История происхождения семейства двудольных растений

История ботаники

Человечество стало изучать растения давно. Уже неандертальцы различали ядовитые и лекарственные растения, знали какие растения можно употреблять в пищу. Однако, как наука ботаника зародилась благодаря ученым Древней Греции. "Отцом ботаники" считают древнегреческого ученого и естествоиспытателя Теофраста. В его труде "Естественная история растений&quo

t; было описано около 480 видов растений. Его интересовало не только их прикладное значение, но он также исследовал строение органов растений, некоторые стороны их физиологии, распространение. Теофраст сделал первую в истории науки попытку классифицировать растения, разделив их на деревья, кустарники, полукустарники и травы. Интенсивно ботаника начала развиваться в эпоху Возрождения (XVI-XVII века), когда значительно возрос интерес к растениям, как источнику лекарств, пряностей и новых пищевых продуктов. Из разных стран мира хлынул поток новых неизвестных науке растений. Так в XV-XVI веке в Европу были ввезены из Южной Америки картофель, кукуруза, табак, подсолнечник, помидоры, с Ближнего Востока - копра, из Индии - мандарины и т.д. В это период стали появляться "травники" с описанием всё возрастающего числа растений, начали создаваться первые "сухие сады" - гербарии, а также организовываться настоящие ботанические сады. В России первые ботанические сады, так называемые "аптекарские огороды" были созданы в конце XVII начале XVIII века. К середине XVIII века накопилось множество описаний растений, поэтому возникал необходимость привести их в систему. Основателем систематики считают Карла Линнея. Он ввел в науку основные принципы систематики (представление о виде, бинарная номенклатура, принцип иерархии таксонов), которые существуют и по сей день. Для этого периода характерно не только развитие систематики. Изобретение микроскопа привело к открытию клеточного строения растений. Первые наблюдения в этой области были сделаны Робертом Гуком, которому принадлежит термин "клетка". Позднее итальянец Марчелло Мальпиги и англичанин Николай Грю заложили основы анатомии растений. Голландец Ян ван Гельмонт поставил первый опыт по физиологии растений. Немецкий ботаник Р. Камерариус впервые обосновал наличие полового процесса у растений.

Однако следует отметить, что, несмотря на это, еще немногим более 100 лет назад ботаника относилась в основном к медицине и ею занимались главным образом врачи. Как самостоятельная отрасль наук она определилась только в XVIII веке. На сегодняшний день ботаника представляет собой сложную систему научных дисциплин, каждая из которых имеет свои задачи и свои собственные методы исследования.

Рей, Джон (Ray, John) (1627-1705), английский биолог, один из основоположников систематики растений как науки. Родился 29 ноября 1627 в Блэк-Нотли (графство Эссекс). В 1648 окончил Тринити-колледж Кембриджского университета. Преподавал там же математику и гуманитарные науки. В 1660 опубликовал труд Флора Кембриджа (Flora of Cambridge) - первый систематический каталог растений данного региона. Под влиянием своего близкого друга Ф. Уиллоби заинтересовался зоологией.

В 1660 Рей был возведен в духовный сан. В 1662 он отказался от поста в университете; давал частные уроки, жил как домашний капеллан у друзей. В это же время совершал поездки по Англии, Уэльсу, южной части Шотландии, а в 1663-1666 предпринял путешествие по Европе с целью изучения ее флоры и фауны. В 1667 был принят в члены Лондонского королевского общества и приступил вместе с Уиллоби к реализации задуманного ими плана систематизации всей природы. После безвременной кончины Уиллоби в 1672 продолжил работу один и в 1682 предложил новую систему классификации растений, в которой ввел понятие вид, в основном совпадающее с современным. Это был первый шаг к созданию естественной системы классификации растений. В своем трехтомном труде История растений (Historia generalis plantarum, 1686-1704) Рей описал и классифицировал 18 600 видов, основываясь на внешних признаках - форме и строении цветка, листьев, корней, плодов. Ввел понятие однодольных и двудольных растений. В 1693 в книге Систематический обзор происхождения четвероногих и змей (Synopsis methodica animalium quadrupedum et serpentini generis) дал свою классификацию животных. Большое влияние на современников Рея оказал его труд Мудрость Бога, проявившаяся в Его творениях (The Wisdom of God Manifested in the Works of Creation, 1691), в котором приводились свидетельства существования некоего замысла в мире природы. Эта работа неоднократно переиздавалась, а изложенные в ней факты считались весомыми аргументами в пользу существования Творца. Кроме того, в ней впервые ботаника была представлена не просто как некая система классификации растений, но и как наука о их происхождении, эволюции и особенностях.

Семейства двудольных растений появлялись строго по графику.

Флоэма липы. Фото с сайта http://sols. unlv.edu

Семейства двудольных растений можно разделить на три группы по строению концевых участков проводящих пучков (мелких жилок в листьях). Сопоставив эту классификацию с данными по времени появления семейств в палеонтологической летописи, ученые обнаружили, что все семейства первой группы появились в мелу, второй - в палеогене, третьей - в неогене. Столь строгих, абсолютных закономерностей в ископаемой летописи до сих пор никому не удавалось обнаружить. Строение жилок связано с адаптацией к определенным климатическим условиям, и последовательность появления семейств двудольных хорошо согласуется с данными по глобальным изменениям климата.

Три типа маленьких жилок

Свыше 30 лет ученые занимаются изучением так называемой терминальной флоэмы двудольных растений. Флоэма, или луб - это проводящая ткань растений, которая служит для транспортировки питательных веществ, образующихся в ходе фотосинтеза, из листьев в другие части растения. Терминальная флоэма - это флоэма концевых участков проводящих пучков, самых маленьких жилок в листьях.

Именно здесь, в кончиках жилок, происходит "загрузка" флоэмы, то есть транспортировка питательных веществ из фотосинтезирующих тканей листа в ситовидные трубки (так называются проводящие сосуды флоэмы). В начале 1970-х годов ботаники из Королевского Университета в Белфасте и Ю.В. Гамалей с коллегами из БИНа обнаружили, что в терминальной флоэме двудольных встречаются два контрастных типа так называемых клеток-спутников, играющих ключевую роль в загрузке флоэмы.

В соответствии с этим было выделено два типа терминальной флоэмы: симпластный (флоэма загружается при помощи системы межклеточных цитоплазматических мостиков - плазмодесм) и апопластный (питательные вещества транспортируются через клеточные мембраны с большими затратами энергии).

Симпластный тип характерен в основном для деревьев, апопластный - для трав, но есть и немало исключений.

Позже был выделен третий тип - анцестральный, то есть предковый, неспециализированный, самый примитивный. Анцестральный тип может эволюционировать в одном из двух альтернативных направлений - либо в сторону симпластного, либо в сторону апопластного типа.

 Скачать реферат