История развития физиологии растений и ее методы

Физиология растений сначала развивалась как составная часть ботаники. Превращение ее в самостоятельную науку относят к 1800 г., когда швейцарским аббатом Жан Сенебье была написана первая книга о жизни растения, названная им «Физиология растений». Отсюда и пошло и название самой науки. Физиология растений как экспериментальная наука возникает в 17-18вв (Мальпиги, Гэйлс, Пристли, Ингенгуз и другие).

Исторически первым методом физиологии растений было наблюдение в естественных и искусственных условиях.

Но главный метод – эксперимент – первый опыт был поставлен еще в 1600 г. Голландцем Яном Ван Гельмонтом. Эксперименты проводят в естественных и искусственных условиях. Растения для этого часто выращивают специально в полевых условиях или в теплицах, оранжереях. В 1837 г. француз Жан Батист Буссенго разработал метод выращивания растений в специальных сосудах, заполненных почвой, песком или водой, в которые добавляли разные вещества – этот метод получил название вегетационного. Он помог узнать какие изменения производят растения во внешней среде: поглощают или выделяют воду, какие газы берут из воздуха и какие соли из почвы.

Исторический метод – изучение процесса во времени. Был предложен Климентом Аркадьевичем Тимирязевым. Только исторические причины помогут объяснить, почему клетки должны быть насыщены водой, почему корни растут в почве, почему одни растения цветут когда длинный день, а другие – когда короткий. Физиология растений должна рассматривать жизнь как результат длительного исторического развития и опираться на эволюционное учение. В настоящее время исторический метод предполагает изучение жизни во всех временных параметрах - не только в миллионах и тысячах лет, в месяцах, но и в сутках, часах, минутах, секундах.

Возникнув как наука, о питании растений, физиология растений бурно развивалась в разных направлениях. К основным этапам ее развития в 19 в. относятся - открытие фотосинтеза (Ж. Сенебье, Н.Т. Соссюр, Ж.Бюссенго, Ю. Сакс, А.С. Фаминцын, К.А. Тимирязев), выяснением значения листьев и корней как органов питания, установлением необходимости минеральных веществ для поддержания жизни, разработка теории минерального питания растений, обнаружением у растений дыхания, сходного с дыханием животных (Н.Т. Соссюр, Ж.Б. Буссенго, В.И. Палладин), начало изучения поступления, передвижения и выделения воды и растворенных веществ (Т. Найт), изучением раздражимости, движений растений и роста.

20 в. характеризуется интеграцией физиологии растений с другими науками, в том числе и в используемых методах: первый из них - электронная микроскопия – детальное установление органелл. Дифференциальное центрифугирование – применили для выделения органелл. Хроматография, изотопный метод, спектроскопия ПЦР разновидности также используются в физиологии растений. С помощью таких методов можно изучать процессы на молекулярном уровне. Успешному изучению физиологических процессов способствовало создание фитотронов – станций искусственного климата, где можно выращивать растения в контролируемых и регулируемых условиях освещенности, температуры и влажности. Первый фитотрон был построен в 1949 г. при Калифорнийском технологическом институте, в Москве в институте физиологии растений -1957г. Использование современных методов биохимии и биофизики позволило физиологам не ограничиваться только описанием внешних проявлений физиологических процессов и их исходных и конечных продуктов, а вскрыть механизмы обмена веществ, лежащие в основе фотосинтеза, питания растений, дыхания, транспорта веществ и других процессов.

Работы ученых по изучению минерального питания, открытие фитогормонов позволило создать метод культуры изолированных клеток и тканей – выращивание в изолированных из организма клеток в стерильных условиях на искусственной питательной среде in vitro.

Основоположником российской физиологии является Андрей Сергеевич Фаминцын – организатор Петербургской школы физиологов растений, первый академик по физиологии растений в РАН. Организатором Московской школы физиологов растений стал К.А. Тимирязев. Достижения физиологии растений в СССР связаны с трудами Сергея Павловича Костычева – биохимия растений, экологическая физиология, Алексея Николаевича Баха и В.И. Палладина – дыхание растений, Н.А. Максимова – экологическая физиология, Д.А. Сабинина – минеральное питание, физиология роста и развития растений, А.Л. Курсанова – транспорт ассимилятов, интеграция функциональных систем в растительном организме, А.А. Ничипоровича – теория фотосинтетической продуктивности растений, М.Х. Чайлахяна – гормональная теория онтогенеза, регуляция цветения, Р.Г. Бутенко – морофогенез в культуре изолированных клеток и тканей.