ФИЗИОЛО́ГИЯ РАСТЕ́НИЙ

ФИЗИОЛО́ГИЯ РАСТЕ́НИЙ, нау­ка, изу­чаю­щая про­цес­сы жиз­не­дея­тель­но­сти рас­ти­тель­но­го ор­га­низ­ма. Объ­ек­том Ф. р. яв­ля­ют­ся фо­то­тро­фы, на­хо­дя­щие­ся на раз­ных уров­нях ор­га­ни­за­ции: циа­но­бак­те­рии, во­до­рос­ли, выс­шие спо­ро­вые и се­мен­ные рас­те­ния. В ос­но­ве Ф. р. ле­жит изу­че­ние их функ­ций, ус­та­нов­ле­ние вза­им­ной свя­зи функ­ций и их за­ви­си­мо­сти от внеш­них и внутр. фак­то­ров. В Ф. р. вы­де­ля­ют раз­де­лы: фи­зио­ло­гия клет­ки, фо­то­син­тез, ды­ха­ние, вод­ный об­мен, ми­не­раль­ное (кор­не­вое) пи­та­ние, транс­порт ве­ществ, рост и дви­же­ние рас­те­ний, раз­ви­тие, ус­той­чи­вость и адап­та­ция рас­те­ний к ус­ло­ви­ям сре­ды.

Ф. р. воз­ник­ла как часть бо­та­ни­ки в 17 в. На­ча­ло экс­пе­рим. Ф. р. по­ло­же­но опы­та­ми Я. Б. ван Гель­мон­та по пи­та­нию рас­те­ний. Тер­мин поя­вил­ся в 18 в. по­сле на­пи­са­ния швейц. бо­та­ни­ком Ж. Се­не­бье пер­вой кни­ги о жиз­ни рас­те­ний, на­зван­ной им «Фи­зио­ло­гия рас­те­ний». Осн. на­прав­ле­ния раз­ви­тия Ф. р. в 19 в. свя­за­ны с изу­че­ни­ем от­кры­то­го в кон. 18 в. фо­то­син­те­за (ра­бо­ты Се­не­бье, Н. Т. де Сос­сю­ра, Ж. Б. Бус­сен­го, К. А. Ти­ми­ря­зе­ва и др.), вы­яс­не­ни­ем зна­че­ния ли­сть­ев и кор­ней как ор­га­нов пи­та­ния; ус­та­нов­ле­ни­ем не­об­хо­ди­мо­сти для под­дер­жа­ния жиз­ни ми­нер. ве­ществ (Сос­сюр, Бус­сен­го, нем. бо­та­ник Ю. Сакс, Ю. Ли­бих); об­на­ру­же­ни­ем у рас­те­ний ды­ха­ния, сход­но­го с ды­ха­ни­ем жи­вот­ных (Сос­сюр, Бус­сен­го, В. Пфеф­фер, В. И. Пал­ла­дин); на­ча­лом изу­че­ния об­ме­на ве­ществ и энер­гии (А. С. Фа­мин­цын). Ос­но­во­по­лож­ни­ка­ми Ф. р. в Рос­сии счи­та­ют­ся Фа­мин­цын и Ти­ми­ря­зев, обос­но­вав­ший кос­мич. роль зе­лё­ных рас­те­ний.

В 20 в. раз­вер­ну­лись ис­сле­до­ва­ния по эко­ло­гич. (С. П. Кос­ты­чев) и ча­ст­ной Ф. р. Ус­пеш­но­му изу­че­нию фи­зио­ло­гич. про­цес­сов спо­соб­ст­во­ва­ло соз­да­ние фи­то­тро­нов (Ф. В. Вент), в ко­то­рых рас­те­ния вы­ра­щи­ва­лись в ре­гу­ли­руе­мых ус­ло­ви­ях ос­ве­щён­но­сти, темп-ры и влаж­но­сти. Гл. за­да­ча Ф. р. в этот пе­ри­од – управ­ле­ние рас­тит. ор­га­низ­ма­ми для по­вы­ше­ния их про­дук­тив­но­сти. Ис­сле­до­ва­лись ме­ха­низ­мы фо­то­син­те­за (М. С. Цвет, О. Вар­бург, англ. фи­зио­лог Ф. Блэк­ман, Р. Виль­штет­тер, М. Кал­вин, А. А. Ни­чи­по­ро­вич и др.), ды­ха­ния (Вар­бург, А. Н. Бах, Пал­ла­дин, Кос­ты­чев, Х. А. Кребс), пи­та­ния, в пер­вую оче­редь азот­но­го (Д. Н. Пря­ниш­ни­ков, Д. А. Са­би­нин), транс­пор­та во­ды и ве­ществ (Са­би­нин, А. Л. Кур­са­нов), изу­ча­лись фи­то­гор­мо­ны, раз­ви­тие рас­те­ний (Вент, сов. учё­ный Н. Г. Хо­лод­ный, амер. фи­зио­ло­ги У. У. Гар­нер и Г. А. Ал­лард, М. Х. Чай­ла­хян и др.), их адап­та­ции к не­бла­го­при­ят­ным ус­ло­ви­ям (Н. А. Мак­си­мов, рос. учё­ный П. А. Ген­кель), фи­зио­ло­гия рас­тит. клет­ки (сов. ис­сле­до­ва­тель­ни­ца Р. Г. Бу­тен­ко).

Зна­чи­тель­но рас­ши­ри­лись воз­мож­но­сти ис­сле­до­ва­ний бла­го­да­ря ис­поль­зо­ва­нию элек­трон­ной мик­ро­ско­пии, ра­дио­ав­то­гра­фии, хро­ма­то­гра­фии, элек­тро­фо­ре­за, спек­тро­ско­пии, ульт­ра­цен­три­фу­ги­ро­ва­ния, ме­то­да куль­ту­ры кле­ток и тка­ней и др. Ис­сле­до­ва­ния про­цес­сов, иду­щих в клет­ках на мо­ле­ку­ляр­ном уров­не, по­зво­ли­ли об­на­ру­жить све­то­вую и тем­но­вую фа­зы фо­то­син­те­за, изу­чить хи­мизм и энер­ге­ти­ку про­цес­са ды­ха­ния, по­сту­п­ле­ние во­ды в клет­ки, её транс­порт по рас­те­нию и вы­де­ле­ние. Бы­ли ус­та­нов­ле­ны не­об­хо­ди­мые эле­мен­ты ми­нер. пи­та­ния и их роль в жиз­ни рас­те­ния, изу­че­ны азот­ный, фос­фор­ный и сер­ный об­мен, ус­та­нов­ле­ны осн. за­ко­но­мер­но­сти рос­та, вы­де­ле­ны и изу­че­ны фи­то­гор­мо­ны (Ф. В. Вент, Н. Г. Хо­лод­ный, М. Х. Чай­ла­хян), об­на­ру­же­на за­ви­си­мость раз­ви­тия рас­те­ния от све­та (фо­то­пе­рио­дизм), темп-ры (тер­мо­пе­рио­дизм, яро­ви­за­ция), воз­рас­та. Пред­ло­же­на ком­плекс­ная тео­рия фо­то­син­те­тич. про­дук­тив­но­сти (А. А. Ни­чи­по­ро­вич), гор­мо­наль­ная тео­рия ре­гу­ля­ции цве­те­ния и др. про­цес­сов у рас­те­ний (Чай­ла­хян), за­ло­же­ны ос­но­вы фи­зио­ло­гии за­су­хо- и мо­ро­зо­устой­чи­во­сти (Н. А. Мак­си­мов), рос­та и раз­ви­тия рас­те­ний (Д. А. Са­би­нин), ин­те­гра­ции функ­цио­наль­ных сис­тем в рас­те­нии, транс­пор­та ас­си­ми­ля­тов (А. Л. Кур­са­нов).

На­чи­ная с 1930–60-х гг. зна­чит. ме­сто уде­ля­ет­ся эко­ло­гич. про­бле­мам, свя­зан­ным с по­вы­ше­ни­ем ус­той­чи­во­сти рас­те­ний к пром. за­гряз­не­нию почв и ат­мо­сфе­ры, за­су­хе, за­со­лён­но­сти и УФ-об­лу­че­нию.

На­ря­ду с глу­бо­ким изу­че­ни­ем тео­ре­тич. про­блем, важ­ное ме­сто от­во­дит­ся по­ис­ку наи­бо­лее пол­но­го ис­поль­зо­ва­ния рас­те­ния­ми сол­неч­ной энер­гии, СО₂, во­ды и эле­мен­тов ми­нер. пи­та­ния в це­лях по­вы­ше­ния уро­жая и ка­че­ст­ва с.-х. про­дук­ции. Изу­че­ние ре­гу­ля­то­ров рос­та и раз­ви­тия рас­те­ний соз­да­ёт пред­по­сыл­ки для ис­кусств. син­те­за фи­зио­ло­ги­че­ски ак­тив­ных ве­ществ, по­зво­ляю­щих вли­ять на уро­жай и за­щи­щать рас­те­ния от вре­ди­те­лей. Боль­шой ин­те­рес вы­зы­ва­ют во­про­сы са­мо­ре­гу­ля­ции рас­те­ни­ем разл. про­цес­сов на уров­не клет­ки. Ис­поль­зо­ва­ние совр. фи­зи­ко-хи­мич. и ге­не­тич. ме­то­дов по­зво­ля­ет улуч­шать пи­тат. цен­ность рас­тит. ма­сел из сои и рап­са, бел­ков не­ко­то­рых зер­но­бо­бо­вых куль­тур и кар­то­фе­ля с по­вы­шен­ным со­дер­жа­ни­ем в них не­за­ме­ни­мых ами­но­кис­лот, «за­став­лять» рас­те­ния про­из­во­дить со­вер­шен­но но­вые, нуж­ные че­ло­ве­ку ве­ще­ст­ва и т. д.