Ботаника - одна из первых биологических наук, которая своими корнями уходит в глубокую древность и возникновение которой было связано с насущными практическими потребностями человека (использование растений в пищу, для изготовления одежды, для лечения, распознавания полезных и ядовитых растений, выращивания отдельных растений в культуре). Все дальнейшее развитие ботаники происходило прежде всего под влиянием практических запросов общества.
Практические знания людей об окружающих их растения известны с незапамятных времен. Еще до возникновения ботаники как науки люди умели различать растения, распознавать их полезные и вредные свойства, группировать растения по определенным признакам. Много разнообразных и полезных сведений о растениях было накоплено первобытными людьми, а затем в древних государствах Индии, Египта, Передней Азии и Китая, владели письменностью. Выведены человеком культурные растения известны еще со времен каменного века. Происхождение некоторых из них совершенно загадочным, поскольку близких к ним форм в естественной флоре не существует. Ботаника как наука сформировалась примерно 2300 лет назад. Основоположниками ботаники были древние мыслители - Аристотель и Теофраст (или Феофраст), которые жили в IV веке до нашей эры. Ботанические труды Аристотеля сохранились и потому отцом ботаники считают Теофраста. Он оставил несколько книг, специально посвященные растениям. В частности, в своей 9-томной труда "Естественная история растений" ученый описал и систематизировал около 600 видов растений. Важное значение для развития ботаники и особенно такого ее раздела, как анатомии растений, имело изобретение светового микроскопа (впервые самый микроскоп сконструировали голландские братья Янсен, потом его усовершенствовал и использовал в биологических исследованиях их соотечественник А. Левенгук). С помощью микроскопа в 1665 году английский ученый Р. Гук открыл клетки, несколько позже итальянский биолог М. Мальпиги и английский биолог Н. Грю ввели понятие "ткани" и предложили их простейшие классификации. В 1781 году Ф. Фонтан впервые увидел ядро и зарисовал его, и лишь в 1833 году Р. Броун установил, что ядро является важным и обязательным компонентом клетки. В 1839 году чешский ученый Я. Пуркинье открыл цитоплазму, а Ф. Дюжарден обобщил сведения о ней. Позже в клетке были открыты крахмальные зерна, кристаллические включения, хлоропласты. В 1838-1839 годах немецкие ученые Т. Шванн и М. Шлейден сформулировали основные положения клеточной теории. Во второй половине XIX века русский ученый И. Чистяков описал деление ядра, а И. Герасимов исследовал физиологическую роль ядра в клетке. Благодаря трудам И. Чистякова, В. Флемминга, Е. Страсбургером было открыто явление деления клеток, что позволило немецкому ученому Р. Вирхов дополнить клеточную теорию важным положением о том, что каждая новая клетка возникает из предыдущей. В 1931 году благодаря открытию Е. Руска и М. Кнолль впервые использовался электронную микроскопию для биологических исследований. Это способствовало развитию цитологии и дало возможность изучать тонкую структуру клетки. По развитию физиологии растений, то еще в ХVII веке английский ученый Геллс и голландский ученый Я.Б. Ван Гельмонт, исследуя минеральное питание растений и перемещения веществ по их стебле, заложили основы экспериментальной физиологии растений. Изучению процессов минерального питания растений посвятили свои исследования такие ученые, как Ж.Б. Буссенго, Ю. Либих, Ю. Сакс. Изучением процессов фотосинтеза в растениях занимались такие ученые, как И. Ингенгауз, Д. Пристли, Ж. Сенебье, Н. Соссюр. Как наука, физиология растений окончательно оформляется только на конец XVIII века. В начале ХХ века русский ученый К. Тимирязев много сделал для изучения процессов фотосинтеза.
Систематика - это наука, изучающая многообразие организмов на Земле, их классификацию и эволюционные взаимоотношения.
Основная ботаническая дисциплина — систематика растений — разделяет многообразие растительного мира на соподчинённые друг другу естественные группы — таксоны
(классификация), устанавливает рациональную систему их наименований (номенклатура) и выясняет родственные (эволюционные) взаимоотношения между ними (филогения). В прошлом систематика основывалась на внешних морфологических признаках растений и их географическом распространении, теперь же систематики широко используют также признаки внутреннего строения растений, особенности строения растительных клеток, их хромосомного аппарата, а также химический состав и экологические особенности растений. Установление видового состава растений (флоры) какой-либо определенной территории обычно называется флористикой, выявление областей распространения (ареалов) отдельных видов, родов и семейств — хорологией (фитохорологией). Изучение древесных и кустарниковых растений выделяют в особую дисциплину — дендрологию.
В своем развитии систематика растений прошла три этапа.
I этап. "Искусственная" систематика
Искусственность классификации состояла в том, что она основывалась на небольшом количестве случайно взятых признаков. В результате, в одной группе могли оказаться совершенно не родственные друг другу организмы. Наибольшего расцвета искусственная систематика достигла в середине 18 века (система Карла Линнея).
Карл Линней (Linnaeus) родился (23.05.1707 в г. Росхульд (Швеция) в семье деревенского пастора.
II этап. Морфологическая систематика
На первое место вышли морфологические признаки растительных организмов. На этом этапе можно говорить о возникновении первой "естественной" системы растений, которая была создана в 1789 году. На самом деле, такая система не являлась естественной в строгом смысле этого слова, поскольку она объединяла виды, имеющие схожие морфологические признаки, но не всегда имеющие единое происхождение. Эта система была построена как бы поперек эволюции, хотя и предвосхитила многие положения современной эволюционной систематики.
В тесной связи с систематикой находится морфология растений, изучающая форму растений в процессе индивидуального (онтогенез) и исторического (филогенез) развития. В узком смысле морфология изучает внешнюю форму растений и их частей, в более широком — включает анатомию растений, изучающую их внутреннее строение, эмбриологию, исследующую образование и развитие зародыша, и цитологию, изучающую строение растительной клетки. Некоторые разделы морфологии растений выделяют в особые дисциплины в связи с их прикладным или теоретическим значением: органографию — описание частей и органов растений, палинологию — изучение пыльцы и спор растений, карпологию — описание и классификация плодов, тератологию — изучение аномалий и уродств (терат) в строении растений. Различают сравнительную, эволюционную, экологическую морфологию растений
III этап. Филогенетическая (эволюционная) систематика
Классификация основывается не только на общих морфологических или анатомических признаках растений, но и учитывает особенности и общность происхождения растительных видов.
С развитием морфологии растений искусственная систематика растений уступила свое место «естественной», основанной на совокупности признаков. Первая «естественная система» была создана в 1789 г. Однако «естественная систематика» не была еще естественной в современном смысле, так как она не была еще эволюционной. Авторы естественных систем продолжали верить в постоянство видов. В естественных системах растения объединялись на основании «сродства», или «родства», под которым понималось, однако, не родство по происхождению, а лишь внешнее и часто поверхностное сходство. В естественных системах соединяются такие растения, которые обнаруживают наибольшее внешнее сходство между собой. В результате естественная систематика часто объединяла аналогичные эволюционные стадии или сходные верхушки разных филогенетических ветвей, т. е. она строила свои рубежи поперек течения эволюции. Тем не менее, многие построения естественной систематики предвосхитили выводы эволюционной систематики.
После торжества эволюционной идеи в биологии естественная систематика стала постепенно уступать свое место эволюционной, или филогенетической, систематике. Начался новый этап в ее развитии. Употреблявшийся и ранее термин «родство» получил новое значение, и перед систематикой возникли новые цели. Основной задачей систематики является теперь построение такой системы классификации, которая отражала бы родственные, т. е. эволюционные, взаимоотношения между организмами.
Современная систематика развивается в тесной связи с другими биологическими науками и широко пользуется как их фактическим материалом и идеями, так и методами исследования, в том числе экспериментальными.
