История развития физиологии растений
Опубликовано: 30.09.2018
В конце XVIII столетня в результате работ Дж. Пристли, И. Ингенгауза и Ж. Сенебье впервые было получено представление об усвоении растениями углекислого газа при участии света и хлорофилла. С этих работ и начинается история развития физиологии растений как науки.
ФИЗИОЛОГИЯ - Что такое физиология?
Усвоение растениями углекислого газа при участии света и хлорофилла
Открытия в области физиологии растений
В начале XIX столетия Дж. Буссенго, исследовавший вопросы почвенного питания растений, установил, что растения получают азот из почвы в виде азотнокислых и аммиачных солей, а не из перегноя, как думали раньше. В это же время Ю. Либих пришел к выводу, что и зольные элементы (калий, кальций, фосфор и др.) тоже поглощаются из солей, а не из перегноя.Эти открытия обосновали применение минеральных удобрений.
Для второй половины XIX столетия характерно изучение различных свойств растений.
Л. Пастером был открыт процесс брожения как источник получения энергии в бескислородной среде. Классическими исследованиями К. А. Тимирязева была выяснена энергетика, процесса фотосинтеза , значение хлорофилла в жизни растений и установлена роль зеленых растений на земле, (подробнее: Развитие водорослей ). С. Н. Виноградским была выявлена способность некоторых микроорганизмов усваивать углекислоту за счет энергии, получаемой при окислении неорганических соединений. Кроме того, им были обнаружены свободно живущие в почве бактерии, которые могут усваивать азот атмосферы, тем самым обогащая почву азотом. В. Пфеффер изучал осмотические свойства растительной клетки , (подробнее: Явление осмоса ) Ф. К. Каменский открыл микоризы — сожительство корней высших растений с грибами . Г. Гельригель — сожительство клубеньковых бактерий, развивающихся на корнях бобовых растений и снабжающих эти растения азотом. В начале XX века И. В. Мичуриным было разработано учение о разнокачественности растений на разных этапах онтогенеза и на основе этого им разработаны методы управления наследственностью растений. В. Гарнером и X. Аллардом было открыто явление фотопериодизма, т. е. реакции растений на продолжительность дня. Ф. Вент и Н. Г. Холодный разработали учение о ростовых веществах — гормонах, принимающих участие в ростовых процессах. Д. Н. Прянишников изучил вопросы минерального питания растений. Другими учеными была выяснена необходимость микроэлементов (бора, меди, цинка и др.). для нормального роста растений. А. Н. Бах, В. И. Палладин, С.П. Костычев изучали химизм дыхания и брожения. Фотосинтез и хемосинтез исследовали А. П. Виноградов, Р. В. Тейс, Ван-Ниль и М. Кальвин.Применение изотопов
Громадную роль в физиологии растений играют исследования, проведенные с применением изотопов . Изотопы незначительно различаются по атомному весу, и некоторые из них являются радиоактивными. Вещество, имеющее какой-либо радиоактивный изотоп элемента, вводят в растение и следят за превращением этого вещества.
Например:
при использовании углекислоты с меченым углеродом удалось уточнить вопрос о первых продуктах фотосинтеза; аналогичным путем удалось выяснить происхождение кислорода, выделяемого в этом процессе.Большую роль в понимании фотосинтеза сыграла квантовая теория света. Каждый успех в области химии и физики значительно продвигает вперед познание жизни.
Квантовая теория света
Современная физиология растений
Современная физиология растений представляет собой хорошо разработанную область знания, которая насчитывает немало блестящих открытий:
открытие фотосинтеза как основы углеродного питания растений, выяснение потребности растений в элементах зольного питания и азотистых веществах, изучение водного режима растений в различных климатических зонах, открытие симбиоза бобовых растений с бактериями, фиксирующими атмосферный азот,— вот тот далеко не полный перечень уже сделанного физиологией растений для развития научных основ растениеводства.
Основные направления изучения физиологии растений
Процесс дыхания растений
Принципиальным образом изменились за последние годы представления о процессе дыхания растений . На протяжении многих десятилетий сущность дыхания сводилась только к окислению органического вещества кислородом воздуха и освобождению энергии, содержащейся в окисляемом веществе.
Детальное изучение химизма дыхания показало, что в процессе дыхания образуются промежуточные соединения, которые могут быть использованы в процессах синтеза с участием выделенной при дыхании энергии. Вследствие этого дыхание занимает центральное место в комплексе процессов превращения веществ в живой клетке.
Растительная клетка
Устойчивость растений к неблагоприятным внешним условиям
Плодотворными должны быть признаны результаты исследований, проведенных в последние годы и в ряде других областей физиологии растений. Большое значение имеют работы по физиологии устойчивости растений к неблагоприятным внешним условиям .
Многолетние исследования Н. А. Максимова, И. И. Туманова, И. М. Васильева, Н. М. Сисакяна, П. А. Генкеля, Ф. Д. Сказкина и других ученых позволили не только вскрыть природу устойчивости растений к неблагоприятным внешним условиям (засухе, низким температурам, засолению почв), но и разработать на этой основе эффективные методы повышения морозостойкости, засухоустойчивости, устойчивости к засолению.
Роль корней в жизнедеятельности растений
Изменились и представления об общей роли корней в жизнедеятельности растений . На большом количестве фактов показано, что в тканях корня осуществляются разнообразные и весьма сложные биохимические превращения, в том числе синтез аминокислот, алкалоидов и многих других органических соединений (работы Д. Л. Сабинина, Н. Г. Потапова, А. Л. Курганова и А. А. Шмука).
Активаторы ферментов
Весьма существенно расширились представления о значении элементов минерального питания в обмене веществ растительного организма. Показано, что некоторые микроэлементы входят в состав активной группы ферментов и металлорганические соединения микроэлементов являются активаторами ферментов .
Регуляторы роста
Большим самостоятельным разделом физиологии растений является учение о ростовых веществах — регуляторах роста.
Рост корневой системы
Выявлены некоторые стороны физиологического действия ауксинов на обмен веществ растительного организма и на их роль в процессах корнеобразования.
Выделены гиббереллины и кинины, обладающие высокой физиологической активностью, и идет использование кининов в практике сельского хозяйства. Огромное значение имеет применение в больших концентрациях синтетических ростовых веществ для борьбы с сорной растительностью.