История развития физиологии растений

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. 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.