Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Ист и метод биол Курс лекц 2012.doc
Скачиваний:
305
Добавлен:
26.03.2016
Размер:
1.2 Mб
Скачать

2. Достижения в области физиологии растений

Успехи были достигнуты в изучении химических свойств про­стых и сложных веществ, открытие кислорода (К. Шееле, Д. При­стли), познание состава воды, углекислого газа и ряда органических веществ (А. Лавуазье), а также открытие закона постоянства материи («вечности веществ») (А. Лавуазье и М.В. Ломоносов). Эти достижения оказали положительное влияние на изучение жизнедеятельности рас­тений в XVIII в.

Открытия в области химии привели к конкретизации роли растений в круговороте веществ в природе, а также к появлению сомнений о водном питании растений и постепенному пониманию роли воздуха в этом явлении (С. Гейлс, Ш. Боннэ). В трудах М.В. Ломоносова (1763) четко была сформулирована мысль об участии листьев в воздуш­ном питании растений, указано, что «растения черпают материал, необходимый для своей организации из воздуха...». Однако эти мысли остались не замеченными современниками, возможно, ввиду их умозрительности.

В этом направлении стали появляться и экспериментальные подтверждения. Так, английский химик Джозеф Пристли (1774) обнаружил, что мыши под стеклянным колпаком не гибнут от удушья, если вместе с ними по­местить зеленое растение. Однако наблюдение Дж. Пристли было встречено критически в связи с тем, что растения как и жи­вотные способны портить воздух (Карл Шееле).

Спор удалось разре­шить голландскому медику Яну Ингенгаузу (1730 - 1799), который обнаружил у овощей способность очищать воздух на свету и ухудшать его в тени и ночью. Свои наблюдения Я. Ингенгауз подытожил так: «растения днем энергично отдают окружающему их воздуху кислород (или жизненный воздух), а ночью или в ка­ком-нибудь темном месте выделяют угольную кислоту». Он же установил значение зелёной окраски растений для фотосинтеза.

Окончательную ясность в данный вопрос внес швейцарский ботаник Жан Сенебье (1742—1809) в своем труде «Физико-хими­ческие мемуары о влиянии солнечного света на изменение тел трех царств природы и особенно царства растений» (1782). Классиче­ский опыт Ж. Сенебье сводился к учету числа пузырьков воздуха, выделяемых на поверхность листьев при погружении их в воду на свету. Оказалось, что с повышением концентрации углекислоты в воде выделение кислорода листьями пропорционально возрастает. При этом он допускал, что выделяемый кислород представляет со­бой продукт распада углекислоты. Это положение было отвергнуто лишь в 40-х годах XX в. Однако он в опыте четко про­демонстрировал положительное влияние света на очищение воздуха только при наличии в среде СО2. Поглощение последнего растения­ми на свету он назвал «углеродным питанием». Несколько позже Ж. Сенебье (1800) впервые определяет предмет и задачи физиоло­гии растений как самостоятельной науки.

Уже в начале XIX в. швейцарец Никола Соссюр (1804) окончательно прямыми экспериментами показал, что при дыхании растениями поглощается кислород и выделяется СО2. Такой процесс происходит только на свету.

Французский химик Антуан Лавуазье (1743 – 1794) обнаружил сходство процессов дыхания животных и горения, выражающееся в поглощении кислорода и выделении СО2 , что доказывало общность физиологических процессов у растений и животных и единство их происхождения. Указанный вывод получает дальнейшее развитие в работах исследователей XIX в.

Заметим, что естество­знание здесь многим обязано трагической личности А. Лавуазье, гильотинированного в мае 1794 г. решением суда Французской ре­волюции по ложному обвинению в финансовых махинациях. Его же решением он был реабилитирован в 1796 г. Потеря А. Лавуазье для науки оказалась невосполнимой, хотя «палачу довольно было мгно­вения, чтобы отрубить ему голову» (Ж.Л. Лагранж).

В XVIII в. было продолжено изучение пола и размножения растений, вопросов, поставленных еще исследователями предыду­щих эпох (Я. Бобарт, Р. Камерариус). На изучение пола растений оказали влияние труды К. Линнея и его наблюдения над опылени­ем растений, за что он был удостоен даже премии Петербургской Академии наук.

Однако наибольшего успеха достиг работавший в Германии и России Йозеф Готлиб Кельрейтер (1733—1806), который, проведя гибридизацию с 50 видами растений, получил множе­ство гибридов, промежуточных между исходными родительскими парами. Такие же результаты он получил при реципрокных скрещиваниях. Й. Кельрейтер пришел к выводу, что потомство у рас­тений получается только при участии мужского и женского «семени». Механизм же процесса оплодотворения был раскрыт значи­тельно позже.

Его работы интересны и в смысле подхода к явле­ниям наследственности. Он обратил внимание на мощность гибри­дов первого поколения — «растительных мулов» и яв­ление расщепления гибридов в последующих поколениях; впервые использовал анализирующее скрещивание. Говоря о слабых сторонах работ Кельрейтера, следует обратить внимание на следующие моменты: он (как и Аристотель) придерживался мнения об оплодотворении как о смешении двух семенных жидко­стей, недооценивал перекрестное опыление у растений, считая са­моопыление основным в их жизни.

В понимании роли перекрест­ного опыления значительный вклад принадлежит немецкому бота­нику Христиану Шпренгелю (1750 – 1816). На примере изучения более 400 видов растений он объяс­нил особенности строения, окраски и аромата цветков результатом их приспособления к опылению насекомыми, показал, что самоопыление не может быть основным способом воспроизведения растений, так как у многих растений наблюдается разрыв в сроках созревания тычинок и пес­тика (дихогамия).

Русский агроном Андрей Тимофеевич Болотов (1738 -1833) описал сущность половых различий у растений и роль перекрёстного опыления, подметил явление дихогамии у яблони, оценил значение перекрёстного опыления для повышения биологической мощности потомства. Несколько позднее, в 1799 г., это же отметил английский учёный Т.Найт, писавший о «стимулирующем эффекте скрещивания».