Зародження ботаніки
Як струнка система знань про рослини ботаніка оформилася до XVII-XVIII століть, хоча багато відомості про рослини були відомі і первісній людині, тому що життя його була пов'язана з корисними, головним чином харчовими, лікарськими й отруйними рослинами. Тексти, які можна в якійсь мірі вважати ботанічними, відомі з найдавніших пам'яток писемності Дворіччя (Шумер, Вавілон, Ассирія) і долини Нілу (Стародавній Єгипет). Ці тексти, так само як і легендарна китайська книга про травах «Бень цао», що відносяться до кінця 3-го тисячоліття до н. е.., представляли собою швидше твори з прикладної ботаніки, так як в основному містили відомості про харчові і лікарських рослинах.
Першими книгами, в яких рослини описувалися не тільки у зв'язку з їх корисністю, були твори грецьких вчених Аристотеля і особливо його учня Теофраста, який зробив першу в історії науки спробу класифікувати рослини, розділивши їх на дерева, чагарники, напівчагарники і трави; серед останніх він розрізняв багаторічники, дво-і однорічники. Теофраст був названий «батьком ботаніки» Він чітко уявляв собі будову квітки, зокрема положення зав'язі в ньому, і відмінності між сростнолепестние і свободнолепестнимі віночками. У його «Дослідженні про рослини» описано близько 480 рослин. Римський натураліст Пліній Старший у своїй «Природній історії» привів всі відомі його сучасникам відомості про природу, він згадав близько 1000 видів рослин, описавши їх досить точно.
Протягом приблизно 1500 років, з часу Теофраста і Плінія Старшого, накопичення знань про рослини йшло переважно поза Європою. В Індії в 1-му тисячолітті до н. е.. з'являється т. н. «Аюрведа» - «наука про життя», що включає опис багатьох лікарських рослин Індії. Коментарі та доповнення до «Аюрведе» зберігають у творах індійських лікарів Чарака (X-VIII ст. До н. Е..), Сушрута і Вадбака (VIII-VII ст. До н. Е..).
Арабська експансія в 2-й половині 1-го тисячоліття н. е.. значно розширила горизонти античності. Особливе значення мали праці таджицького вченого Ібн Сіни (Авіценни), описав у творі «Канон лікарської науки» безліч рослин, до того невідомих європейцям. Єдиним досягненням європейської науки в області ботаніки були праці німецького філософа і природознавця Альберта фон Больштедт (Альберт Великий), який встановив, зокрема, на підставі різниці в будові стебла відмінність між однодольних і дводольних рослинами.
Кінець середньовіччя
У період великих відкриттів значно зріс інтерес до рослин, поки в основному як джерела ліків, прянощів і нових харчових продуктів. З'являються (а незабаром і друкуються) «травники» з описом все зростаючого числа рослин, створюються перші «сухі сади» - гербарії, організовуються справжні ботанічні сади. Все це сприяло накопиченню нових фактів і створення перших загальних концепцій, головним чином в області класифікації рослин. Так, німецький ботанік О. Брунфельса розрізняє рослини «досконаліші», тобто несуть квіти, і «недосконалі», тобто позбавлені їх; італійський лікар і ботанік А. Чезальпіно (в латинській вимові цезальпінії), який опублікував найважливіше ботанічне твір епохи - книгу « Про рослинах », в передмові до неї зробив спробу класифікувати рослини, залучаючи на додаток до звичайного в той час поділу рослин на дерева, чагарники і трави також ознаки квіток, плодів і насіння. Швейцарський ботанік Йоганн Баугін (Жан Боен) у своїй «Загальної історії рослин», опублікованій (1650) після його смерті, описав близько 5000 рослин. Його братові Каспару Баугіну ботаніка зобов'язана створенням бінарної номенклатури, тобто найменуванням кожної рослини двома словами, з яких перше позначає родове назва, а друге - видове. Як відомо, такий порядок найменування рослин згодом був узаконений К. Ліннеєм і існує до цього дня.
XVI-XVII століття
Для цього періоду характерно не тільки розвиток систематики. Винахід мікроскопа призвело до відкриття клітинної будови рослин. Перші спостереження у цій галузі були зроблені англійським ученим Р. Гуком. Пізніше італієць М. Мальпігі і англієць Н. Грю заклали основи анатомії рослин. Голландець Я. Б. ван Гельмонт поставив перший досвід з фізіології рослин, виростивши гілку верби у бочці і встановивши, що майже 40-кратне збільшення її у вазі за 5 років не супроводжувалося скільки-небудь значним зменшенням ваги землі. Німецький ботанік Р. Камераріус вперше обгрунтував наявність статевого процесу у рослин.
У Росії в XV-XVII століттях перекладають з грецької, латинської та європейських мов і переписують (а пізніше друкують) описи лікарських рослин («травники», або, як їх тоді називали, «Вертоград»). Багато хто з них редагувалися з урахуванням місцевих умов, головним чином додавалися вказівки на місця зростання тих чи інших рослин (наприклад: «Зростає на Русі в Драгомілове»).
XVIII століття
Відкриття в різних областях ботаніки в XVIII ст., Розробка різних концепцій принесли свої плоди пізніше. Тим не менше це століття в основному може бути охарактеризоване як сторіччя ботанічної систематики і зв'язується головним чином з ім'ям шведського ботаніка К. Ліннея. Поклавши в основу своєї штучної системи будова квітки, Лінней розбив світ рослин на 24 класи. Система Ліннея не надовго пережила свого творця, проте значення її в історії Б. величезна. Вперше було показано, що кожна рослина може бути вміщено в якусь певну категорію відповідно до характерними для нього ознаками. Справді титанічна робота, виконана Ліннеєм, стала основою для всіх подальших досліджень у галузі систематики рослин. Молодші сучасники Ліннея - французи М. Адансон, Ж. Ламарк і особливо три брата де Жюссьє (Антуан, Бернар і Жозеф) та їх племінник Антуан Лоран, грунтуючись на роботах Ліннея (а також на роботах Д. Рея, К. Баугіна і Ж. Турнефор), розробили природні класифікації рослин, де в основу тих чи інших систематичних груп були покладені ознаки «рідності», під якими, втім, розумілася невизначена «природна близькість». Видатні натуралісти 18 ст. приділяли багато уваги загальних питань Б. Так, російський академік К. Ф. Вольф у своїй «Теорії генерації» (1759) показав шляхи формування органів рослин і перетворення одних органів до інших. Ці ідеї особливо займали німецького поета Й. В. Гете, що опублікував в 1790 книгу «Метаморфоз рослин», повну блискучих прозрінь. Наявність статі у рослин остаточно було встановлено німецькими ботаніками І. Кельрейтер, що отримали і ретельно вивчив міжвидові гібриди тютюну, гвоздики та інших рослин, а також досліджували способи їх запилення комахами, і К. шпренгелем, що опублікував книгу «Розкрита таємниця природи у будові і заплідненні квітів »(1793).
У XVIII ст. в Україні відбувалося інтенсивне розвиток наукових досліджень, зокрема у створеній Петром I Академії наук у Петербурзі. У її Кунсткамері почали вперше збирати ботанічні колекції. У 1714 був організований Аптекарський город - основа майбутнього Імператорського ботанічного саду і нинішнього Ботанічного інституту. Особливе значення для розвитку російської і світової Б. мали географічні експедиції АН, у яких брали участь ботаніки: С. П. Крашенинников, який опублікував «Опис землі Камчатки», І. Г. Гмелін - автор 4-томної «Флори Сибіру», однією з перших у світі «флор» настільки великої області. Цінні роботи про флору різних областей Росії разом з даними про корисні рослинах зібрані І. І. Лепьохін, М. Я. Озерецковскій, П. С. Паллас і К. Ф. ледебурит.
XIX-XX століття
XIX століття ознаменувався інтенсивним розвитком природознавства в цілому. Бурхливий розвиток одержали і всі галузі Б. Вирішальний вплив на систематику справила еволюційна теорія Ч. Дарвіна. Сприйнята більшістю ботаніків, теорія Дарвіна поставила перед ними завдання створення філогенетичної системи рослинного світу, яка відображала б послідовні етапи розвитку світу рослин. Перші системи 19 ст. швейцарських ботаніків О. П. Декандоля і його сина А. Декандоля, англійських ботаніків Дж. Бентама, У. Гукера та ін (з 1825 по 1845 було запропоновано близько 25 подібних систем класифікацій рослинного світу) ще не розглядали проблему походження одних груп рослин від інших, але прагнули до найбільшої «природності», тобто до з'єднання в групи рослин, найбільш схожих один з одним з найважливіших ознаками їх організації. Оперуючи з величезним числом рослин практично всіх континентів, ці системи (особливо Бентама і Гукера і, почасти, Декандоля) були настільки логічно побудовані, що дожили майже до наших днів (перша - у англійських і, почасти, у північноамериканських ботаніків, друга - у ботаніків країн французької мови). Тим не менш, майбутнє належало філогенетичний системам, перша з яких (опублікована в 1875) належить німецькому ботаніку А. В. Ейхлер. Найбільше ж поширення набула система, розроблена німецьким ботаніком А. Енглер, який спільно зі своїми співробітниками в 20-томному творі «Природні сімейства рослин» (1887-1911) довів систему рослин до роду, а іноді і до виду. Дослідження, проведені головним чином в 1-ій половині 20 ст., Показали, що більшість принципів, покладених Енглер в основу своєї системи, були помилковими, але його роботу не можна і недооцінювати. Противниками поглядів Енглера були американський ботанік Ч. Е. Бессі, німецький - Х. Галлір і англійська - Дж. Хатчінсон. Основні їхні розбіжності з Енглер ставилися до систематики покритонасінних (квіткових рослин), найбільш примітивної групою яких вони вважали многоплодніковие (типу магнолії), в той час як Енглер вихідною групою покритонасінних вважав однодольні, а серед дводольних - т. зв. сережкоцветние (типу верб і тополь); його супротивниками були і російські ботаніки Х. Я. Гобі, Б. М. Козо-Полянський, А. А. Гроссгейм та ін В останні роки спостерігається деяке одностайність в поглядах ботаніків на принципи побудови системи вищих рослин, широке визнання отримала система, розроблена радянським ботаніком А. Л. Тахтаджяном.
Не менша увага приділялася в XIX і на початку XX ст. і нижчих рослин. У результаті робіт мікологи Х. Г. Персона, який працював у Німеччині та Франції, шведського ліхенологія Е. Ахаріус, російських ботаніків Л. С. Ценковський, І. М. Горожанкіна, німецьких мікологів А. де Барі та О. Брефельда, російського мікологи М . С. Вороніна, радянського ботаніка А. А. Ячевским і багато ін були зібрані великі відомості про водорості, грибах, лишайниках, що дозволили не тільки побудувати їх раціональну класифікацію, але й оцінити їх значення в біосфері. Особливий розвиток отримала мікологія, головним чином у зв'язку зі значенням грибів в якості збудників хвороб с.-г. рослин. З цим пов'язано і виникнення фітопатології як особливої дисципліни.
Вивчення поширення рослин по земній кулі відноситься до XIX - початку XX ст. Основоположник географії рослин німецький натураліст А. Гумбольдт - автор ряду праць, з яких найбільшу увагу привернула книга «Про закономірності, які спостерігаються в поширенні рослин» (т. 1-2, 1816). Перша спроба описати рослинність земної кулі у зв'язку з умовами клімату була зроблена німецьким вченим А. Грізебаха в його праці «Рослинність земної кулі ...» (1872). Данська ботанік Е. Вармінг пов'язував поширення рослин з певними умовами існування, його книга «Екологічна географія рослин» (1896) заклала основи нової науки - екології рослин. Одночасно з цими роботами протягом всього 19 ст. сотні дослідників вели копітку роботу зі складання регіональних «флор». Серед найбільших видань такого роду - «Флора Сходу» Е. Буасьє в 5 тт. (1867-88) і «Флора Британської Індії» Дж. Гукера в 7 тт. (1875-97). Найбільш капітальна праця в цій області - «Флора СРСР» в 30 тт. (1934-64), видана Ботанічним інститутом АН СРСР під редакцією В. Л. Комарова та Б. К. Шишкіна. Рослинний світ майже всіх областей земної кулі описаний у відповідних інструкціях, головним чином регіональних «флорах». Величезне значення для світової науки має вчення М. І. Вавилова про центри походження культурних рослин і географічних закономірності у розподілі їх спадкових ознак (1926-27). У своїх працях Вавілов вперше представив картину еволюції форм культурних рослин в нечисленних первинних осередках їх походження. В результаті організованих їм експедицій зібрано цінний фонд світових рослинних ресурсів, що склав багатющу колекцію рослин, що зберігається у Всесоюзному інституті рослинництва.
Вивчення систематики величезного числа рослин з усіх областей земної кулі стимулювало розвиток робіт в галузі морфології рослин. Одним з перших морфологів 19 ст. був англійський ботанік Р. Броун, що показав, що голонасінні відрізняються від покритонасінних голим семезачатком, який пояснив природу квітки у злаків і виконав ще ряд робіт з морфології. Роботи Броуна з ембріології були продовжені італійським вченим Дж. Б. Амічі, французьким ботаніком А. Броньяр і особливо німецьким вченим В. Гофмейстером, який описав процес запліднення у рослин. Класичні роботи Гофмейстера були продовжені його співвітчизником Е. Страсбургером і російськими вченими І. М. Горожанкін, В. І. Бєляєвим і С. Г. Навашиним. Горожанкін вперше довів, що ядра з пилкової трубки проникають в яйцеклітину. Бєляєв передбачив існування у голонасінних рухливих сперматозоїдів, які незабаром були відкриті японськими ботаніками С. Хіразе у гінкго і С. Ікено у саговники. Після робіт російського ембріолога С. Г. Навашина, який відкрив подвійне запліднення, період становлення ембріології рослин як самостійної дисципліни було практично завершено.
Анатомія рослин, початок якої було закладено ще в 17 ст., Стала розвиватися особливо інтенсивно з середини 19 ст. Її успіхи пов'язані з іменами німецьких ботаніків Х. Моля, К. Саніо, що дали вперше відомості про мікроскопічну будову тіла вищих рослин. До середини 19 ст. в анатомії рослин намітилися два напрямки, з яких одне в основному цікавилося проблемами будови рослин з їх систематичним положенням і еволюцією структур, у той час як інше більше уваги приділяло фізіологічного та екологічному значенням тих чи інших тканин рослини. У числі діячів першого напряму - французи Ф. Е. ван Тігем, Ж. вагомо і німець Г. Золередер - автор зведення «Систематична анатомія дводольних» (1899). Американець Е. Джефрі в книзі «Анатомія деревних рослин» (1917) спробував дати загальну картину еволюції анатомічних структур у всіх вищих рослин. Його учні Е. Сіннотт, А. Імс і особливо І. У. Бейлі створили концепцію про еволюцію структури у вищих рослин, добре ув'язану з уявленнями Ч. Е. Бессі, Х. Галліра і Дж. Хатчінсона. Серед анатомів другого напрямку - німецькі ботаніки С. Швенденер, Г. Габерландт, радянські анатоми В. Ф. Раздорскій і В. Г. Александров.
Роботи в галузі екології та географії рослин, а також запити лісівництва та луговеденія призвели в кінці 19 ст. до виділення особливої області Б., отримала в СРСР назву геоботаніки, або фітоценології. Російська і радянська школа геоботаніків була створена працями С. І. Коржинський, І. К. Пачоського, Г. І. Тан-Фильев, Г. Ф. Морозова, В. В. Альохіна, Л. Г. Раменського, А. П. Шеннікова і особливо В. Н. Сукачова. Гостра необхідність у господарському освоєнні величезних просторів СРСР призвела до того, що проблеми геоботаніки з'явилися одними з найбільш нагальних. Тому геоботаніки - найбільш численний загін радянських ботаніків.
Північноамериканська (Ф. Клементс) і європейська (Ж. Браун-Бланке, Е. Рюбель, А. Тенслі) школи фітоценології розвивалися кожна своїм шляхом і тільки останнім часом спостерігається деяке зближення точок зору радянських і північноамериканських дослідників.
Наука про викопні рослини - палеоботаніки, зародження якої можна віднести до 18 ст. (І. шейхцерія, Швейцарія), неухильно розвивалася в 19 і 20 ст. У 19 ст. працями дослідників, які працювали на всіх континентах, були не тільки описані десятки тисяч рослинних залишків з усіх товщ осадових відкладень, але й створена досить струнка система нині вимерлих рослин, яка повязана з їх сучасними нащадками. У вивчення викопних рослин, знайдених на території СРСР, великий внесок зробили М. Д. Залеський, І. В. Палібін і А. Н. Криштофович.
Характерні риси сучасного етапу розвитку Б. - стирання граней між окремими її галузями та їх інтеграція. Так, в систематиці рослин для характеристики окремих таксонів все ширше застосовують цитологічні, анатомічні, ембріологічні та біохімічні методи. Методи біохімії та фізіології беруться на озброєння екологами та геоботаніки, в результаті чого виникає комплексна наука про фізіологію рослинного співтовариства, поява якої передбачали ще в 20-х рр.. 20 в. російський вчений В. В. Альохін та шведський вчений Е. Дю рье і яку зазвичай називають ценофізіологіей. Все більше усвідомлюється необхідність враховувати в геоботанічних та екологічних дослідженнях роль мікроорганізмів - водоростей, грибів, бактерій і актиноміцетів; фахівці відповідного профілю все частіше працюють у контакті з геоботаніки і екологами. Це призводить до розширення поля діяльності фікологов, бактеріологів і мікологів, що вивчають питання, що їх організми у природній обстановці.
Набагато ширше застосовується експеримент у тих областях Б., де раніше панувало спостереження. Значного поширення набули роботи в області експериментальної систематики та геоботаніки. У морфології рослин, крім звичайних експериментальних впливів, широко використовується метод культури тканин, ізольованих від впливу організму як цілого.
Розробка нових методів дослідження, заснованих на досягненнях фізики і хімії, дозволила вирішувати завдання, недоступні раніше. Так, в результаті використання електронного мікроскопа, роздільна сила якого в порівнянні з іншими оптичними приладами зросла в сотні разів, було виявлено багато нові деталі будови рослинної клітини, що з успіхом використовується не тільки в анатомії, а й у систематиці рослин. Методи хроматографії, цитофотометрії і ряд ін дозволяють проводити хімічні аналізи з небаченою раніше швидкістю і точністю на мікроскопічних об'єктах, що застосовується практично у всіх областях Б. Досягнення молекулярної біології в якійсь мірі сприяли виділенню фізіології і біохімії рослин із загальної Б. Разом з тим ці досягнення, які в майбутньому дозволять розкрити молекулярні основи онтогенезу і філогенезу рослин, відкривають нові горизонти в області систематики і морфології рослин. У наших знаннях ще є великий пробіл щодо тих механізмів, які, керуючи єдиним для всіх клітин даної особини (або навіть виду) генетичним кодом, призводять до разючих відмінностей між клітинами різних тканин.
Одночасно увагу ботаніків все більше займають ботанічні проблеми в масштабі всієї нашої планети. Питання продуктивності фітоценозів, їх впливу на водний і газовий режим планети, проблеми кругообігу речовин, балансу енергії та речовини вирішуються на основі спостережень, здійснюваних за допомогою дуже точних і все більш вдосконалюваних приладів з автоматичним управлінням. Глобальне вплив людства на природу, яке ведеться іноді без точного обліку можливих наслідків, робить ці роботи ботаніків життєво важливими для долі цивілізації.
Провідні ботанічні установи, міжнародні організації, періодична преса. Організація наукових досліджень в області Б. в СРСР визначається цілою системою ботанічних установ, що знаходяться у віданні АН СРСР; Академій наук союзних республік; кафедр ботаніки університетів, педагогічних, фармацевтичних та с.-г. вищих навчальних закладів; ботанічних садів різного відомчого підпорядкування; галузевих спеціалізованих (науково-дослідних) інститутів, а також діючої в СРСР мережі заповідників. Провідними центрами по окремих галузях Б. є інститути АН СРСР: Ботанічний інститут ім. В. Л. Комарова (Ленінград), інститут фізіології рослин ім. К. А. Тімірязєва (Москва), інститут біохімії ім. А. Н. Баха (Москва), Інститут загальної генетики, а також ботанічні сади. Ботанічні установи є у філіях АН СРСР і республіканських Академіях наук. Багато питань Б. вивчає ряд установ у Сибірському відділенні АН СРСР. Культурні рослини вивчаються у Всесоюзному інституті рослинництва ім. М. І. Вавилова (Ленінград) і в ряді його відділень і опорних пунктів.
Крім того, є спеціалізовані інститути: кормів (Москва), субтропічних культур і зелених насаджень (Азербайджан), захисту рослин (Ленінград), Всесоюзний науково-дослідний інститут лікарських рослин (Москва) та ін Ботанічні установи оснащені спеціалізованими лабораторіями, дослідними станціями та експериментальними базами. У деяких з них є гербарії.
Радянські ботаніки об'єднуються Всесоюзним ботанічним товариством (з численними його відділеннями), Московським товариством випробувачів природи, Географічним суспільством Союзу РСР і ін При Відділенні загальної біології АН СРСР функціонують наукові проблемні поради по вивченню флори і рослинності, по біогеоценологиі, а також інтродукції та акліматизації рослин . У СРСР видаються «Ботанічний журнал СРСР» (з 1916), журнали «Фізіологія рослин» (з 1954), «Рослинні ресурси» (з 1965), «Мікологія та фітопатологія» (з 1967), а також численні монографії, довідники, керівництва та статті з різних розділів Б. Радянські ботаніки беруть участь у роботі багатьох зарубіжних товариств, журналів, а також конференцій, симпозіумів та з'їздів.