Достижения в изучении живой природы в XV—XVII вв.
К середине XV в., с распадом феодального общества и зарождением новых капиталистических производственных отношений, происходят заметные изменения в подходах при изучении природы. Возникает класс буржуазии, заинтересованный в развитии городов и промышленности. Для последней требовалось много сырья. Для его поиска были организованы многочисленные экспедиции. Потребности экономики и культуры, появление городского уклада жизни способствовали открытию университетов, развитию в них науки, возникновению европейского книгопечатания (в Китае же наборное книгопечатание датируется XI веком).
Во второй половине XV в. совершаются великие географические открытия: Америки (Х.Колумб), морского пути в Индию (Васко да Гама), Южной Америки (А.Веспуччи). Сырьё с новых континентов завозится в Европу, изучается новая для Европы флора и фауна. Завозятся и туземные растения для культивирования.
1. Создание экспериментального естествознания в эпоху Возрождения
Эпоха Возрождения (Ренессанс) началась в Италии с начала XIV в., завершилась в последней четверти XVI в. (в Англии, Испании – в первом десятилетии XVII в.).
Одной из позитивных характеристик буржуазии было стремление к развитию науки и освобождению ее от церкви, возврата научной мысли к лучшим традициям античности. Буржуазия призывала естествоиспытателей к непосредственному изучению явлений природы, отказу от схоластики Средневековья.
Все это сказалось на организации научных экспедиций и центров, учебных заведений. Были открыты интернациональные университеты в Болонье (1158), Париже (1150), Риме (1303), Кембридже (1257), где изучали философию, естествознание, медицину и т.д.
Эпоха Возрождения известна как «величайший прогрессивный переворот из всех пережитых до того времени человечеством» (Ф.Энгельс) или «эпоха пробуждения самосознания духа» (Г.Гегель). Она вывела на арену гигантов мысли и искусства (А.Данте, Ф.Петрарка, Дж.Боккаччо, Рафаэль, Леонардо да Винчи и др.), бросивших вызов «позорному и испорченному свету». С этого периода начинается история книгопечатания (1465), способствовавшая распространению науки и идей гуманизма благодаря возможности быстрого размножения прогрессивных произведений античного мира и современников.
В естественнонаучном плане в этот период велика роль Леонардо да Винчи (1452—1519), предвестника новой эпохи, избравшего своим девизом учиться у природы как у «верной учительницы высших интеллектов». Его интересы касались изучения кристаллов, растений, животных и человека, а также истории Земли для познания «происхождения многочисленных созданий природы». Он как ученый и художник оставил прекрасные зарисовки и труды по анатомии человека, занимаясь вскрытием трупов, описал строение крыла птицы и особенности их полета. Во всех своих поисках он стремился доказать роль опыта в знаниях, использовал математические методы, создавал проекты различных оригинальных устройств и аппаратов для движения, полета и т.д.).
Он блестяще продолжил традиции Аристотеля в области описательной и сравнительной анатомии, открыл щитовидную железу, воздушные камеры в лобной и челюстной костях, описал распределение в теле взрослого человека вен, нервов, мускул, строение сердца, а также изменения в них под влиянием движений. Его «Трактат по анатомии» содержит данные о возрастных изменениях в организме человека, начиная с момента зачатия, наблюдения в области эмбриологии, физиологии и биомеханики человека.
Сравнивая особенности организации разных наземных животных, Леонардо да Винчи обнаружил наличие у них сходных «членов, отличающихся друг от друга лишь длиной и толщиной». Эти различия он связывал с выполняемыми функциями у разных животных (рука человека, крыло летучей мыши, нога лошади, тигра и т.д.). Критерием высшего совершенства считал наличие «наибольшего количества и наибольшего разнообразия свойств», т.е., выражаясь современным языком, степень дифференциации.
Леонардо да Винчи преуспел и в описании, и в зарисовках растений: форм их жилкования, цветков, тычинок и лепестков, подчеркивал наличие многообразия форм и структур растений. При этом замечал, что у растений, как все в природе, соответствует закону «дивной необходимости», в подтверждение чего обращал внимание на число колец в древесине, связь между диаметром ствола и ветвей дерева, порядок расположения ветвей на стволе, листьев на ветвях и т.д. Подобные наблюдения оказались значимы для последующего развития морфологии растений. В своих трудах Леонардо да Винчи обращал внимание на роль света, влажности, состава почвы, движения корней, побегов и листьев в жизни растений.
Биологические интересы Леонардо да Винчи были так разносторонни, что мы считаем его труды основанием истории современной биологии. Может быть, эта разносторонность и помешала ему достичь великих успехов в какой-либо области науки (Вазари).
Глубина его дарований и наблюдений и ныне восхищает историков науки. Его труды около 400 лет оставались неопубликованными, и поэтому трудно оценить их реальное влияние на последующее развитие науки. Несмотря на это, его исследования в области описательной и сравнительной анатомии подготовили почву для развития биологии в последующих столетиях, а сформулированная им большая часть проблем стала предметом изучения во многих областях биологии.
В XV—XVII вв. выдающиеся деятели эпохи Возрождения (Э.Роттердамский, Т.Мюнцер и др.) выступили против церкви за идеи гуманизма, а ученые (Д.Бруно, Ф.Бэкон, Н.Коперник, Р.Декарт, Г.Галилей и др.) своими фундаментальными исследованиями в естествознании нанесли удар по схоластике средневековья. Серьёзный прорыв был достигнут и в изучении живой природы.
2. Успехи в области ботаники, систематики и физиологии растений
Период XV—XVII вв. в развитии биологии рассматривается как метафизический, идёт накопление большого объема материала, но рассматривается он с теологических и телеологических позиций.
Именно с XV в. начинается описание флоры в разных странах Европы.
Германский флористИероним Бок (1498—1554) в своих травниках дал подробное описание 567 растений и их рисунки, сведения о времени цветения растений, их распространении и характере местообитания. И.Бок разделил растения на дикорастущие с душистыми цветами, клевер, злаки, кормовые, деревья и кустарники. Леонард Фукс (1501—1566) в книге «История растений» дал описание более 400 видов.
Голландский учёный Карл Клюзиус (1525—1609) распространил картофель в Европе и описал его как ботаник. В его трудах выражен вид как группа близкородственных форм.
«Отцы ботаники» (Брунфелс, Бок, Фукс) составили многотомные травникис описаниями и зарисовками растений, они играли роль лечебных каталогов. В этом отношении наибольший интерес представляет книга Отто Брунфелса (1488 - 1534) «Живые изображения растений». Он также впервые составил «Флору Германии».
Велики заслуги шведских ботаников, братьев Баугинов. Иоганн Баугин (1541—1613) в книге «Естественная история растений» описал 4000 видов. Его брат Каспар Баугин(1560—1624) по результатам путешествия по Центральной Европе дает описание около 6000 видов растений, В своих описаниях он положил конец неразберихе в названиях растений, имевшихся у разных авторов. Он строго разграничивал понятия «рода и вида», предложив четырехчленные названия растений вплоть до разновидностей. В этом смысле его работы содержат зачатки бинарной номенклатуры. Его стремление оценивать степень сходства видов по комплексу признаков можно рассматривать как попытку построить естественную систему растений. Виды растений К.Баугин располагал по признакам сходства в 12 групп или классов.
Андреа Чезальпино (1512—1605) известен как морфолог и систематик, предложивший объективные диагностические признакидля определения растений, опираясь на особенности строения плодов, цветков и семян. В этом он опередил К.Линнея. Вслед за Аристотелем А. Чезальпино рассматривал растения как несовершенных животных. Питание и размножение он относил к основным функциям растений, которые соответственно связывал с деятельностью корней и семян. Семена же рассматривал как вместилище души растений.
По диагностическим признакам А. Чезальпино выявил степень родства в пределах деревьев, кустарников и трав (семенные), водорослей, мхов и папоротников (бессемянные). Среди указанных групп растений далее им выделяются одно- и двусеменные виды с голыми и покрытыми семенами. Он различал отделы, роды и виды растений. Хотя его система во многом оставалась искусственной, он первым навел порядок в ботаническом материале, уже тогда ставшем плохо обозримым. Каждый орган он рассматривал с учетом числа, положения и формы. Он пытался понять питание растений, но не дошел до понимания роли листьев в этом процессе.
Иоахим Юнг (1587—1657) в начале XVII в. закладывает основы морфологии и органографии растений, что имело значение для последующей систематизации видов, он предложил комплекс диагностических признаков, внешних и внутренних, с учётом гомологии органов. И.Юнг подробно описал различные формы стебля, расположения ветвей и листьев, многообразие форм листьев, соцветий (колос, кисть, зонтик и т.д.).
Джон Рей (1627—1705) отличался разносторонностью интересов, описал множество растений, опираясь на идеи И. Юнга. Он делил растения на 31 группу, давая видам четырехчленную классификацию, четко выделяя понятия «род», «вид» и классы. Классы располагал в порядке усложнения. В работе «История растений» Дж. Рей в качестве диагностических признаков на первый план ставил плоды, цветы и их расположение, особенности венчика и чашечки, форму и строение листьев, особенности корневой системы.
Растения делил на две группы; совершенные (одно- и двудольные) и несовершенные (водоросли, грибы, печеночные, мхи, лишайники, хвощи, папоротники). Задачей ботаники Дж. Рей считал построение филогенетической системы. Виды определял как «формы,.., сохраняющие свою специфическую природу, и ни одна из них не возникает из семени другой формы»; т.е., по сути, он ввёл 2 критерия вида: морфологический и репродуктивный. Заслугой Дж. Рея является введение понятия «вид» в биологию. Считал, что виды постоянны, хотя иногда допускал и превращение видов. Он сделал попытку классифицировать и животных.
Исследования Жозефа Турнефора (1656—1708) содержали описание 500 видов растений, выделенных по строению цветка (безлепестковые и лепестковые). Лепестковые он делил на одно- и многолепестковые. Он подчеркивал, что изучение каждого растения следует начинать с цветка и венчика, затем перейти к плоду. Другие признаки растений не могут сравниться с ними по значимости для классификации.
Он различал такие категории систематики как класс, секция, род и вид. Особенно его классификация отличалась детальным описанием родов. Все растения он делил на 18 классов: розоцветные, губоцветные, крестоцветные, мотыльковые, злаковые и др.
В этот же период возникают новые направления в экспериментальной ботанике, закладываются основы изучения пола и тонкого строения растений. Так, Рудольф-Яков Камерариус (1665—1721) в работе «О поле у растений» (1694) обращает внимание на существование одно- и двуполых цветков, одно- и двудомных растений, различную судьбу опыленных и неопыленных цветков, прослеживает развитие пыльников, участие пыльцы в опылении и оплодотворении. При этом проследил развитие семени у шелковицы, клещевины, конопли и других растений, конкретизировал женский и мужской органы размножения в опытах с удалением тычинок и пестика. На примере хвощей и плаунов подобные попытки завершились неудачами, причины их он не смог объяснить. Не смог понять и явление оплодотворения без микроскопического контроля, необходимость которого он ясно понимал.
Принципиальное значение для развития ботаники имели исследования по изучению анатомической структуры растений. Это стало возможным лишь после конструирования Галилео Галилеем в 1624 г. микроскопа, с усовершенствованием которого отмечен переворот во многих областях биологии. Первоначально Галилей назвал свой прибор «оккиолино» - глазок. В 1625 г. друг Г.Галилея по Академии Джованни Фабер по аналогии с термином «телескоп» предлагает увеличительный прибор Г. Галилея назвать «микроскопом».
Первые анатомические исследования появились в XVII в. (Р. Гук, М. Мальпиги, Н. Грю), в которых содержалось сравнение клеточного («пузырьки») и тканевого строения листьев, стеблей и корней разных видов растений. Уже тогда были описаны разные существа, сосудисто-волокнистые пучки. Британский ботаник Неэмия Грю в трактате «Анатомия растений» (1682), ввел понятие «ткань растения» и дал описание разных их типов.
С внедрением микроскопической техники в биологию и развитием анатомии растений наблюдается прогресс в изучении жизнедеятельности растений, зарождается физиология растений как теоретическая основа растениеводства. Так, в 1563 г. французский ремесленник Бернар Палиссив книге «Истинный рецепт, посредством которого все французы могут научиться увеличивать свои богатства» показал возможность повышения урожая путем подкормки растений некоторыми неорганическими солями. Подобные опыты в дальнейшем сыграли решающую роль в обосновании теории плодородия почв.
Несколько позже Ян Баптист ван Гельмонт (1686) в опытах с взвешиванием почвы в сосудах до и после культивирования укорененных ветвей ивы не обнаружил изменения в ее весе, что привело его к отрицанию роли почвы в питании растений, основой питания объявлялась вода. Важным итогом этого опыта все же следует признать саму постановку вопроса о возможности экспериментального изучения факторов питания растений.
В этих целях проводятся и другие опыты. Так, Марчелло Мальпиги (1675—1679) по результатам наблюдений за развитием тыквы высказал предположение об участии семядолей и листьев, солнечного света в питании растений. Методом кольцевания стебля он установил, что вода движется по сосудам в листья, из них она в виде переработанного сока возвращается вниз по коре. В работе «Анатомия растений» описал наличие восходящего и нисходящего тока у растений.
Несколько позже англичанин Джеймс Вудворд (1699), выращивая растения в воде из различных мест, показал, что без минеральных веществ они оказываются угнетёнными. Другой британец Стивен Гейлс ( последователь Ньютона) в работе «Статика растений» (1727) показал, что всасывание воды через корень и передвижение её по растению происходит в результате действия капиллярных сил. Он обнаружил корневое давление, а в наблюдениях над испарением растений – засасывающее действие листьев в этом процессе. Таким образом, Гейлс установил нижний и верхний концевые двигатели, которые обеспечивают передвижение воды в растениях снизу вверх. Он же определил интенсивность транспирации и объём испаряемой воды в разные периоды у растений с листьями и без них.
Все эти результаты повлияли на дальнейшее развитие ботаники и физиологии растений в ХVIII в.
Дата добавления: 2016-03-04; просмотров: 3238;