Физиология растений

Физиология растений — это наука о процессах, происходящих в растительном организме. Задача физиологии растений заключается в раскрытии сущности этих процессов для того, чтобы научиться рационально использовать их. К.А. Тимирязев писал: «Физиолог не может довольствоваться пассивной ролью наблюдателя, как экспериментатор, он является деятелем, управляющим природой». В этом определении заложена целая программа действия для каждого физиолога. Из него видно, что, с одной стороны, физиология растений — это теоретическая наука, которая опирается на последние достижения физики, химии, молекулярной биологии, с другой стороны, эта наука имеет большое практическое значение для земледелия. К.А. Тимирязев писал: «Физиология растений — это научная основа земледелия». Таким образом, в задачи физиологии растений входят раскрытие сущности процессов, протекающих в растительном организме, установление их взаимной связи, изменение под влиянием среды, механизмов их регуляции, физиологические изыскания и обоснование приемов, направленных на повышение продуктивности сельскохозяйственных культур.
Физиология растений заниматься исследованием процессов, происходящих в организмах на различных уровнях организации: биоценотическом, организменном, органном, клеточном, субклеточном, молекулярном и даже субмолекулярном. При изучении физиологических процессов на каждом уровне надо постоянно иметь в виду, что как в клетке, так и в организме в целом все процессы тесно взаимосвязаны. Перестроение любого процесса отражается на всей жизнедеятельности организма. Вместе с тем любой физиологический процесс вынужден рассматриваться как итог долгой эволюции, в течение которой сложилась способность растений к адаптации, приспособлению к изменяющимся условиям среды. Этот путь исследования, в последнее время широко применяемый биологами, привел к развитию молекулярной биологии — раскрытию наследственного кода, механизма биосинтеза белка, основных закономерностей поглощения и использования квантов света в процессе фотосинтеза и т. д. Однако для того чтобы понять закономерности физиологических процессов, протекающих в целом организме, этот подход недостаточен. На основании имеющихся достижений в настоящее время применяют иной путь — переход от изучения более простого к все более сложному уровню организации. В самом общем виде именно этот подход позволяет проследить развитие отдельных физиологических процессов в целом растительном организме на основе следующей общей схемы: ДНК — РНК — белок — фермент — биохимическая реакция — физиологический процесс — свойство клетки — свойство органа — свойство организма. На всех уровнях указанной схемы процессы регулируются. За последние 10 лет большое влияние на физиологию растений оказали достижения молекулярной биологии и генетики. Именно благодаря этому получили новую интерпретацию процессы поступления воды и питательных веществ, вопросы адаптации растений, механизм действия фитогормонов, их роль в росте и развитии. Сейчас фитогормонам, подобно гормонам животных организмов, отводится важнейшее значение как в регуляции различных физиологических процессов, так и в приспособлении к условиям внешней среды. На основе изучения процессов гормонального влияния разработаны многочисленные приемы применения синтетических регуляторов роста в растениеводстве. Отечественная школа физиологии растений всегда обращала внимание на управление растительными организмами с целью повышения их продуктивности. В настоящее время эта проблема стоит во всем мире чрезвычайно остро. Важно охранять природу и одновременно поднять общую продуктивность биосферы. Особенно важным является то, о чем писал еще К.А. Тимирязев,— повысить коэффициент использования солнечной энергии в процессе фотосинтеза.

Все более широкое применение принципов, открытых при молекулярно-биологических исследованиях, в изучении процессов на уровне целого растения и растительных сообществ, позволяет подойти к управлению ростом и развитием, а следовательно, и продуктивностью растительных организмов. Изучение физиологии растений имеет большое значение для учителя. Оно поможет ему на уроках дать правильное представление о жизни растительного организма, о его огромной роли в жизни нашей планеты. Вместе с тем именно физиология растений способствует привитию учащимся любовь к экспериментальной опытнической работе. Достижения молекулярной биологии и генетики позволили по новому подойти к пониманию многих физиологических процессов. Поэтому при подготовке рукописи были пересмотрены вопросы о способах реализации генетической информации, дано представление о восприятии и трансдукции химических и физических сигналов. Это дало возможность уточнить механизм действия фитогормонов, а также особенности их взаимодействия. В настоящем издании получили широкое освещение результаты исследований, -проведенные на модифицированных растениях (мутантах и трансгенных культурах). Это позволило уточнить структуру и функцию ряда белков-ферментов (АТФ-синтаза и др.), роль транспортных белков в поступлении воды и ионов, особенности биосинтеза гормонов. Прослеживая этапы развития физиологии растений, можно увидеть, что физиологические функции, которые столетие назад всего-навсего только описывались, в данное время досконально изучены на биохимическом и молекулярном уровнях: значение органоидов, энергетика, ассимиляция С02, многие участки обмена веществ, механизмы регуляции и наследственности. В этих процессах основную роль играет взаимодействие клеточек между собой.
В последние годы изменения климата, загрязнение природной среды заставили обратить особое внимание на механизмы адаптации растений к неблагоприятным условиям обитания. В связи с этим изложение соответствующего раздела было переработано. Все вопросы об устойчивости растений объединены в одной главе. Подробно объяснено, что такое стресс, неспецифические и специфические изменения, рассмотрены особенности адаптации организмов к различным стрессорам. Показано значение образования стрессовых белков, приведены примеры идентификации генов, определяющих устойчивость. Введено понятие об особенностях образования и физиологического влияния активных форм кислорода, а также о способах защиты и функционировании антиоксидантной системы.
Источник: Физиология растений