг в развитии физиологии растений приводил и приводит к новым успехам в агрономии. Нап-р, за последние 200 лет урожаи пшеницы выросли с 7 до 50-60 ц/га, и каждое повышение урожайности было связано с успехами в развитии физиологии растений: разработкой теории минерального питания, теории фотосинтетической продуктивности растений. Решение очередной проблемы агрономии в свою очередь стимулирует развитие физиологии растений. Тоже самое мы можем сказать о лесоводстве и садово-парковом строительстве: без знаний в области физиологии растений невозможно заниматься ни тем, ни другим. Физиология создаёт теоретическую основу для всей системы мероприятий, направленных на повышение общей продуктивности растительных организмов, урожайности, питательной ценности и качества с\х растений. Физиологические исследования служат научной базой для мероприятий по рациональному размещению растений в отдельных почвенно-климатических зонах, условия которых наиболее близки природным особенностям и потребностям различных видов, разновидностей, сортов. На основе изучения теоретических проблем ф.р. в лесоводстве разрабатываются различные способы выращивания древесных пород, разрабатывается агротехника устойчивых лесных насаждений, способы и интенсивность рубок ухода за лесом. Цели садоводов и лесоводов-озеленителей при выращивании деревьев совершенно разные, соответственно их интересуют и разные физиологические проблемы. Лесоводы заботятся о получении максимального количества древесины с единицы площади. При этом они имеют дело с древостоем и вынуждены считаться с факторами, влияющими на конкурентные отношения деревьев в них. Главная цель садоводов — снять больше плодов, поэтому их усилия направлены на то, чтобы добиться цветения и плодоношения деревьев в более раннем возрасте. Из-за высокой ценности фруктовых деревьев садоводы, как и озеленители, часто встречаются с проблемами отдельного дерева, и они особенно озабочены тем, как снизить поражаемость деревьев насекомыми и грибными заболеваниями.Лесоводы-озеленители заинтересованы в том, чтобы вырастить деревья и кустарники хорошей формы независимо от почвенных и других условий среды. Поэтому у лесоводов-озеленителей часто возникают трудности вследствие плохого дренажа, недостаточной аэрации, повреждений корней во время строительства, газовых утечек, загрязнения воздуха и других неблагоприятных факторов окружающей среды. Несмотря на различные цели лесоводов, озеленителей и садоводов, общей задачей для них является глубокое понимание физиологии дерева.

4.Основные этапы развития физиологии растений.

Физиология растений зародилась в 17-18в.в. В трудах Мальпичи, итальянского биолога(1675-1670) и английского ботаника С.Гейиса (1727) наряду с описанием структуры растительных тканей и организмов появляются результаты ряда физиологических опытов, доказывающих существование восходящих и нисходящих токов воды и питательных в-в у растений и высказывается идея о воздушном питании растений. 1727-Гейис обнаруживает передвижение в-в по растениям вместе с водой. 1772-82гг – Д.Тристин, Я.Инденхауз и Ж.сенебье, дополн.др.др, открыли явление фотосинтеза,т.е.процесс воздушного углеродного питания зелёных растений с использованием солнечного света. 1800- физиология растений впервые рассматривается как самостоятельная наука(Сенебье предложил термин, сформ.осн.задачи,определил предмет и использованные методы). 19в дифференциация основных разделов физиологии растений. 1ая половина 20в. Отмечена развитием фитофизиологию главным направлением становится изучение биохимических механизмов дыхания и фотосинтеза. В качестве самостоятельных дисциплин выделяется микробиология и агрохимия. Большим достижением являлось открытие фитогормонов. Во 2ой половине 20в. В физиологии растений намечается тенденция слияния биохимии и молекулярной биологии, биофизики и биологического моделирования, цитологии, анатомических и генетики растений. Становится очевиднее, что явления жизни невозможно понять только в рамках одной биохимии или одной биофизики вне конкретных биологических структур. Большие перспективы открывает для физиологии растений новая, быстро развивающаяся отрасль промышленности – биотехнология.

Источник

Физиология растений как основа рационального земледелия

(1) Лектор, берущий на себя ответственную обязанность — эанять в течение часа или двух внимание хотя бы самой снисходительной аудитории, прежде всего бывает озабочен выбором для своей беседы предмета, который представлял бы, по возможности, живой современный интерес. Этот выбор становится ещё более затруднительным, когда приходится ограничиваться тесными пределами одной специальной науки. По несчастию, — с своей узко-эгоистической точки зрения лектора, я чуть было не сказал по счастию, — по несчастию, существуют вопросы, которые всегда возбуждают живой интерес, на которые не существует моды. Таков вопрос о насущном хлебе.
Несколько лет тому навад с этого же места по поводу грозного народного бедствия мне приходилось напоминать о том, что одним из главных предметов изучения и забот человека
————————-
1. Лекция, читанная в Историческом музее, в Москве, 15 марта 1897 г.
————————-
должно быть растение (1). Теперь та же мысль невольно представляется уму в ещё более настоятельной форме. В эту минуту, после ряда благодатных в метеорологическом отношении годов, возникает вопрос уже не об остром, временном, а о хроническом недуге нашего земледелия или, вернее, земледельца. Из-за технического вопроса — значения низких цен на хлеб — выступает целый ряд более глубоких и жгучих вопросов: что такое ваш крестьянин-земледелец, производитель или только потребитель хлеба? Покупает ли он хлеб или не покупает, продаёт или не продаёт? И если продаёт, то от избытка ли, а если не продаёт, то чем же возмещает свой, хотя бы до невозможности скромный бюджет и свою менее скромную долю участия в постоянно растущем бюджете страны. И не продаёт ли он, наконец, по дешёвой цене, покупая по дорогой? Вот ряд вопросов и недоумений, с головокружительной стремительностью пробегающих в уме. И в то же время всякий смутно сознаёт, что должен разобраться в них, так как они касаются самых коренных основ общественного благосостояния, общественной нравственности.
Пока была верна поговорка: «цены бог строит», т. е. скудность или обилие продукта, или, другими словами, естественные законы производства определяли ему цену, натуралист ещё мог разобраться в этом вопросе. Но когда к ним стала примешиваться произвольная деятельность человека, мудрость государственных людей, в международных отношениях выражающаяся в том, чтобы как-нибудь повредить соседу, а во внутренней экономической политике — в покровительстве одной части населения, хотя бы к явному ущербу остальной, натуралисту, изучающему только неизменные законы природы, тут делать нечего. По счастью, обе спорящие в настоящую минуту стороны согласны в одном положении, в том, что урожай лучше недорода.
Как только произнесено это слово урожай, натуралист начинает чувствовать почву под ногами, так как его задача
——————————
1. См. лекцию: «Борьба растения с эасухой». [В настоящем томе, стр. 87. Ред.]
——————————
к тому и сводится, чтобы определить условия урожая, причину недорода и средства борьбы с этой невзгодой. Так, по крайней мере, смотрят на свою вадачу лучшие представители науки Запада. «Наука бессильна повлиять на цены, — говорит Дегерен,— она может только научить нас поднять урожай; этим ограничивается её роль». Ту же мысль развивал он недавно в разговоре со мной. Подтрунивая над запретительными пошлинами, в которых французские аграрии ищут спасения в борьбе с падением цен, он справедливо заметил: «Трудно человеку брать на себя роль земного провидения», и закончил остроумною шуткой: «ces messieurs pretendent, que nous avons trop de pain. Eh bien nous allons manger des dindes». («Если у нас лишние хлеба, будем есть индеек».) Едва ли состояние нашего земледелия подаёт повод к таким оптимистическим шуткам (1). Едва ли у нас низкие цены на хлеб будут иметь своим последствием появление индейки на столе нашего крестьянина. Возвышение урожая и превращение его в наиболее ценный продукт — вот, следовательно, совет, который подаёт западная наука своему земледельцу. И на первом плане возвышение урожая.
Но что же нужно для обеспечения урожая? Прежде всего, конечно, знакомство с потребностями растения и уменье им удовлетворить, а ватем уже — изыскание наиболее выгодных условий разрешения этой задачи при помощи средств, имеющихся под рукою. Наука может снабдить только первыми знаниями; вторая половина задачи всегда была делом личной находчивости, особого практического чутья. Но какого же рода эти научные сведения; чем отличается современное рациональное земледелие от того чисто эмпирического искусства, каким оно было ещё так недавно? Чем отмечены научные успехи ва этот последний век, отразившиеся на земледелии, совершенно изменившие его характер, превратившие его из бес-
—————————-
1. А между тем у меня на столе лежит брошюра одного моего коллеги no Societe nationale d’agriculture, известного практика, получившего премию за свои высокие урожаи и серьёвно доказывающего прибыльность откармливания скота пшеницей.
—————————-
связного собрания рецептов и слепого подражания успешным примерам в более или менее сознательную разумную деятельность? Конечно, возникновением двух отраслей знания: агрономической химии и физиологии растений. Недаром величайший из теоретических и практических авторитетов 8а истекший век Бусоенго поставил в заголовке собрания своих сочинений эти три слова: Agronomie, chimie agronomique, physiologic(«Агрономия, агрономическая химия, физиология»). Такова в действительности их логическая последовательность: агрономия ставит вопросы; агрономическая химия даёт средства для их научного разрешения; физиология растений, исследуя их на живом объекте деятельности агронома, даёт окончательный ответ на запросы практики. Успехи агрономической химии, появление новых методов расширяют область науки, но только проверка непосредственно на растении сообщает полную достоверность её объяснениям и выводам. Земледелие стало тем, что оно есть, только благодаря агрономической химии, и физиологии растений; это очевидно a priori (вперёд, сама собою) и доказывается всей историей. И не странно ли, что у нас, именно с той поры, как стали особенно много говорить о подъёме научного земледелия, эти две его научные основы исчезли как самостоятельные предметы преподавания в наших высших земледельческих школах (1).
Будущий историк развития у нас научного земледелия, конечно, затруднится объяснить себе эту непонятную аномалию. Не подлежит сомнению, что растение составляет центральный предмет деятельности земледельца, а отсюда следует, что и вое его внания должны быть приурочены к этому пред-
——————————
1. Один из них — агрономическая химия — совершенно уничтожен, а другой — физиология растений — идёт как-то на буксире бактериологии, т. е. целое является придатком своей части. По слухам, проникшим уже в печать, и из нового сельскохозяйственного института в Киеве предполагается изгнать эту основу современного научного земледелия — агрономическую химию; какая участь постигнет физиологию растений, мне точно неизвестно. [Примечание 1897 г. Ред.]
——————————-
мету. В последнее время много говорится и пишется о значении сельскохозяйственной метеорологии и в особенности почвоведения, но все эти внания интересуют земледельца лишь настолько, насколько они касаются растений (1). Климатические условия представляют интерес лишь тогда, когда нам рядом с ними известны требования, предъявляемые им растением; без этих последних сведений бесконечные вереницы цифр метеорологических дневников останутся только бесплодным баластом. Знание свойств почвы получает смысл лишь о того момента, когда нам становится понятным их значение для растения, и притом не эмпирически, а сознательно (2). Микроскопические организмы почвы играют роль в глазах земледельца лишь настолько, насколько их деятельность причиняет пользу или вред культурному растению. Следовательно, культурное растение и предъявляемое им требование — вот коренная научная вадача земледелия; всё остальное важно лишь настолько, насколько имеет отношение к ней; это следует иметь прежде всего в виду при оценке значения той или иной отрасли естествознания для земледелия.
Где же и как разрешается эта задача? Всего естественнее ответить: конечно, там, где протекает жизнь этого растения, т. е. в поле. Но долголетний научный опыт отвечает: нет, не в поле, а в особенной для того приспособленной физиологической лаборатории, на так называемой опытной станции физиологического типа. Десятки лет отстаивал я у нас эту мысль; насколько мог, пытался приводить её в исполнение и потому с удовольствием могу указать на успехи, которые она
——————————
1. Само собою понятно, за исключением патологической бактериологии в применении к ветеринарии и т. д.
2. Могу привести в качестве иллюстрации следующий случай. Один юный почвовед, увидав на опытной станции на Нижегородской выставке водные культуры, был поражён их противоречием с одним из положений почвоведения, по которым почва с содержанием воды свыше известного предела считается непригодною для культуры, — а тут выводят растения прямо-таки в воде! Очевидно, недостаточно знать, что избыток воды в почве вреден, нужно ещё понимать, почему именно, а этому учит физиология растений, а не почвоведение.
——————————
делает в последнее время. Сошлюсь на свидетельство киевского профессора Богданова, подводящего итоги впечатлениям, вынесенным им из прошлогодней поездки по германским опытным станциям в статье: «Во что превращаются опытные поля».
«В близком будущем, — так заканчивает он свою статью,— обширные опытные поля при решении вопросов земледельческой культуры уступят своб место опытным станциям, широко пользующимся методом выращивания растений в сосудах» (1).
Такие-то опытные станции физиологического типа были мною устроены в 1872 г. в Петровской академии, в 1890 — в Московском университете, и, наконец, образцовая подобная станция была мною организована по поручению министерства земледелия и государственных имуществ на прошлой выставке в Нижнем Новгороде (2). Опыты, произведённые на этой станции, доставят нам наглядный материал для дальнейшего изложения, тем более интересный, что все они производились на глазах тысяч зрителей. Но к чему же сводится задача изучения культурного растения в зависимости от нормальных условий его существования (3)? Условия эти всего удобнее приурочить к четырём факторам, пожалуй, соответствующим четырём стихиям древних: земле, воде, воздуху и огню. Растение и почва, растение и влага, растение и воздух, растение и солнце — вот эти четыре порядка явлений; о ними приходится считаться земледельцу; во всяком случае, ему необходимо понимать их относительную роль.
——————————
1. См. «Хозяин», 1897 г., 12 января.
2. Ещё в 1885 г. мною был составлен подробный проект такой станции для Москвы, и если бы я нашёл поддержку там, где имел полное основание её ожидать, Москва давно обладала бы подобным образцовым учреждением, где летом производились бы исследования, а зимой читались бы публичные курсы научного земледелия, о пользе которых в последнее время так много говорится. См. статью: «Полвека опытных станций». [В настоящем томе — стр. 205. Ред.]
3. Этим мы ограничиваем свою задачу, исключая из неё патологию растений.
——————————

Читайте также:  Быстрорастущие лекарственные растения австралии

Источник