Ботаника

Ботаника, наука о растениях, одно из подразделений биологии, науки о живых существах, обнимает собою ряд дисциплин, рассматривающих растения с различных точек зрения.

1) Морфология, или органология изучает внешнюю форму растений, их внутреннее строение и историю развития. В первом случае она стремится свести все разнообразие растительных форм к нескольким простейшим типам, проследить их связь между собой, установить общие законы изменений растительных форм и перехода одних форм в другие и носит также название органографии. Во втором случае, изучая внутреннее строение растений, преимущественно путем микроскопического анализа, - она ставит себе целью выяснить законы построения организма растений из клеток и тканей и называется анатомией или гистологией растений. Не довольствуясь изучением растительных форм, так сказать, in statu, морфология исследует растение во всех периодах его жизни, начиная с момента его возникновения и до самой смерти, стремится проследить все изменения, которым растение подвергалось в течение своей жизни, их характер, условия возникновения, установить общие законы этих изменений, и в этом случае получает название эмбриологии растений.

2) Физиология растений ставить себе целью полное и всестороннее ознакомление со всеми жизненными явлениями, происходящими в растениях, стремится разложить эти явления на более простые и свести их к законам физики и химии. Она изучает поэтому питание, рост и размножение растений, влияние на них различных физических сил, света, тепла, силы тяжести, стремится постичь молекулярные процессы, совершающиеся в клеточках, и пролить, таким образом, свет на таинственную загадку жизни путем исследования более простых, чем у животных, жизненных процессов. Если морфология является главным образом описательной наукой, то физиология растений представляет науку по преимуществу экспериментальную, добывающую свои выводы опытным путем. Однако, в настоящее время и морфология растений для своих целей начинает широко пользоваться опытом, и таким образом сколько-нибудь резкой границы между обеими науками провести нельзя. Как на отрасли физиологии растений, можно указать на «патологию растений», изучающую болезни растений, и «тератологию» - науку об уродливостях у растений, оказывающую большие услуги другим отделам ботаники. В сравнительно недавнее время стали выделять, под именем биологии растений, обширную область ботаники, изучающую явления наследственности, изменчивости, приспособления к условиям жизни, взаимоотношения и жизненные группировки растений, распределение их по земной поверхности в зависимости от внешних условий, их отношение к животному миру, - одним словом, явления, в особенности затронутые работами Дарвина. Морфология и физиология, не останавливаясь в частности ни на одной группе растений, но заимствуя примеры и характерные признаки безразлично из всего растительного царства, составляют с этой точки зрения общую ботанику.

3) Систематика растений (частная ботаника) является наукой описательной. Она изучает и описывает растения, как живущие в настоящее время (собственно систематика растений), так и вымершие (палеонтология растений), отыскивает признаки сходства и различий растений между собой и таким путем доходит до распределения растений на группы все более и более обширные. Соединяя сходственные растения в виды, роды, семейства, порядки, классы и полагая в основание принципы эволюционной теории, выводящей все разнообразие растительных форм из изменения и совершенствования первоначальных простейших организмов, систематика растений стремится построить такую «естественную систему» растений, которая вполне показывала бы генетическую связь различных растительных групп между собой. Для этой цели она особенно широко пользуется палеонтологическими, морфологическими и эмбриологическими исследованиями. Все указанные дисциплины охватывают чистую, или научную ботанику, задающуюся исключительно научными целями. На ее выводах и исследованиях строится так называемая прикладная ботаника, ставящая себе те или другие практические цели. Таковы, например, медицинская, или фармацевтическая ботаника, изучающая лекарственные и ядовитые растения, сельскохозяйственная ботаника, изучающая условия жизни растений, имеющих значение в сельскохозяйственной практике, плодоводство, техническая ботаника, цветоводство и пр.

История ботаники. Жизненные потребности рано привели человека к знакомству со многими видами растений и их свойств, о чем уже говорится в древнейших сочинениях (библия, песни Гомера, Сакунтала). Древние индусы и египтяне, без сомнения, обладали значительными ботаническими познаниями, но они должны считаться потерянными для развития современной нам ботаники. Исходной точкой современной описательной ботаники являются сочинения, приписываемые Гиппократу (460-377 до Рождества Христова), где перечисляются 236 медицинских растений, далее сочинения Аристотеля (384-322 до Рождества Христова), представлявшие большую ценность, но, к сожалению, утерянные, и, наконец, книги Теофраста (390-286 до Рождества Христова), где главное внимание обращается на практическое применение растений, говорится о способах размножения растений, влиянии почвы и климата на растения и пр. Сочинения Плиния Старшего по ботанике (I в. по Рождеству Христову) носят скорее литературный, чем научный характер и, вместе с многочисленными заимствованиями и личными наблюдениями, содержат много небылиц. Более важным представляется сочинение Диоскорида (I век по Рождеству Христову) «Materia medica», содержащее перечень около 600 видов растений, но без их описания. Таким образом, древние века дали очень мало в области ботаники. Средние века, «время сна и летаргии, эпоха отсутствия оригинальной мысли» (Whewell), дали еще менее для развития ботаники, хотя были попытки писать энциклопедии растений по Плинию и Диоскориду, обильно снабженные вымыслами и сказками. Только в эпоху возрождения древние оригинальные сочинения, особенно сочинения Диоскорида, дали заметный толчок развитию науки, что отразилось на стремлении к большему знакомству с местной флорой. Следующий затем период, начиная с эпохи открытия новых стран вплоть до начала XIX ст., можно назвать периодом увлечения описательной ботаники. Медики, путешественники и проч. бросились определять, описывать, классифицировать растения, появились так называемые «гербарии» или «травники», и число известных растений быстро увеличивалось. Потребовалась масса труда, чтобы привести в порядок и систему этот обширный материал. Более серьезные попытки исполнить эту работу принадлежат Каспару Богину и Цезальпину (XVI ст.); последний, положив в основу системы различие в плодах и семенах, распределил в группы все известные ему растения и первый наметил основы бинарной номенклатуры, честь открытия которой обыкновенно всецело приписывается Линнею. По их следам шел Турнефор (1656-1708); он насчитывал уже около 10 000 растений и принял за основание своей системы растений строение венчика. Полную реформу в описательной ботанике произвел только великий шведский натуралист Линней (1700-1778), окончательно установивший более рациональную номенклатуру, по которой каждое растение получило родовое и видовое название. Вместе с тем Линней, положив в основу числовое отношение тычинок и столбиков пестика, составил новую систему растений. Конечно, она была очень искусственна, но давала возможность познакомиться с большим числом форм растений и поэтому получила громадное распространение. Для естественной системы растений тогда было еще недостаточно фактов. Открытие микроскопа повело к более точному изучению внутреннего строения растений, и первыми работниками в этом направлении являются Мальпиги (1628-1694), открывший ячеистое строение растений, Грю (1628-1671) и Левенгук. Успех Линнеевской системы на время отвлек внимание ботаников от этой части науки, и только во второй половине XVIII столетия возвысил голос против одностороннего направления, стремившегося только определять и классифицировать растения, русский академик Каспар Фридрих Вольф, указавший на важность изучения внутреннего строения растений (1759). В конце XVIII ст. является ряд ученых: Гедвиг, Мирбель, Амичи, Мольденгавер, Тревиран, Рудольфи и др., которые с успехом принялись за решение многих вопросов анатомии растений. В то же время сделало большой шаг вперед разрешение физиологических задач, но первые успехи в этом направлении принадлежат не ботаникам, а физикам и медикам, именно Kaмерариусу (конец XVII в.), который экспериментально доказал существование полов у растений, и особенно Гэльсу (1667-1761), который впервые стал рассматривать физиологические явления с точки зрения физики, - например, в вопросе о движении соков в растениях, и может считаться основателем физиологии растений. XVIII век дал ряд замечательных физиологических работ. Пристлей (1733-1804), Ингенгуз (1730-1799), Сенебье (1742-1809) и Соссюр (1767-1845) изучили газовый обмен в растениях и выяснили значение света для питания и роста растений, Найт (1758-1838) дал блестящее объяснение явлению геотропизма. В XIX в. ботаника сделала большие успехи, чем за все предшествующее время. Выдающимися по своей важности работами Ал. Гумбольдта, после его знаменитого путешествия в Южную Америку, в самом начале века создается новая отрасль ботаники, география растений, зародыши которой, правда, уже намечаются у Турнефора, Форскаля и др. Трудами Скау, Ал. Декандоля, Друде, Гризебаха, Шимпера она достигает в течение XIX ст. широкого развития. Начало XIX в. характеризуется сильной борьбой против односторонности Линнеевского направления, делаются попытки перейти от простого описания и классифицирования к сравнительно-анатомическому изучению, к пониманию связи между различными органами растения, от статики перейти к динамике, и крупный шаг вперед делает Гете своим учением о метаморфозе листа и частей цветка. Работы Роб. Брауна вносят новую струю в изучение морфологии растений: он подверг более обстоятельному исследованию внутреннее строение растений, открыл клеточное ядро и занялся изучением развития и строения органов оплодотворения у покрытосеменных и голосеменных. Эти работы составили эпоху в науке и выдвинули вперед значение истории развития растений для понимания многих вопросов органографии и систематики. В то же время Шлейден и Шванн устанавливают факт чрезвычайной важности, что клеточка представляет элементарный орган всего живого, Гуго фон Моль (1805-1872) производит морфологический анализ понятия о клеточке и определяет значение протоплазмы, Нэгели (1817-1894) предпринимает изучение развития клеток, строения и роста клеточной оболочки и пр. Эти работы проложили путь многочисленным исследователям, из которых отметим Шахта, Унгера, Гартига, Сакса, Гофмейера, Принсгейма, Страсбургера; их трудами, между прочим, выяснены были процесс деления клеток и сложные превращения ядра, весьма сходные с теми, которые замечаются в клетке животной. Идея расположения растений в порядке усложнения организации, как зародыш естественной системы растений, затронутая работами Жюссье (1774-1836), Декандоля (1778-1841) и Р. Брауна, начинает выступать все более и более. Классические исследования Гофмейстера по истории развития разных групп растений, начиная с мхов и кончая покрытосеменными, устанавливают связь между всеми этими группами и кладут прочный фундамент для восприятия эволюционной теории, выдвинутой гениальными работами Дарвина. Идея генетической, кровной связи между растениями доказана была Гофмейстером с принудительной убедительностью и в дальнейшем получила полное подтверждение в палеонтологии и исследованиях над процессом оплодотворения у высших растений (Икено и Гиразе, Тиньяр, Уеббер, Навашин и др.). Исследования, произведенные над низшими растительными организмами, открывают совершенно новый, крайне интересный мир и дают необыкновенно важные результаты. Изучение грибов, особенно паразитических (Тюлан, де-Бари, Брефельд, Воронин), обнаруживает весьма сложную сеть их взаимоотношений с другими растениями, а также животными, устанавливает их связь с водорослями, а изучение последних (Принсгейм, Тюре, Бортольд, Горожанкин и др.) приводит к установлению переходных форм между животным и растительным миром. Знакомство с самыми мелкими организмами, бактериями, начатое еще Левенгуком (1683), продолженное Мюллером (в XVIII ст.) и Эренбергом (1838), далеко двинулось вперед благодаря гениальным исследованиям Пастера, произвело полный переворот в медицине и выросло в крайне важную и обширную отрасль науки, бактериологию (Р. Кох, Кон, Нэгели и мн. др.). Физиология растений, положив в основу законы сохранения материи и энергии, сделала в XIX ст. громадный шаг вперед в разъяснении вопросов о превращении вещества и энергии в растениях. Таким образом, открытием эндосмоза и экзосмоза был заложен фундамент для физического объяснения явлений питания (Дютроше), было установлено значение минеральных веществ для растений (Буссенго, Либих), введен метод искусственных культур, позволивший вполне выяснить условия питания растений (Буссенго, Кноп, Гельригель), изучена роль хлорофилла, как собирателя солнечной энергии, в процессе разложения углекислоты (Фреми, Тимирязев и др.), выяснено было мировое значение растения, как посредника между живой и неживой природой, между солнцем и жизнью, произведен ряд замечательных исследований по ассимиляции азота растениями и о роли бактерий в этом процессе (Буссенго, Шлезинг, Мюнц, Гельригель, Вильфарт, Виноградский) и положены основы рациональной агрономии. Более глубокие исследования над явлениями брожения, гниения и жизненных отправлений клеток познакомили с целым рядом ферментов, работой которых в настоящее время и стараются объяснить все сложные явления, происходящие в живой клетке. Все, что теперь известно в этом отношении, позволяет прийти к тому заключению, что жизненные процессы - это в сущности, процессы чисто химические, и такие, например, процессы, как брожение, признававшиеся раньше за присущие исключительно живой клетке, удается воспроизводить и в мертвой материи (Бюхнер). В конце XIX в. зарождается экспериментальная, опытная морфология, которая в руках таких ученых, как Клебс и др., быстро дает целый ряд ценных фактов относительно влияния внешних агентов (давления, света, влажности и пр.) на изменение формы растений и даже намечает возможность лепить по произволу эти формы.

Литература. По истории ботаники: Визнер, «Биология растений» (последняя глава) и проф. Тимирязев, «Основные черты истории развития биологии в XIX ст.». По теоретической ботанике: Варминг, «Систематика растений»; Страсбургер, Нолль, Шенк и Шимпер, «Учебник ботаники» (в конце весьма подробный перечень литературы по отделам ботаники); Ван-Тигем, «Общая ботаника»; Бородин, «Анатомия растений»; его же, «Процесс оплодотворения в растительном царстве»; Палладин, «Физиология растений»; его же, «Анатомия растений»; Тимирязев, «Жизнь растения»; его же, «Насущные задачи современного естествознания»; Кернер, «Жизнь растений».

М. Нечаев.