Федеральное агентство по образованию федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования. Истории названий некоторых растений Осуществил первую попытку классификации растений

Наука, изучающая растения, называется ботаникой. Для удобства изучения ботаники разделили все растения на группы - классифицировали (систематизировали) их. Первые попытки классификации были основаны на внешнем сходстве растений. Глубже изучая растения, учёные получали всё больше новых фактов и усовершенствовали классификацию. Современная классификация растений (как, впрочем, и всех других живых организмов) основана на теории Ч. Дарвина и представляет собой родословное дерево.

Наука о классификации называется систематикой и определяет родственные связи между растениями. Палеонтологические находки древних вымерших растений, анализ строения современных растений, данные биохимических и исследований позволяют судить о происхождении того или иного вида, определить его предков. Растения, имеющие общего предка, объединяются в одну группу в отличие от потомков другой растительной формы. Если предковые формы были родственны между собой, то группы их потомков составят более обширную группу. Так образуются «ветви» и «веточки» родословного дерева растений.

Исторический путь развития живых организмов называется . В ходе эволюции растения приспосабливались к меняющимся условиям жизни, приобретая необходимые для выживания новые признаки и закрепляя эти полезные изменения из поколения в поколение. Соответственно менялся и их облик. Так, близкородственные виды, попав в разные условия, могли стать внешне совершенно непохожими. И, наоборот, попав в сходные условия, растения, произошедшие от разных предков, могли приобрести общие черты.

Прослеживают эволюционный путь растения и соответственно классифицируют его.Весь растительный мир делится на высшие и низшие растения. К низшим относятся и . К высшим - , и цветковые растения.

Высшие и низшие растения подразделяются на отделы, отделы - на классы, классы - на порядки, далее следуют семейства, роды и виды растений. Каждое растение ботаники обозначают двойным именем: например, всем известная крапива имеет научное название крапива двудомная. При этом первое слово обозначает род растений, к которому она относится, а второе - вид.

Классифицируем эту крапиву
Крапива двудомная
Царство: растения.
Отдел: цветковые растения.
Класс: двудомные.
Порядок: крапивные.
Семейство: крапивные.
Род: крапива.
Вид: крапива двудомная.

В современной науке существуют разные взгляды на классификацию растительного мира. Часто одно и то же растение исследователи относят то к одному, то к другому виду, меняется состав порядков и родов. Поэтому представленная классификация растений - лишь один из принятых вариантов.

К концу 16 века ботаника располагало ограниченными сведениями, основными источниками ботанических сведений были труды Теофраста, Плиния, Диоскорида, Колумеллы, Альберта Великого и различные травники, содержащие описание и изображения лекарственных растений.
Главным результатом развития ботаники в Новое Время было описание и классификации большого числа видов растительных видов. Поэтому этот период часто называют период первоначальной инвентаризации.

Первая попытка создания естественной системы растений принадлежит французскому ботанику М.Адансону (1726-1806). Еще при жизни Линнея, в 1763 г., он опубликовал свой труд "Семейства растений", в котором реализована важнейшая идея естественной систематики: учет максимально возможного числа признаков. Однако метод, которым воспользовался Адансон, оказался механистическим и неудачным. Он считал, что все признаки имеют одинаковый "вес", одинаковое систематическое значение. Прослеживая выраженность каждого признака, Адансон построил 65 серий, или систем, а затем сравнил их, суммировал и получил интегрированную систему, основанную на том, что чем больше совпадений, тем теснее "сродство". Всего им описано 1700 родов и 58 семейств. В свое время идеи Адансона существенного влияния на развитие науки не оказали, но в середине XX столетия были возрождены сторонниками так называемой "числовой" таксономии, стремящейся учесть с помощью компьютеров и использовать в классификации как можно больше признаков.

Меньше, чем в других странах, влияние системы Линнея сказалось во Франции, и не случайно именно здесь вслед за Адансоном появилась система А.Л.Жюссье (1748-1836), с которой, по существу, и начинается эпоха естественных систем.

Еще Бернар Жюссье (1699-1777), современник Линнея, ботаник и придворный садовник, в 1759 г. попытался расположить растения в естественный ряд, от простого к сложному, на грядках Ботанического сада Трианона в Версале. Его идеи развил племянник, Антуан Лоран Жюссье. В 1789 г. он опубликовал замечательный труд - "Роды растений", в котором описано около 20000 видов, отнесенных к 1754 родам, 100 порядкам (семействам в современном понимании) и 15 классам. Жюссье твердо стоит на позиции, что система должна отображать природу, а не навязываться ей. Живые организмы подчинены естественной иерархии и связаны в единую цепь от простого к сложному (убеждение, которое, несомненно, близко к идее "лестницы существ" Боннэ). Для отражения этой связи при построении системы нужно использовать совокупность признаков, свойственных каждой группе. При этом, как говорил Бернар Жюссье в противовес Адансону, признаки нужно взвешивать, а не просто подсчитывать их.

На основе этих принципов Жюссье удалось выделить достаточно естественные группы - "порядки" и дать им удачные характеристики. Стремление же представить эти естественные группы в виде связной непрерывной "восходящей" цепи посредством определенного расположения классов успехом не увенчалось. В своих высших подразделениях и в общей схеме построения система сохранила неискусственность. Действительно, число семядолей и лепестков, положение завязи - это обычные признаки, более диагностические, чем таксономические, использовавшиеся в искусственных системах. Понятно, что при оперировании таким небольшим набором признаков классы у Жюссье оказались в большинстве своем очень сборными, а взаимное расположение классов - произвольным. Причины сходства между таксонами не обсуждаются, они только констатируются.

Таким образом, историческая заслуга Жюссье не столько в разработке конкретной системы, сколько в формулировке идеи и ее обосновании. Но это было сделано так убедительно и столь солидно подкреплено превосходными четкими диагнозами родов и порядков, иллюстрирующими естественный метод, что не могло не привлечь внимания современников.

У Жюссье оказалось много последователей. Под его влиянием переработал первый вариант своей системы Ж.Б.Ламарк (1744-1829). В Англии сторонником метода Жюссье был Д.Линдли (1799-1865), создавший аналогичную систему "восходящего типа" В Австрии сходных взглядов придерживался С.Эндлихер (1804-1849); показательно, что даже название его главного труда - "Роды растений, расположенные следуя естественным порядкам" - (1836-1840) - точно повторяет заглавие книги Жюссье. Во Франции идеи Жюссье развивал основатель научной палеоботаники А.Т.Броньяр (1804-1876). В России систему Жюссье пропагандировал Павел Горянинов (1796-1805). В его "Основаниях ботаники" (1841), между прочим, голосеменные, названные "Pseudospermae", четко отделены от покрытосеменных, а общая схема восходящего ряда таксонов повторяет схему Жюссье.

Немецкий флорист И.Бок описал около 567 видов растений, объединив близкие растения в группы, которые известны сейчас как семейства губоцветных, сложноцветных, крестоцветных, лилейных и др. Однако у него отсутствовали принципы классификации, он группировал растения по общему сходству. Однако и такая система классификации была уже большим прорывом в систематизации растительных форм того времени, так как современники Бока описывали растения просто в алфавитном порядке.

Во второй половине 16 века, голландский ботаник К. Клюзиус после изучения европейской флоры и итродуцированных растений из других стран, предложил классифицировать все растения на следующие группы:

1 - деревья, кусты и кустарники,
2 - луковичные растения,
3 - хорошо пахнущие растения,
4 - не пахнущие растения,
5 - растения ядовитые,
6 - папоротники, злаки, зонтичные и др.

Значительный успех в развитии ботаники в конце 16 века связан с швейцарским ученым Каспера Баугина, который изучил и описал около 6000 видов растений. Большим достижением его работ было точное описание многих форм и определения синонимов вида. В его работах встречаются зачатки бинарной номенклатуры, однако его система не носила системный характер, так встречались виды, которые имели четырехчленное название, например Anemona alpina alba major и Anemona alpina alba minor. Однако это не сколько не ставит под сомнения его метод классификации, а свидетельствовало о его умении диагностировать вид до его разновидностей. К. Баугин пытался объединить виды по признаку общего сходства в определенные группы. Он подразделял все растения на 12 групп (книг), каждая группа разделялась на секции, секция на группы, группа на виды. Многие секции соответствовали современным представления систематики. Однако систематические единицы выше ранга секции были ошибочно объединены в группы, так хвощи, злаки, и эфедра были в одной группе.

Следует отметить труды французского ботаника Ж. Турнефора. Он изучил и описал около 500 родов растений. В основу их классификации он положил строение венчика. Турнефор ввел в ботанику новое четырехчленное разделение систематических категорий: класс, секция, род и вид. Теоретические воззрения Турнефора не отличались особой оригинальностью, тем не менее они оказали влияние на работы многих ботаников последующего периода.

Интенсивная работа по систематике животных началась в 16 веке. Типичным образцом зооологических исследований того времени можно считать работы швейцарского натуралиста Кондрата Геснера. Геснер - автор книги «история животных» в пяти томах, в первом томе было описание млекопитающих, во втором - яйценесущим четвероногим, в третьем - птицам, четвертый - водным животных, а пятый был посвящен сборным животным. Материал был расположен в алфавитном порядке. Описание каждого вида приводилось в определенном порядке, сначала приводилось название вида, затем сообщались сведения о географическом распространении, строении тела и жизнедеятельности, описывались инстинкты, нравы, поведение, значение для человека и сведения имеющиеся по этому виду в литературе. У Геснера не было четкой номенклатуры и терминологии при описании вида. В некоторых случаях он сближал близкие формы, в других группировал произвольно. Главная ценность его труда заключается в том, что он составил обширную зоологическую сводку животных. В трудах, составленными современниками Геснера ни где не прослеживается выработка новых принципов систематики животных. Так, классификация животных в работах Э. Уотона, Дж. Рея и других исследователей была построена на аристотелевском делении животных, здесь стоит отметить, что конечно в отлитие от Аристотеля, в этих работах указывалось большее число животных и происходило разделение групп на основе не только морфологических признаков, среды обитания и образа жизни, но и анатомических достижений того времени.

Во второй половине XIX в. особенно значимые естественные системы были разработаны немецкими учеными. В 1864 г. была опубликована система выдающегося морфолога А.Брауна (1805-1877). В ней голосеменные и покрытосеменные объединены вместе под названием Anthophyta, а в пределах Angiospermae выделены классы однодольных и двудольных. Двудольные, в свою очередь, подразделяются на безлепестные, спайнолепестные и свободнолепестные. Иначе говоря, как и у Жюссье, выстраивается та же линия от простого к сложному и от малого ко многому. Но самое интересное в системе А.Брауна - это выдержанное в том же духе различение трех ступеней организации: Bryophyta (включая водоросли, грибы, лишайники, мохообразные), Cormophyta (тайнобрачные сосудистые) и Anthophyta. В этом иногда видят эволюционный подход, но оснований для этого нет. Идеи развития не были чужды А.Брауну, но все же построения его остаются в рамках доэволюционнои естественной систематики.

Очень близко к построениям А.Брауна система, разработанная его преемником по кафедре в Берлинском университете А.Эйхлером (1839-1887), автором бессмертной сводки по морфологии цветка - "Blutendiagramme". Эйхлер определенно признавал эволюцию, хотя и не ставил задачу отражения филогенеза в системе. Он совершенно правильно оценил спайнолепестность как признак, свидетельствующий о специализированности. В его системе покрытосеменных однодольные предшествуют двудольным, но среди двудольных свободнолепестные, включающие 21 порядок, поставлены перед спайнолепестными (9 порядков).

Параллельно линии Жюссье-Эйхлер с ее "восходящим" характером расположения таксонов развивалась и другая линия естественных систем. Она берет начало с одного из самых выдающихся ботаников послелиннеевской эпохи Огюстена Пирама Декандоля (1778-1841), тонкого наблюдателя и яркого мыслителя, превосходного морфолога и систематика. Декандоль поставил своей целью дать - впервые после Линнея - описание не родов, как у Жюссье или Эндлихера, но всех видов растений земного шара. Эта задача решалась в 17 томах грандиозного сочинения "Prodromus systematis naturalis regni vegetabilis", т.е. "Предвестник естественной системы растительного царства". К работе над ним были привлечены многие крупные систематики. Издание выходило 50 лет - с 1823 по 1873 г., и завершал его после смерти старшего Декандоля его сын Альфонс. Хотя "Продромус" и не окончен, в нем описано около 60 тысяч видов; он до сих пор остается и останется навсегда одним из важнейших источников для систематиков- монографов.

Разумеется, весь этот громадный материал даже просто ради удобства обозрения следовало расположить, следуя определенной системе. Первый вариант такой системы Декандоль опубликовал в 1813 г.; впоследствии она претерпевала некоторые изменения, но они не затрагивали ее существа. В его системе сохранены многие группы, выделенные Жюссье, но порядок их расположения обратный, "нисходящий" - от сложного к простому и от многого к малому.

Сильное влияние Декандоля отчетливо видно в системе английских ботаников Дж.Бентама и Дж.Д.Гукера, опубликованной в их совместном трехтомном труде "Genera plantarum" (1862-1883). Хотя эта работа появилась после выхода в свет книги Ч.Дарвина "Происхождение видов" (1859), авторы ее все еще стоят - по крайней мере в практической своей деятельности - на точке зрения принципиальной неизменяемости видов. Их система остается на доэволюционном уровне, но она очень глубоко проработана, все описания родов оригинальны, тщательно выверены; в пределах двудольных введена дополнительная таксономическая категория - когорта для объединения близких семейств. Когорты, в свою очередь, объединены в ряды. Явно неудачно помещение голосеменных между двудольными и однодольными, но в целом эта система оказалась очень удобной, и так же, как система Декандоля во Франции и Швейцарии, далеко пережила свое время и до сих пор используется в англоязычных странах.

В целом с выработкой принципов систематики в зоологии дело обстояло хуже, чем в ботанике. Особенно не ясными были подразделения в пределах крупных систематических групп. Конечно такое положение происходило в силу распределения сил, так ботаническим исследованиям того времени уделялось больше времени и средств, так ботаника обслуживала потребности медицины, сельского хозяйства и производства.

Царство растений поражает своим величием многообразием. Куда бы мы ни поехали, в каком бы уголке планеты ни оказались, везде можно встретить представителей растительного мира. Даже льды Арктики не являются исключением для их обитания. Каково это царство растений? Виды его представителей разнообразны и многочисленны. Какова общая характеристика царства растений? Как их можно классифицировать? Попробуем разобраться.

Общая характеристика царства растений

Все живые организмы можно разделить на четыре царства: растения, животные, грибы и бактерии.

Признаки царства растений следующие:

являются эукариотами, то есть клетки растений содержат ядра;
являются автотрофами, то есть образуют из неорганических органические вещества в процессе фотосинтеза за счет энергии солнечного света;
ведут относительно неподвижный образ жизни;
неограниченны в росте в течение всей жизни;
содержат пластиды и клеточные оболочки из целлюлозы;
в качестве запасного питательного вещества используют крахмал;
наличие хлорофилла.

Ботаническая классификация растений

Царство растений делится на два подцарства:

низшие растения;
высшие растения.

Подцарство "низшие растения"

К этому подцарству относятся водоросли - самые простые по строению и самые древние растения. Однако мир водоролей очень разнообразен и многочислен.

Большинство из них живет в воде или на воде. Но встречаются водоросли, которые растут в почве, на деревьях, на камнях и даже во льдах.

Тело водорослей — это слоевище или таллом, которое не имеет ни корня, ни побегов. У водорослей не существует органов и различных тканей, поглощение веществ (воды и минеральных солей) у них происходит всей поверхностью тела.

Подцарство "низшие растения" состоит из одиннадцати отделов водорослей.

Значение для человека: выделяют кислород; употребляются в пищу; используются для получения агар-агара; используются в качестве удобрений.

Подцарство "высшие растения"

К высшим растениям относятся организмы, которые имеют хорошо выраженные ткани, органы (вегетативные: корень и побег, генеративные) и индивидуальное развитие (онтогенез) которых делится на эмбриональный (зародышевый) и постэмбриональный (послезародышевый) периоды.

Высшие растения делятся на две группы: споровые и семенные.

Споровые растения распространяются при помощи спор. Для размножения нужна вода. Семенные растения распространяются при помощи семян. Для размножения вода не нужна.

Споровые растения делятся на следующие отделы:

моховидные;
плауновидные;
хвощевидные;
папоротниковидные.

Семенные делятся на следующие отделы:

покрытосеменные;
голосеменные.

Рассмотрим их более подробнее.

Отдел "моховидные"

Моховидные - это низкорослые травянистые растения, тело которых разделено на стебель и листья, они имеют некое подобие корней — ризоиды, функция которых - поглощать воду и закреплять растение в почве. Кроме фотосинтезирующей и основной ткани, мхи не имеют других тканей. Большинство мхов представляют собой многолетние растения и растут только во влажных местах. Моховидные - наиболее древняя и самая простая группа. При этом они достаточно разнообразны и многочисленны и уступают в количестве видов только покрытосеменным растения. Насчитывается около 25 тысяч их видов.

Моховидные делятся на два класса — печеночные и листостебельные.

Печеночники - это наиболее древние мхи. Их тело представляет собой разветвленное плоское слоевище. Обитают в основном в тропиках. Представители печеночников: мхи мерщанция и риччия.

Листостебельные мхи имеют побеги, которые состоят из стеблей и листьев. Типичным представителем является мох кукушкин лен.

У мхов возможно половое и бесполое размножение. Бесполое может быть как вегетативным, когда растение размножается частями стеблей, слоевища или листьев, так и споровым. При половом размножении у моховидных образуются специальные органы, в которых созревают неподвижные яйцеклетки и подвижные сперматозоиды. Сперматозоиды по воде передвигаются к яйцеклеткам и оплодотворяют их. Затем на растении вырастает коробочка со спорами, которые после созревания рассыпаются и распространяются на большие расстояния.

Мхи предпочитают влажные места, однако растут и в пустынях, и на скалах, и в тундрах, но их не встретить в морях и на сильно засоленных почвах, в сыпучих песках и ледниках.

Значение для человека: торф широко применяется в качестве топлива и удобрения, а также для производства воска, парафина, красок, бумаги, в строительстве используется в качестве теплоизолирующего материала.

Отделы "плауновидные", "хвощевидные" и "папоротниковидные"

Эти три отдела споровых растений имеют схожее строение и размножение, большинство их растет в тенистых и влажных местах. Древесные формы этих растений встречаются очень редко.

Папоротники, плауны и хвощи являются древними растениями. 350 миллионов лет назад они представляли собой большие деревья, именно они составляли леса на планете, кроме того, они являются источниками залежей каменного угля в настоящее время.

Немногочисленные виды растений отделов папоротникобразных, хвощевидных и плауновидных, которые дошли до сегодняшних дней, можно назвать живыми ископаемыми.

Внешне разные виды плаунов, хвощей и папоротников отличны друг от друга. Но они схожи по внутреннему строению и размножению. Устроены они сложнее, чем моховидные (имеют больше тканей в своем строении), но проще, чем семенные растения. Относятся к споровым растениям, так как все они образуют споры. Также для них возможно как половое, так и бесполое размножение.

Самые древние представители этих отрядов - плауны. В наши дни в хвойных лесах можно встретить плаун булавовидный.

Хвощи встречаются в Северном полушарии, сейчас они представлены только лишь травами. Хвощи можно встретить в лесах, на болотах и лугах. Представитель хвощевидных - хвощ полевой, который обычно растет на кислых почвах.

Папоротникообразные - достаточно большая группа (около 12 тысяч видов). Среди них встречаются и травы, и деревья. Произрастают почти повсеместно. Представители папоротников - страусник и орляк обыкновенный.

Значение для человека: древние папоротникообразные дали нам залежи каменного угля, который используется как топливо и ценное химическое сырье; некоторые виды используются в пищу, применяются в медицине, используются в качестве удобрений.

Отдел "покрытосеменные" (или "цветковые")

Цветковые растения — это самая многочисленная и высокоорганизованная группа растений. Насчитывают более 300 тысяч видов. Эта группа составляет основную часть растительного покрова планеты. Почти все представители растительного мира, окружающие нас в обычной жизни, как дикорастущие, так и садовые растения, являются представителями покрытосеменных. Среди них можно встретить все жизненные формы: деревья, кустарники и травы.

Главным отличием покрытосеменных растений является то, что их семена покрыты плодом, образованным из завязи пестика. Плод является защитой семени и способствует их распространению. Покрытосеменные образуют цветки - орган полового размножения. Характерным для них является двойное оплодотворение.

Цветковые растения господствуют в растительном покрове как наиболее приспособленные к современным условиям жизни на нашей планете.

Значение для человека: используются в пищу; выделяют кислород в окружающую среду; применяются в качестве стройматериалов, топлива; используются в медицинской, пищевой, парфюмерной промышленности.

Отдел "голосеменные"

Голосеменные растения представлены деревьями и кустарниками. Среди них нет трав. Большинство голосеменных имеют листья в виде иголок (хвоинок). Среди голосеменных выделяется большая группа хвойных растений.

Около 150 млн. лет назад хвойные растения преобладали в растительном покрове планеты.

Значение для человека: образуют хвойные леса; выделяют большое количество кислорода; используются в качестве топлива, стройматериалов, в кораблестроении, изготовлении мебели; применяются в медицине, в пищевой промышленности.

Разнообразие растительного мира, названия растений

Приведенная выше классификация имеет продолжение, отделы подразделяются на классы, классы — на порядки, затем следуют семейства, потом роды и, наконец, виды растений.

Царство растений огромно и разнообразно, поэтому принято использовать ботанические названия растений, имеющие двойное имя. Первое слово в названии означает род растений, а второе — вид. Вот как будет выглядеть систематика всем нам известной ромашки аптечной:

Царство: растения.
Отдел: цветковые.
Класс: двудольные.
Порядок: астроцветные.
Семейство: астровые.
Род: ромашка.
Вид: ромашка аптечная.

Классификация растений по их жизненным формам, описание растений

Царство растений также классифицируется по жизненным формам, то есть по внешнему облику растительного организма.

Деревья - многолетние растения, имеющие одревесневающие надземные части и ярко выраженный один ствол.
Кустарники - также многолетние растения с одревесневающими надземными частями, но, в отличие от деревьев, у них нет явно выраженного одного ствола, а разветвление начинается у самой земли и образуется несколько равноценных стволов.
Кустарнички имеют схожесть с кустарниками, но низкорослые — не выше 50 см.
Полукустарники похожи на кустарнички, однако отличаются тем, что одревеснены лишь нижние части побегов, а верхние отмирают.
Лианы - растения с цепляющимися, лазающими и вьющимися стеблями.
Суккуленты - представляют собой многолетние растения с листьями или стеблями, в которых содержится запас воды.
Травы - растения с зелеными, сочными и неодревесневающими побегами.

Дикорастущие и культурные растения

К разнообразию растительного мира приложил руку и человек, и на сегодняшний день растения можно также поделить на дикорастущие и культурные.

Дикорастущие - растения в природе, которые растут, развиваются и распространяются без помощи человека.

Культурные растения происходят от дикорастущих, но получены путем селекции, гибридизации или генной инженерии. Это все садовые растения.

Вспомните из учебников «Растения. Бактерии. Гри бы и лишайники» и «Животные» с именами каких ученых связано зарождение зоологии и систематики растений. Какой вклад внесли эти ученые в биологию?

В природе все организмы образуют отдельные самостоятельно существующие виды растений, животных, грибов и др. В настоящее время их известно свыше 2 млн. Многообразие видов организмов ставит перед наукой вопросы: как возникли виды, в чем причина их разнообразия? Ответы на них дает эволюционное учение (от лат. эволюцио - развертывание) - раздел биологии, рассматривающий процессы исторического развития органического мира на Земле.

Первые попытки классификации организмов. Первым, кто попытался осуществить классификацию организмов, был древнегреческий ученый Аристотель (рис. 114). Он разделил весь животный мир на животных с кровью (позвоночных) и животных без крови (беспозвоночных). Он также впервые употребил для обозначения организмов термин «вид», которым обозначил животных, имеющих сходство во внешнем и внутреннем строениях. Первые виды животных, считал Аристотель, возникли путем самопроизвольного зарождения из солнечного света, тины и почвы, а новые виды образуются в результате скрещивания уже существующих.

Рис. 114. Аристотель (384-322 гг. до и. э.)

Первую попытку классификации растений осуществил ученик и последователь Аристотеля - древнегреческий ученый Теофраст (рис. 115). Он выделил несколько групп растений, например: деревья, кустарники, полукустарники и травы; наземные и водные; листопадные и вечнозеленые. Теофраст указывал на изменчивость растений под влиянием климата и возможность перерождения одних видов растений в другие.

Рис. 115. Теофраст (370-285 гг. до н. э.)

Зарождение и развитие систематики. Креационизм. Долгое время термин «вид», введенный Аристотелем, не имел научного содержания и использовался лишь как условное понятие. С развитием систематики - науки о классификации организмов, вид постепенно становится ее основной единицей. Английский натуралист Джон Рей (рис. 116) был первым, кто разработал учение о виде и попытался определить признаки, по которым один вид организма отличался от другого.

Рис. 116. Джон Рей (1627-1705)

Основным признаком вида Рей считал способность организмов, принадлежащих к одному виду, воспроизводить себе подобных. Так, видом растений он называл группу организмов, которые давали из своих семян точно такие же растения. Однако систематизировать виды Рею не удалось. Эту работу выполнил шведский ученый Карл Линней (рис. 117), которого считают основоположником систематики.

Рис. 117. Карл Линией (1707-1778)

В книге «Система природы» Линней в 1753 г. описал более 10 000 видов растений и животных и разработал принципы их классификации, положив тем самым конец путанице названий, царившей в науке со времен Аристотеля и Теофраста. Вид организма Линней стал считать основной систематической единицей, представленный в природе вполне реально существующими особями, имеющими сходное строение. Родственные виды организмов Линней объединил в более крупные систематические группы - роды, сходные роды - в отряды и порядки, а отряды и порядки - в классы.

Таким образом, систематика Линнея основывалась на принципе иерархичности (соподчиненности) систематических единиц различного ранга - от вида до класса. С дальнейшим развитием систематики в науке появились и другие систематические категории, например семейство, тип и царство.

Линней широко распространил в науке двойную номенклатуру, согласно которой каждый вид организма имеет только одно, присущее ему название, состоящее из двух слов - родового (существительное) и видового (прилагательное). Название дается на латинском языке. Например, полное название растения Фиалка собачья пишется как Viola canina (Виола канина). Двойную номенклатуру применяют ученые и сейчас.

Система органического мира, в которую Линней объединил все известные в то время виды растений и животных, была искусственной. Признаки, выбранные им для классификации организмов были произвольными и не учитывали их происхождения и родства. Так, за основу классификации растений Линней взял особенности строения цветка - число тычинок и пестиков (рис. 118). Поэтому неродственные виды попали в один класс, а близкородственные - в разные. Такой же искусственной была и линнеевская классификация животных. В ее основу он положил особенности строения кровеносной системы, не учитывая других признаков.

Рис. 118. Классификация растений по Линнею: А-X - разные классы растений

Признавая реальность существования в природе видов, Линней в то же время отрицал возможность их изменений и развития. «Видов столько, - писал Линней, - сколь их создало Бесконечное существо, т. е. Бог». Такие взгляды на неизменяемость видов получили название креационизма (от лат. креатио - создание). Креационизм признавал божественное творение природы, ее изначальную целесообразность и неизменность.

Трансформизм. Постепенное накопление сведений об изменяемости видов организмов привело к появлению в науке идей трансформизма (от лат. трансформаре - превращать, преобразовывать) - представления об изменяемости организмов под влиянием естественных причин и превращения одних видов растений и животных в другие виды. Первым идею трансформизма сформулировал французский ученый Жорж Луи Бюффон (рис. 119). В труде «Естественная история» он высказал мысль об изменяемости животных и растений под воздействием условий внешней среды: климата, пищи и одомашнивания человеком. Однако трансформизм Бюф-фона лишь формально противостоял креационизму, никаких доказательств изменяемости органического мира этот ученый не привел.

Рис. 119. Жорж Луи Бюффон (1707-1788)

Ламаркизм. Первую эволюционную теорию развития живой природы, подкрепленную фактами, создал французский натуралист - Жан Батист Ламарк (рис. 120). В труде «Философия зоологии» в 1809 г. он раскрыл причины эволюции органического мира и сформулировал три эволюционных закона, по которым происходит развитие живой природы.

Рис. 120. Жав Батист Ламарк (1744-1829)

Согласно теории Ламарка, названной впоследствии ламаркизмом, все виды организмов постоянно изменяются в направлении от простых форм к сложным. Говоря об этих изменениях, Ламарк отрицал реальность существования видов в природе и считал, что эта категория придумана учеными лишь для облегчения классификации организмов.

Главная причина эволюции по Ламарку заключается в стремлении организмов к самосовершенствованию, врожденно заложенном в каждом из них. Это стремление наталкивается в процессе эволюции на преграды - необходимость приспособления организмов к условиям окружающей среды. У организмов, не обладающих нервной системой, например, растений, она достигается путем прямого приспособления к условиям среды - это закон прямого приспособления. Так, растение стрелолист, растущее по берегам водоемов, образует в зависимости от условий среды три формы листьев: стреловидные воздушные, плавающие округлые и лентовидные подводные (рис. 121).

Рис. 121. Видоизменение листьев у стрелолиста: 1 - подводные; 2 - плавающие; 3 - воздушные

У организмов с высокоорганизованной нервной системой приспособительные изменения осуществляются путем упражнения или неупражнения органов - это закон упражнения и неупражнения органов. Например, длинная шея у жирафа, согласно теории Ламарка, развилась в результате постоянных упражнений при поедании листьев высоких деревьев (рис. 122). Отсутствие ног у змей - результат ползания по земле и неупражнения конечностей, имевшихся у их предков.

Рис. 122. Жирафы

Приобретенные в результате прямого приспособления упражнения или неупражнения органов признаки организмов всегда передаются их потомству. Об этом гласит третий эволюционный закон Ламарка - закон наследования благоприобретенных признаков.

Представления Ламарка о движущих силах эволюции (три эволюционных закона) были ошибочными. Вместе с тем, работы Ламарка имели и прогрессивное значение для развития науки. Он создал первую эволюционную теорию, подкрепленную фактами и отметил ее поступательный характер. Ламарк также разработал основные принципы классификации животных и растений в виде родословного древа от простейших до человека и ввел в науку термин «биология».

Упражнения по пройденному материалу

Кто первым ввел в науку термин «вид»?
Какое значение для науки имели труды Линнея?
Каковы взгляды Линнея на происхождение органического мира?
Какое значение для науки имели труды Бюффона?
В чем сущность первой эволюционной теории, выдвинутой Ламарком?
Сравните взляды на вид и эволюцию Линнея и Ламарка.

Карл Линней рассматривал каждый вид организма как потомка первоначальной созданной Богом родительской пары, сохраняющей в неизменности все ее признаки. К концу жизни, Линней под давлением научных фактов был вынужден признать изменяемость видов в природе. Он объяснил их влиянием климата, пищи и других условий, допуская также возможность гибридизации в природе уже существующих видов.

ГЛАВА 3. ОТ ЕСТЕСТВЕННОЙ ИСТОРИИ К СОВРЕМЕННОЙ БИОЛОГИИ (БИОЛОГИЯ НОВОГО ВРЕМЕНИ ДО СЕРЕДИНЫ XIX В.)

3.1. Развитие ботанических исследований

Главным результатом развития ботаники на протяжении XV – XVIII вв. было описание и классификация большого числа растительных видов. Поэтому этот период часто называют периодом «первоначальной инвентаризация» растений. В это время были разработаны основные понятия ботанической морфологии, заложены начала научной терминологии, выработаны принципы и методы классификации растений и, наконец, были созданы первые системы растительного царства.
3.1.1. Попытки классификации растений в XVI веке
К концу XV – началу XVI в. ботаника располагала весьма ограниченными сведениями, доставшимися ей от античного мира и средневековья. Основными источниками ботанических сведений были труды Теофраста, Плиния, Диоскорида, Колумеллы, Альберта Великого, «травники», содержавшие описание и изображение немногих, главным образом полезным растений. Почти все нужно было начинать сначала: исследовать местную флору, разобраться в растительном покрове, описать его состав, а затем, выделив главные формы растений, попытаться систематизировать их и классифицировать по определенным, легко распознаваемым признакам. К этой работе приступили «отцы ботаники» – И. Бок, О. Брунфелс, Л. Фукс, П. Маттиоли, М. Лобеллий, К. Клюзиус, К. и И. Баугины и др. В их сочинениях мы находим описания и рисунки значительного числа растительных видов. В XVI в. широкое распространение получило составление гербариев.

Германский флорист XVI в. И. Бок описал 567 видов растений, объединив близкие растения в группы, которые известны сейчас как семейства губоцветных, сложноцветных, крестоцветных, лилейных и др. У Бока нет каких-либо сознательно выработанных принципов классификации. Он группировал растительные формы по общему сходству. Это уже было шагом вперед, если учесть, что некоторые современники Бока описывали растения просто в алфавитном порядке.

Его современник Л. Фукс делал попытку ввести некоторые морфологические термины, чтобы облегчить описание и сравнение растений. Он же дал описания большого количества растительных форм, однако они носили подчас весьма поверхностный характер, так как он обращал внимание главным образом на внешнюю форму и размеры растений. Иногда Фукс снабжал их так называемыми сигнатурами, т. е. характеристиками, указывавшими на значение того или иного растения. Но они были весьма наивными. Так, если растение было красного цвета, то говорилось, что оно помогает при заболеваниях крови; если форма листа напоминала очертания сердца, считалось, что растение может служить средством для лечения сердечных заболеваний, растения с желтым цветами – для лечения печени и т. п. Под одним названием часто объединялись растения, принадлежащие к различным видам.

Во второй половине XVI в. нидерландский ботаник К. Клюзиус, широко изучивший европейскую флору и растения, привезенные из «заморских» стран, предложил классифицировать все растения на следующие группы: 1) деревья, кусты и полукустарники; 2) луковичные растения; 3) хорошо пахнущие растения; 4) непахнущие растения; 5) растения ядовитые; 6) папоротники, злаки, зонтичные и др.

Несколько дальше пошел фламандский ботаник М. Лобеллий, главные работы которого относятся к XVI в. Он пытался классифицировать растения главным образом по форме листьев. Так, например, Лобеллий выделил группу злаков и, исходя из строения листьев, сблизил ее с группами лилейных и орхидей. В то же время у него можно найти наивное объединение в «род пшеницы» всех растений, произрастающих на полях, включая сорняки.

Значительный успех в развитии ботаники в конце XVI – начале XVII в. связан с именем швейцарского ученого Каспара Баугина. Баугин изучил и описал около 6000 видов растений, так что даже в количественном отношении его работы знаменовали крупный шаг вперед. Большим достижением Баугина были весьма точные описания многих форм, выполненные в виде кратких диагнозов. Баугин выявил много синонимов. Не имея еще ясных представлений о систематических категориях, он часто пользовался приемом, который теперь называется бинарной номенклатурой. Зачатки бинарной номенклатуры встречаются также у Брунфелса, Фукса, Лобеллия. Баугин давал иногда четырехчленные названия, что свидетельствовало о его умении весьма точно диагносцировать растения вплоть до разновидностей (в современном понимании). Так, он различал Anemona alpina alba major и Anemona alpina alba minor . Подобные обозначения, использованные Баугиным, правда, не всегда последовательно и не для всех видов, имели, несомненно, положительное значение, так как облегчали изучение и «инвентаризацию» растительного мира. Напомним, что в этот период (вплоть до работ Линнея) виды обычно обозначались десятью и более словами. После Баугина бинарную номенклатуру предлагал также немецкий натуралист А. Ривинус.

Баугин, подобно некоторым своим предшественникам, пытался объединить виды по признаку общего сходства в определенные группы. Он подразделил растения на 12 «книг». Каждая «книга» разделялась на секции, секции на роды, а роды на виды. Многие секции, более или менее соответствующие семействам современной систематики, были намечены вполне правильно. У Баугина встречаются первые наброски естественной системы, однако они были еще очень несовершенными.

Если в этот период виды получили во многих случаях достаточно ясные характеристики и ботаники научились видеть их отличительные особенности, то систематические единицы выше рода они различали плохо. Показательно, например, что хвощи, злаки и эфедра (хвойник) оказались у Баугина в одной группе, равно как ряска и мхи.

Накопление материала настоятельно требовало углубления приемов систематизации. Определенную роль в этом отношении сыграли работы итальянского ученого XVI в. Андрея Чезальпино, попытавшегося установить некоторые исходные принципы классификации.

Следуя за Аристотелем, он рассматривал растение как несовершенное животное. Основными функциями растения он считал питание и размножение. Питание связано, по его мнению, с корнем, размножение – со стеблем. Считая, что семена олицетворяют собой «жизненный принцип» растения – его «душу», он предлагал наибольшее внимание при классификации обращать на семена плоды и защищающие их «оболочки» – цветки. Несмотря на ошибочность исходных положений, Чезальпино поднялся выше чисто эмпирических и часто наивных приемов классификации. Однако предложенная им классификация (он делил растения на 15 групп) была совершенно искусственной. Чезальпино смешивал даже однодольные и двудольные, различие между которыми подметил Баугин.
3.1. 2. Систематика и морфология растений в XVII веке
Важное значение для развития ботаники и ботанической систематики имели также работы немецкого натуралиста и философа первой половины XVII в. Иоахима Юнга. Труды Юнга заложили основание ботанической морфологии и органографии, создав тем самым возможность для более углубленной систематизации материала. Юнг кратко и точно диагносцировал различные органы растений. Он настаивал о введении в науку следующего принципа: все растительные органы, сходные по своей «внутренней сущности», должны носить одно и то же название, хотя бы даже они и были различны по форме. Иначе говоря, Юнг близко подошел к понятию гомологии органов растений, дав тем самым четкий критерий для сравнения различных растительных органов между собой. Он подчеркивал необходимость учета всего комплекса основных признаков растений и отвергал характерный для Чезальпино телеологический аристотелевский подход к растительному организму. Заслугой Юнга является и то, что он уточнил существующую и ввел новую ботаническую терминологию.

Следует упомянуть «Новую систематику зонтичных растений» (1672) английского ботаника Р. Морисона и особенно трехтомное сочинение «История растений» (1686) английского натуралиста Джона Рея. Рей описал множество растений, при этом он опирался на морфологические идеи и терминологию Юнга. Рей подразделял растительный мир на 31 группу. Некоторые из этих групп были близки к естественным (злаки, крестоцветные, губоцветные, мотыльковые и др.). Рей заметил, что по особенностям строения зародыша все растения делятся на две большие группы, именуемые ныне однодольными и двудольными. Рей предпринял попытку дать четырехчленную классификацию. Он различал понятия рода и вида, причем первое из них он разделял на три: genus (род в узком смысле), genus subalternum (иногда ordo, что соответствует примерно порядку или семейству), genus summum (класс). Рей расположил свои «классы» в виде восходящего ряда в порядке усложнения. Хотя предложенное им расположение было еще весьма несовершенным, в нем можно усмотреть зачатки того плодотворного подхода, который получил затем развитие в трудах А. Жюссье и особенно Ламарка.

Из других работ, относящихся ко второй половине XVII – началу XVIII в., следует отметить труды французского ботаника Ж. Турнефора. Турнефор изучил и описал около 500 родов растений. В основу их классификации он положил строение венчика. Турнефор различал растения безлепестковых, а последние делил на однолепестковые и многолепестковые. К однолепестковым он относил, например, колокольчики и губоцветные, к многолепестковым – розоцветные и др. Деревья, кустарники и травы Турнефор разделил на несколько классов. Всего в его системе было 22 класса.

Турнефор ввел в ботанику новое четырехчленное разделение систематических категорий: класс, секция (категория, близкая к теперешнему отряду), род и вид. Турнефор давал детальные диагнозы родам. У него встречаются интересные фитогеографические сведения. Теоретические воззрения Турнефора не отличались особой оригинальностью, тем не менее они оказали внимание на работы многих ботаников последующего периода.
3.1.3. Развитие микроскопической анатомии растений в XVII веке
Изучение тонкой анатомической структуры растений стало возможным только после изобретения микроскопа.

В XII – XIII вв. в ремесленных мастерских были изобретены очки, в второй половине XVI в. появляются камера-обскура и первая сложная оптическая труба.

Что такое камера-обскура? Под термином “камера-обскура” понимают классическую “темную коробку с маленьким отверстием”, играющим роль примитивного объектива.

В журнале «Вопросы истории естествознания и техники», N 4, 2000г. описан очень интересный эксперимент с камерой-обскурой, проведенный в Государственном астрономическом институте им. П.К.Штернберга (МГУ). В здании ГАИШ находится вертикальный солнечный телескоп, широкая труба которого длиной 18 м пронизывает здание института от крыши до подвала, который видно на снимке. Над верхней частью трубы расположен целостат из двух плоских зеркал, не вносящий искажений в чистоту эксперимента, но существенно облегчающий его. В наглухо закрытом верхнем проеме трубы было оставлено круглое отверстие диаметром 6 мм, а внизу, непосредственно над зеркальным объективом солнечного телескопа, на расстоянии около 17 м от входного отверстия мы разместили белый экран.

Фотокамерой “Зенит” были сделаны снимки полного изображения Солнца с проекционного экрана, а также прямые снимки отдельных солнечных пятен фотокамерой без объектива, помещенной на проекционном экране. Для сравнения качества увиденных нами изображений на рисунках приведены фотография Солнца в белом свете, полученная 2 июня 1998 г. в обсерватории Big Bear (США) и это же изображение, размытое численным методом до такого состояния, каким оно субъективно представлялось нам при наблюдении в тот же день на экране камеры-обскуры.

Предпринимались ли попытки сооружения гигантских камер-обскур до изобретения телескопа?

Возможны ли ситуации непреднамеренного сооружения таких приборов?

Зафиксированы ли факты наблюдения солнечных пятен с помощью случайных камер-обскур?

Гипотеза: “Возможность эксперимента с гигантской обскурой дают крупные архитектурные сооружения - средневековые готические соборы или даже античные купольные сооружения, подобные римскому Пантеону”. Очень скоро ему предоставляется случай подтвердить это предположение. В июле 1998 г. он путешествует по Испании. В г. Толедо около полудня 6 июля он зашел в готический кафедральный собор и принялся изучать световые узоры на полу. Интерьер собора был довольно темным, лишь несколько витражей освещали его рассеянным светом. Весьма скоро он обнаружил на полу несколько изображений Солнца, обязанных своим появлением, как это ясно было видно по направлению лучей, щелям между отдельными стеклами витражей, расположенных на южном фасаде высоко под сводом собора. «Отмечу еще раз, что старые витражи из толстого цветного стекла весьма эффективно поглощают и рассеивают солнечный свет, так что несмотря на “светящиеся окна”, в соборе всегда сумрачно. Обнаруженные мной проекции Солнца имели диаметры от 17 до 30 см в зависимости от высоты витража над полом. Не все изображения были высокого качества: наиболее яркие оказались сильно размытыми - очевидно, их породили крупные отверстия, имевшие диаметры намного больше оптимального. Но изображения невысокой поверхностной яркости оказались довольно резкими; на них я легко различил два крупных солнечных пятна, однако, к стыду своему, не смог их зарисовать из-за отсутствия бумаги. Выйдя в поисках бумаги из собора на улицу, я уже не смог попасть обратно, поскольку собор закрыли на время сиесты. К счастью, через день, 8 июля, мне вторично представилась возможность наблюдать эффект камеры-обскуры в кафедральном соборе г. Севильи. На фото видно, что на полу собора рядом расположились два изображения Солнца одинакового размера - яркое справа и тусклое левее, каждое диаметром 27 см. Края яркого изображения были сильно размыты, и никакой внутренней структуры (кроме слабого потемнения к краю) оно не имело. Слабое изображение оказалось намного более резким: на нем прекрасно были видны солнечные пятна. Итак, теперь нет сомнений, что задолго до появления телескопа у наблюдательных естествоиспытателей была возможность заметить детали солнечной поверхности и регулярно следить за их перемещением, вызванным вращением Солнца. Гигантская камера-обскура, случайно возникающая, например, в готическом соборе, позволяла систематически наблюдать обычные крупные пятна.

В самом начале XVII в. появились микроскопы. Изобретение микроскопа приписывают обычно голландцам – отцу и сыну Янсенам. Для подобного утверждения нет, однако, достаточных оснований. Как показал С.Л. Соболь – крупный знаток истории микроскопа, этот прибор был впервые сконструирован Галилеем в самом начале XVII в. Вошедшие же в обиход сложные двухлинзовые микроскопы с выпуклыми одиночными объективами и окулярами появились в Англии или Голландии в 1617 – 1619 гг. Их изобретателем, возможно, был физик Дреббель. На протяжении XVII – XVIII вв. усовершенствуется оптическая система и конструкция штативов. Объекты начинают рассматриваться не в падающем, а в проходящем свете, в конце XVIII в. устраняются путем сочетания сортов стекла с разными коэффициентами преломления сферическая и хроматическая аберрации.

Прогресс микроскопической техники явился предпосылкой для успехов важных разделов биологической науки, в том числе и анатомии растений.

Одно из первых описаний тонкой структуры растений было дано в книге английского ученого Роберта Гука «Микрография или некоторые физиологические описания мельчайших телец при помощи увеличительных стекол» (1665). Гук описал некоторые растительные ткани и заметил их клеточное строение. Истинную природу этих образований он понять не мог и трактовал клетки как поры, пустоты, «пузырьки» между растительными волокнами.

Итальянский ученый М. Мальпиги во второй половине XVII в. тщательно описал микроструктуры листьев, стеблей и корней. Особенно детально он изучил строение стебля (коры, древесины и сердцевины).

Однажды Мальпиги гулял вечером по своему саду. Задумавшись наткнулся на ветку каштана, обломил ее и увидел на месте разлома какие-то полоски. Дома он разглядел, что это особые каналы, наполненные воздухом. И Мальпиги принялся изучать эти трубки, заметил, что некоторые из них содержат не воздух, а растительный сок. В микроскоп Мальпиги увидел мешочки в корнях, коре, стебле, листьях. Эти мешочки долго беспокоили его, он находил их всюду, но значения их не понял.

Мальпиги удалось выяснить, что в стебле есть два тока: восходящий и нисходящий. Нисходящий состоит из соков, за счет которых живут и растут ткани растения. Чтобы проверить свои предположения, Мальпиги сделал такой опыт. Он снял со ствола кольцом небольшой участок коры. Через много дней кора над кольцом начала припухать и образовался наплыв из-за накопления сока над кольцом. Этот опыт Мальпиги стал классическим.

Он обнаружил сосудисто-волокнистые пучки и их отдельные элементы, указал на их непрерывность в теле растения. Подробно исследовал он и органы размножения растений. Но функции цветка и его частей оставались ему непонятными. Он уподоблял семяпочки – яйцу, завязь – матке и т.п.

Почти одновременно с Мальпиги исследовал строение растений и английский натуралист Неэмия Грю, автор «Анатомии растений» (1682). Он сделал много тонких и тщательных наблюдений, установил понятие «ткань», описал строение разных тканей растений. Отметив, что любая ткань состоит из переплетений сходных элементов – волокон, он трактовал ткани по аналогии с кружевами и тканями, вырабатываемыми человеком, а клеточки – как пузырьки между волокнами.
3.1.4. Система К. Линнея
Вершиной искусственной классификации явилась система, разработанная шведским натуралистом Карлом Линнеем, автором выдающихся трудов: «Основания ботаники», «Философия ботаники», «Роды растений», «Виды растений», «Система природы» и других, пользовавшихся широкой известностью и оказавших глубокое влияние на науку XVIII в.

С детства Карл интересовался растениями. Вместо того, чтобы идти в класс, он убегал в лес и там собирал и разглядывал цветы и листья. В результате столь легкомысленного отношения к занятиям отцу Карла, который мечтал видеть его пастором, посоветовали отдать его к сапожнику на обучение. Но доктор Ротман уговорил отца отдать Карла ему для обучения врачебному делу. Ротман оказался хорошим воспитателем и преподавателем, и скоро Карл полюбил латынь, переводил труды Плиния и выучил их чуть ли не наизусть. И окончил гимназию. К.Линней отправляется в Лунд, ближайший университетский город Швеции. Здесь он увлекся наукой. Затем он перевелся в Упсальский университет, где была хорошая библиотека и ботанический сад. Там он увлекся систематикой растений.

С именем Линнея связано описание большого количества растительных и животных форм, их точная диагностика и удобная систематизация. Так, во втором издании сочинения «Виды растений» (1761) было описано 1260 родов и 7560 видов, причем отдельно выделены разновидности. Линней делил растения на 24 класса. В отличие от Турнефора, классифицировавшего растения на основе строения венчика и не обращавшего внимания на тычинки, Линней, признававший существование пола у растений, положил в основы своей классификации, получившей название сексуальной (половой), характерные особенности тычинок и пестиков. Первые 13 классов Линней различал по числу тычинок, 14 и 15-й – по различной длине тычинок, 16, 17 и 18-й – по характеру срастания тычинок, 19-й – по признаку срастания пыльников, 20-й класс по способу срастания нитей тычинок со столбиком пестика, к 21-му классу относятся однодомные, к 22-му – двудомные растения, к 23-му – растения, одна часть цветков которых раздельнополая, другая обоеполая, и наконец, к 24-му – тайнобрачные. Внутри классов Линней выделял отряды по характеру строения женских органов растения – пестиков.

Система Линнея была искусственной. Растения относились к той или иной группе на основании единичных признаков. Это приводило к множеству ошибок, несмотря на всю проницательность Линнея.

Линней сознавал искусственность свое системы, условность классификации по произвольно выбранным признакам. Стремясь к естественной системе, Линней параллельно и независимо от своих 24-х искусственных классов ввел другую классификацию. Все растения были распределены в ней по 65 – 67 порядкам (лучше сказать семействам), которые ему казались естественными. Однако дать точный критерий этих порядков Линней не мог.

Основной заслугой Линнея является окончательное утверждения бинарной номенклатуры, усовершенствование и «стандартизация» ботанической терминологии. Вместо прежних громоздких определений Линней ввел краткие и четкие диагнозы, содержавшие в определенном порядке перечень характеристик растений. Он различал следующие соподчиненные друг другу систематические категории: классы, отряды, роды, виды, разновидности.
3.1.5. Попытки создания «естественных» систем в XVIII веке
Понятие «естественная группировка» прошло в своем развитии несколько этапов. Некоторые ботаники, руководствуясь общим сходством растений, пытались объединить их в естественные группы. Эти попытки не прекращались на протяжении всего XVIII в. Однако господствующими оставались приемы искусственной классификации. Но даже авторы искусственных систем были склонны к убеждению, что самой природе, не зависимо от принципов, которых придерживаются классификаторы, присущи «естественный порядок», «естественное сходство» растений. Многие систематики понимали, что искусственная систематика – это сугубо «технический» прием, и искали более совершенные методы классификации, которые позволили бы отразить «естественный порядок» в природе, естественную близость отдельных форм.

Говоря о попытках построения естественных систем растительного мира, которые предпринимались в рассматриваемый период, следует иметь в виду, что все они были только приближенными к естественной системе.

Уровень науки этой эпохи, недостаток критериев для систематики (и прежде всего сравнительно-морфологических критериев) не позволял этим системам преодолеть «искусственность». Более того, в понятия «естественный» и «сродство» не вкладывалось эволюционное содержание, представление о родстве растительных форм. Тем не менее стремление Баугина, Рея, Маньоля и других создать естественные группировки растений имело большое научное значение. Их работы создавали известные предпосылки для эволюционного учения.

Попытки построения естественной системы находят еще более яркое выражение у некоторых ботаников XVIII в. Так, французский ботаник М. Адансон в своем стремлении построить естественную системы растений добивался использования не какого-нибудь одного признака, а их комплекса. Правда, Анансон не учитывал в достаточной мере значимости отдельных признаков, их качественную неравноценность для классификации.

Другой французский ботаник – Бернар Жюссье в 1759 г. сгруппировал на грядках королевского сада в Трианоне в Версале около 800 родов растений, объединив их в 65 «естественных порядков» (более или менее соответствовавших тем естественным порядком, которые были намечены Линнеем). Каталог растений Трианона был опубликован в 1789 г. в книге «Роды растений», автором которой был племянник Бернара Жюссье – Антуан Лоран Жюссье. Система А.-Л. Жюссье содержала 15 классов, 100 порядков (приблизительно соответствует теперешним семействам), около 20 000 видов. Классы были объединены в три большие группы: бессемядольных, однодольных и двудольных. Внутри однодольных и двудольных классы выделялись сообразно наличию верхней, нижней или полунижней завязи. Классы и семейства были расположены в порядке восходящего ряда.

Жюссье уделил большое внимание вопросу о критериях, которыми надлежит пользоваться при распределении растений в естественные группы. Он считал необходимым тщательно «взвешивать» признаки, выявляя наиболее характерные, важные и постоянные, устанавливая их субординацию и отмечая корреляцию между нами.

Многие группы в системе Жюссье носят достаточно естественный характер и с теми или иными видоизменениями вошли в современные нам системы. В то же время в его системе сильны еще пережитки искусственной классификации. К ним относится, в частности, выделение «классов» почти по единственному признаку – положению завязи. Особенно искусственным является 15-й «класс», куда собраны раздельнополые покрытосеменные «Diclines irrcgulares». Ближайшие преемники Жюссье в деле построения естественной системы (Декандоль, Окен) упразднили этот «класс», а его представителей объединили с безлепестковыми растениями.

Решительным шагом в коренной реформе принципов систематики явились ботанические работы Ламарка. В своем труде «Флора Франции» (1778) он критически пересмотрел системы растительного мира Линнея, Б. Жюссье и Турнефора, четко провел бинарную номенклатуру, выявил многие синонимы, впервые предложил определительные таблицы, основанные на дихотомическом принципе. В «Классах растений» (1786) Ламарк подразделил растительный мир на 6 классов и 94 семейства и в известной мере приблизился к естественной классификации. Здесь он высказал мысль о градации различных уровней организации.

В «Естественной истории растений» (1803) Ламарк, ставший в это время на позиции эволюционизма, разделил растительный мир на 7 классов, заключающих 114 семейств и 1597 родов. Он расположил все формы в порядке восхождения от простого к сложному. В основании растительного мира он поместил грибы, водоросли и мхи, на его вершине многолепестковые цветковые растения. Таким образом, в попытке создания естественной системы он пошел значительно дальше своих предшественников, истолковав связь между различными группами растений в эволюционном смысле.

К работам Ламарка примыкают труды в области ботанической систематики одного из творцов современной ботаники – Огюста Пирама Декандоля. Он участвовал в подготовке третьего издания «Флоры Франции» Ламарка (это издание вышло в 1805 г.) и сам был автором одной из оригинальных естественных систем растительного мира. Декандолю принадлежат также важные работы по морфологии растений. Они относятся к началу XIX в.

Для развития ботаники большое значение имело расширение флористических исследований в связи с многочисленными путешествиями во все части света. Благодаря этому стали известны тысячи новых видов растений, своеобразные флоры различных стран. Среди этих работ следует отметить труд И.Г. Гмелина «Флора Сибири» (1747 – 1796), в котором описано 1178 видов растений (из них около 500 новых видов), С.П. Крашенинникова «Описание земли Камчатки» (1755), содержавший сведения о ее растительности, труды П.С. Палласа «Путешествие по разным провинциям Российской империи» (1773 – 1788) и «Флора России» (1784 – 1788) и др. Намного расширил знание растительного покрова земного шара великий немецкий естествоиспытатель А. Гумбольт. Его сочинения заложили основы географии растений.
3.1.6. Зарождение физиологии растений
Развитие ботаники и, в частности, анатомии растений создало предпосылки для зарождении физиологии растений. Ее формирование стимулировалось потребностями сельского хозяйства, нуждавшегося в выяснении условий, позволяющих успешно выращивать хороший урожай. Не случайно уже первые фитофизиологические исследования касались преимущественно проблем питания растений. Важную роль в возникновении физиологии сыграло распространение в XVII в. экспериментального метода и, в частности, использование методов химии и физики для объяснения различных явлений в жизни растений.

Первая попытка научного толкования вопроса о почвенном питании растений принадлежит французскому ремесленнику Б. Пиласси. В книге «Истинный рецепт, посредством которого все французы могут научиться увеличивать свои богатства» (1563) он объяснял плодородие почв наличием в них солевых веществ. Его высказывания, предвосхитившие основные положения так называемой минеральной теории плодородия почв, были затем забыты и только спустя почти три столетия их по достоинству оценили.

Опыт голландского естествоиспытателя ван Гельмонта, поставленный в 1600 г. в связи с изучением питания растений, принято считать первым физиологическим экспериментом. Выращивая ивовую ветвь в сосуде с определенным количеством почвы при регулярном поливе, он через пять лет не обнаружил какой-либо убыли в весе почвы, в то время как ветка выросла в деревцо. На основании этого опыта ван Гельмонт сделал вывод, что своим ростом растение обязано не почве, а воде. Аналогичное объявление в 1661 г. провел с тыквой английский физик Р. Бойль. Он также пришел к выводу, что источником роста растений является вода.

Несовершенство начальных попыток применения экспериментального метода к изучению процесса питания растений привело первых его исследователей к ложному выводу о том, что для нормального роста и развития растений достаточно одной чистой воды. Положительной стороной этой так называемой водной теорией было лишь то, что питание растений рассматривалось ею не как пассивное всасывание корнями из земли уже готовой пищи (мнение средневековых ученых), а как процесс, происходящий за счет активной синтетической деятельности растений.

Идея активности растения как живого организма получила экспериментальное подтверждение и развитие в работах М. Мальпиги. На основании наблюдений за развитием семян тыквы, ее семядолей и листьев Мальпиги высказал предположение, что именно в листьях растений, подвергающихся действию солнечного света, должна происходить переработка доставляемого корнями «сырого сока» в пригодный для усвоения растением «питательный сок». Это были первые высказывания и робкие попытки научного объяснения участия листьев и солнечного света в процессе питания растений. Мальпиги сочетал изучение строения различных органов растения с изучением функций. Так, описав в своей классической работе «Анатомия растений» (ч. I, - 1675, ч. II – 1679) ряд микроскопических структур стебля, в том числе неизвестные до того наполненные воздухом сосуды со спиральными утолщениями в стенках (он назвал их трахеями), Мальпиги тут же привел наблюдения, касавшиеся функций этих образований, проводящих питательные вещества. Посредством кольцевания стеблей он установил, что вода с растворенными в ней питательными веществами, передвигается по волокнистым элементам древесины к листьям. Это движение он объяснял разницей давления окружающего воздуха и воздуха, находящегося в трахеях. Из листьев переработанный сок передвигается по коре в стебель и к другим частям растений, осуществляя их питание и рост. Таким образом Мальпиги установил существование в растении восходящих и исходящих токов и их непосредственную связь с процессом питания растений. Кроме сосудов, проводящих питательные соки, Мальпиги отмечал существование в древесине и коре различных каналов, содержащих млечный сок, смолистые вещества и воздух. По его мнению, воздух растению также необходим, как и животному.

Догадки Мальпиги об участии листьев в питании растений не обратили на себя внимания его современников, а его данные о движении растительных соков были использованы лишь для рассуждений об аналогии этого явления с кровообращением животных. Представления Мальпиги о питании растений разделял лишь Н. Грю, который полагал (1682), что растения поглощают пищу корнями, здесь она «ферментирует» и дальше направляется к листьям, где подвергается переработке.

Более определенные предположения о выработке самим растением питательных веществ в ходе химических превращений высказал в 1679 г. французский физик Э. Мариотт. Он ссылался на тот факт, что на одной и той же почве различные растения продуцируют разнообразнейшие вещества, которых нет в почве, Мариотту принадлежат также первые опыты по количественному учету выделенной растением воды в процессе транспирации.

Представления Мальпиги, подкрепленные доводами Мариотта, послужили обоснованию новой точки зрения на проблему питания растений, противоположной господствовавшей два тысячелетия.

В 1699 г. английский ученый Джемс Вудворд тщательно поставленными экспериментами по выращиванию растений в воде, взятой из различных мест, показал, что в свободной от минеральных примесей воде растения развиваются хуже. Эти опыты убедительно свидетельствовали о несостоятельности водной теории, но они, очевидно, остались неизвестными на континенте, и водная теория даже в начале XIX в. пользовалась широким признанием в научных кругах Европы.

Особое значение для формирования физиологии растений имели исследования английского ботаника и химика Стивена Гейлса. Последователь Ньютона, он попытался построить учение о движении соков в растении и проникнуть в сущность процессов их питания, исходя из строгих начал физики. Этим вопросам был посвящен его классический труд «Статика растений» (1727). Гейлс полагал, что всасывание воды через корень и передвижение его по растению происходит в результате действия капиллярных сил пористого тела. Он обнаружил корневое давление, а в наблюдениях над испарением растений - засасывающее действие листьев в этом процессе. Таким образом, Гейлс установил нижний и верхний концевые двигатели, обусловливающие передвижение воды в растении снизу вверх.

Большое количество опытов было поставлено им для изучения процесса транспирации. Определив время, проходящее с момента всасывания воды корнями до ее испарения через листья, Гейлс вычислил скорость движения воды в растении. Он определил также количество воды, испаряемой за день растением или отдельной веткой. Измерял интенсивность транспирации растений с листьями и без них, в различные часы дня и в разное время года, у листьев нежных и кожистых, у освещенных и затененных.

Гейлс определил примерную силу, с которой впитывают в себя воду разбужающие семена. Он объяснил биологическое значение разбухания, которым начинается процесс прорастания. Оно состоит в том, что возникающая благодаря ему механическая сила позволяет разорвать оболочку семян. Разбухание дает им также возможность преодолеть сопротивление частиц почвы, окружающей прорастающее семя.

Многое сделал Гейлс и для развития представлений о питании растений. Он первый высказал мысль о том, что большая часть растительных веществ происходит из воздуха, поскольку при разложении выделяются газообразные вещества. Каким образом воздух перерабатывается в твердые растительные вещества, Гейлс не знал, но он был неделек от правильного решения вопроса, полагая, что одной из действительных субстанций растений является свет, проникающий в листья и способствующий осуществлению этого процесса. Гейлс пытался даже исследовать происходящий при этом обмен газов. Но поскольку химики еще не умели различать газы, входящие в состав воздуха, научное разрешение вопроса о воздушном питании растений было невозможно. Вероятно по той же причине ценное наблюдение Шарля Бонне (1754), установившего выделение пузырьков газа растениями, погруженными в воду, на свету и прекращение этого процесса в темноте, осталось непонятным.

С именем Гейлса связана и первая попытка научного истолкования процесса корневого питания растений. Он обратил внимание на загадочное явление почвенного питания растений – на так называемую избирательную способность корней при усвоении ими из почвы минеральных веществ.

Гейлс доказывал, что раскрыт сущность процессов жизнедеятельности организмов можно только с помощью методов физических наук – измерения, взвешивания и вычислений. Заимствовав эти методы из лабораторной практики физики, Гейлс применил их к изучению жизнедеятельности растений и получил блестящие для того времени результаты. Имя Гейлса стало известно далеко за пределами Англии, его по праву называют «отцом физиологи растений», родоначальником экспериментального метода в изучении жизни растений.

После Гейлса темпы развития физиологии растений резко снизились. До 70-х годов XVIII в. можно отметить лишь несколько небольших исследований отдельных проявлений жизнедеятельности растений, которые не влекли за собой сколько-нибудь существенных изменений в этой области знаний, а иногда и означали шаг назад. В ботанике середины XVIII в. под влиянием К. Линнея утвердилось господство чисто систематизационного направления. Ученые снова и снова возвращались к ошибочной водной теории, и только М.В. Ломоносов поднял голос против этой теории. В 1763 г. в работе «О слоях земных» он выступил против водной теории в целом и в ясной форме говорил о наличии воздушного питания растений, осуществляемого при помощи листьев, которые усваивают из воздуха «тонкую земную пыль». Мысль о роли воздушной среды как источника питания растений Ломоносов высказал еще в 1753 г. в трактате «Слово о явлениях воздушных, от электрической силы происходящих». Однако она осталась незамеченной современниками и очень скоро была забыта.

Почти в те же годы другой русский ученый, один из основоположников отечественной агрономии, А.Т. Болотов (1770, 1784), наметил основные принципы минеральной теории питания растений и подверг критике водную теорию. Ясно осознавая первостепенное значение почвенного питания растений, Болотов разработал приемы внесения удобрений в почву. При этом он, правда, был склонен золу и навоз считать равноценными по эффективности.

Правильное понимание роли минерального питания растений отличало также работы известного французского химика А. Лавуазье (1777). Он выступал против водной теории. Научно-экспериментальное доказательство правильности представлений о большой значимости минерального питания в жизни растений и выявление его закономерностей было осуществлено лишь спустя более четверти века женевским естествоиспытателем Н.Т. Соссюром (1804).

Со второй половины XVIII в. начала развиваться гумусовая теория питания растений. Сторонники этой теории считали, что основное значение для роста растений имеет почвенный перегной (гумус), а минеральные вещества почвы только косвенно влияют на интенсивность усвоения гумуса.

Значительно успешнее в 70-х годах XVIII в. шло формирование представлений о воздушном питании растений. Во многом этот успех был обусловлен быстрым развитием в 50 – 70-е годы «пневматической» химии, как тогда называли химию газов совершенствование методов исследований позволило открыть углекислый газ (Блэк, 1754), водород (Кавендиш, 1766), кислород (Шееле, 1773; Пристли, 1774), дать правильное объяснение явлениям горения, окисления и дыхания, а также вскрыть несостоятельность представлений о флогистоне.

Первые экспериментаторы, исследовавшие значение воздуха и солнечного света в жизни растений, - англичанин Д. Пристли, голландский врач Я. Ингенхауз и женевский ботаник Ж. Сенебье – в своей деятельности были связаны с химией.

Замечательные работы Пристли «Опыты и наблюдения над разного рода воздухом» (1772, 1780); Ингенхауза «Опыты с растениями» (1779) и Сенебье «Физико-химические мемуары о влиянии солнечного света на изменение тел трех царств природы и особенно царства растений» (1782) знаменовали собой не только экспериментальное подтверждение наличия у растений процесса воздушного питания, но и начало его всестороннего изучения. Опыты Пристли, начатые им в 1771 г., указанные на определенную зависимость между растением и воздушной средой при солнечном освещении. Однако самим по себе, без объяснения причин этого явления, они не могли привести к разработке нового учения. Они лишь дали толчок для продолжения работ в этом направлении. Зависимость поглощения растением углекислого газа и выделения кислорода от солнечного освещения для Пристли стала ясной лишь в 1781 г. после того, как Ингенхауз в 1779 г. вскрыл основное условие фотосинтеза – наличие света и зеленой окраски растений. А в 1782 г. последовало открытие Сенебье – участие в этом процессе углекислоты воздуха, что выдвинуло на очередь дня вопрос о воздушном углеродном питании растений. Таким образом исследования Пристли, Ингенхауза и Сенебье дополняли друг друга, так как касались разных сторон фотосинтеза, без изучения совокупности которых невозможно было раскрытие его сущности. Положение о фотосинтезе как процессе воздушного питания растений под воздействием солнечных лучей, выдвинутое вскоре после выхода в свет работ Пристли, Ингенхауза и Сенебье, стало темой обсуждения научных кругов. Большинство английских ученых безоговорочно приняло это положение и даже склонно было считать воздух чуть ли не единственным источником питания растений. Напротив, Лавуазье, который в последние годы своей жизни заинтересовался этим вопросом, предлагал рассматривать воздушное питание растений в комплексе с минеральным. Тем не менее некоторые ученые выступили против идеи воздушного питания растений вообще и, в частности, против опытов Сенебье по усвоению листьями растений углекислоты воздуха.
3.1.7. Развитие учения о поле и физиологии размножения растений
Отдельные разрозненные сведения о наличии пола у некоторых растений имелись еще в глубокой древности; этими знаниями тогда пользовались при искусственном опылении финиковых пальм. Однако вплоть до второй половины XVII в. вопрос о поле у растений представлялся неясным.

В конце XVI в. вышел труд чешского ботаника Адама Залузянского «Метод гербария». Залузянский высказал мысль, что среди растений имеются «андрогинные» (т. е. гермафродитные) и раздельнополые (двудомные) виды. Он предупреждал против возможного смешения половых отличий и видовых признаков.

В XVII в. Грю описал тычинки, пыльцевые зерна, пестики, семяпочки, семена растений и высказал мнение, что тычинки и пестики имеют отношение к зарождению семян. Аналогичные мысли высказал и Дж. Рей, хотя Рею, как и Грю, многое в этой области оставалось неясным. В это же время Мальпиги трактует тычинки (и лепестки) как органы, служащие для выделения из растений «избыточной жидкости» и «очищения» сока, идущего на построение семян.

Первые попытки доказать экспериментально наличие пола у растений относятся к 1678 г., когда смотритель Оксфордского ботанического сада Я. Бобарт показал на двудомном гвоздичном растении Lychnis необходимость пыльцы, производимой мужскими цветками, для образования семян в женских цветках.

Ясные и полные экспериментальные доказательства наличия пола у растений были приведены немецким ученым Р. Камерариусом. Он проделал ряд опытов над двудомными и однодомными растениями (пролеской, кукурузой, шпинатом, коноплей и др.) и пришел к выводу о наличии половой дифференциации у растений. «Так же как пыльники растений являются местом образования мужского семени, так завязь со своим рыльцем и столбиком соответствует женским половым органам…», - писал Камерариус. «Если, - говорилось далее, - отсутствуют пыльники мужского цветка или столбик женского…, то зародыш не образуется». Камерариус говорил о распространенности гермафродитизма в мире растений, допускал возможность оплодотворения растений одного вида пыльцой другого вида и т. п. Размножение тайнобрачных растений изучали в XVIII в. Михели, Шмидель, Гедвиг и др. Михели обнаружил споры у шляпных грибов и понял их значение для размножения. Но основное в этой области было выяснено только в XIX в.

Несомненное значение для разработки растения имели труды Линнея. Помимо того, что представление о наличие пола у растений отображено в предложенном Линнеем системе растительного мира, он сам провел много наблюдений над опылением растений и поставил опыты с 11 видами для уяснения процессов оплодотворения. В 1760 г. за сочинение «Розыскание о различном поле произрастений» он был удостоен премии Петербургской Академии наук.

С изучением пола и размножения растений тесно связаны исследования по гибридизации, давшие обширный материал не только для понимания процессов опыления и оплодотворения, но и для суждения об изменчивости видов. Особенно значительные успехи в этой области связаны с именем И. Кельрейтера, работавшего в Германии и в России. Хотя сущность полового размножения, его «механизмы» во многом оставались Кельрейтеру неясными, он не сомневался в истинности представления о «зарождении посредством двоякого рода семян» и о существовании пола у растений. Он убедился в этом прежде всего благодаря опытам по искусственной гибридизации. Он работал с 50 видами растений, относящихся, в частности, к родам Nicotiana, Dianthus, Verbascum, и получил множество гибридов – «растительных мулов». Гибриды оказывались по своей форме промежуточными между обоими родительскими видами. Реципрокные скрещивания давали сходные результаты. Все это укрепило Кельрейтера в мысли о необходимости для формирования нового поколения как мужского, так и женского «семени». Что касается самой сущности процессов оплодотворения у растений, то она была раскрыта только в первой трети XIX в. В XVIII в. был распространен взгляд, что из семени (или пыльцы) исходит некое «оплодотворяющее испарение»; Линней полагал, что на рыльце смешиваются мужская и женская «семенные жидкости».

В работах Кельрейтера содержались описания некоторых явлений, важных для понимания наследственности. Так, он констатировал особую мощность первого поколения гибридов, прибегал к тому типу скрещивания, который теперь называется анализирующим; заметил явление расщепления в потомстве гибридов и т. д. Кельрейтер (а до него Ф. Миллер и Добс) описал роль насекомых как опылителей, но он считал основной формой опыления самоопыление и не понимал роли перекрестного опыления.

Велико значение исследований немецкого ботаника К.Х. Шпренгеля. Его работы остались незамеченными современниками, и лишь Дарвин по достоинству оценил их. Труд Шпренгеля «Раскрытая тайна природы в строении и оплодотворении цветов» (1793) был одним из серьезнейших биологических произведений того времени, основные его положения сохранили свое значение до наших дней. Путем наблюдения в природе над 461 видом растений Шпренгель доказал, что различные особенности строения и окраски цветов являются приспособлениями, обеспечивающими опыление растений насекомых, переносящими пыльцу. Одним из крупнейших открытий Шпренгеля было обнаружение дихогамии. Он показал, что у ряда растений пестики и тычинки созревают не одновременно и это препятствует их самоопылению (явление замеченное, но не понятое Кельрейтером). Таким образом, Шпренгель обнаружил одно из самых замечательных приспособлений в растительном мире. Однако, несмотря на наличие указанных работ, в представлениях о поле растений в XVIII в. и даже в первой трети XIX в. не было единодушия.

Следует подчеркнуть то обстоятельство, что в защите и развитии правильных представлений о поле у растений значительную роль сыграли труды русских ученых – А.Т. Болотова, В.Ф. Зуева, И.М. Комова, Н.М. Максимовича-Амбодика, В.А. Левшина и др. Особенно большое значение имели работы А.Т. Болотова, который не только правильно оценил и описал сущность половых различий у растений и роль перекрестного опыления, но также подметил дихогамии (у яблони) и даже подошел к пониманию биологического значения перекрестного опыления для повышения биологической мощности у потомства. Несколько позже (в 1799 г.) то же самое отметил английский ученый Т. Найт, писавший о «стимулирующем эффекте скрещивания».