fizjologia roślin

fizjologia roślin,

nauka o procesach życiowych zachodzących w komórkach, tkankach i w całym organizmie rośliny. Fizjologia roślin dąży do wyjaśnienia mechanizmów regulujących powstanie, wzrost i rozwój nowego osobnika (ontogenezę) i jego funkcjonowanie jako zintegrowanej całości;

bada sposoby percepcji i drogi przekazywania sygnałów środowiskowych (np. bodźców termicznych, świetlnych, grawitacyjnych, a także dostępności wody i substancji mineralnych, obecności zanieczyszczeń, ataku patogenów) do komórek i tkanek oraz metaboliczne skutki tego sygnału (np. zmiany: intensywności procesu, stosunków wodnych w tkankach, równowagi hormonalnej, ekspresji genów, biosyntezy białek); bada również współzależności między strukturą a funkcją na poziomie komórki, tkanki i organu, a także między poszczególnymi procesami (np. fotosyntezą, fotooddychaniem). Do głównych działów fizjologii roślin należą: wodna gospodarka u roślin, przyswajanie azotu (w tym atmosferycznego) i żywienie mineralne roślin, fotosynteza, oddychanie), transport jonów i substancji organicznych, wzrost i rozwój roślin, wrażliwość na bodźce środowiskowe, odporność na czynniki wywołujące stres u roślin, udział fitohormonów w regulacji ontogenezy i reakcji na czynniki środowiskowe. Fizjologia roślin integruje wiele dyscyplin biologicznych (głównie biofizykę, biochemię, biologię molekularną, genetykę, biologię komórki, anatomię, embriologię, ekologię), korzysta ze stosowanych przez nie metod, a także inspiruje wiele podejmowanych w tych dziedzinach badań; wyniki badań fizjologii roślin są wykorzystywane w naukach stosowanych: rolnictwie, leśnictwie, ogrodnictwie i warzywnictwie, a także w biotechnologii.

Terminu fizjologia roślin użył po raz pierwszy A. von Humboldt (1798); dyscyplina ta rozwinęła się dopiero w 2. połowie XVIII w., pierwsze doświadczenia fizjologiczne przeprowadził w pierwszej połowie XVIII w. S. Hales, który mierzył transpirację i pobieranie wody przez rośliny oraz siłę ssącą korzeni, dążąc do ilościowej oceny tych zjawisk. Odkrycia alchemików w XVII w. stworzyły podwaliny do badań nad jednym z najważniejszych procesów biologicznych na ziemi — nad fotosyntezą. J. Priestley wykazał, że rośliny przyswajają dwutlenek węgla z powietrza (1771) i — w przeciwieństwie do zwierząt — wydalają tlen (1778); odkrycie roli światła i barwników zielonych w tym procesie 1779–95 było zasługą J. Ingenhousza. N.Th. de Saussure (przełom XVIII i XIX w.), wskazał na udział wody w fotosyntezie, a także dowiódł eksperymentalnie, że rośliny korzystają z soli mineralnych roztworu glebowego i pobierają je w innej proporcji niż ta, która charakteryzuje roztwór glebowy; stwierdził też, że roślina pobiera azot nie z powietrza lecz z roztworu glebowego. W XIX w., oprócz dalszych badań nad fotosyntezą i gospodarką wodną roślin, wyjaśniono znaczenie soli mineralnych, rozpoczęto też badania nad ruchami wzrostowymi roślin: fototropizmem i geotropizmem. Do znacznego postępu w XIX w. przyczyniły się zwłaszcza prace J. Sachsa, autora pierwszego podręcznika fizjologii roślin Vorlesungen über Pflanzenphysiologie (1882) i twórcy ośrodka naukowego w Würzburgu, z którego wyszło wielu znamienitych fitofizjologów. W XX w., dzięki rozwojowi techniki oraz takich dyscyplin biologii, jak biochemia, biofizyka, genetyka i biologia molekularna nastąpił ogromny postęp fizjologii roślin; poznano chemizm i regulację oddychania i fotosyntezy, odkryto wiele hormonów roślinnych i poznano ich działanie; opisano i poznano w dużym stopniu takie zjawiska, jak wzrost komórek i ich różnicowanie u roślin, ruchy roślin, kiełkowanie nasion, zjawisko spoczynku, morfogenezę (w tym fotomorfogenezę), kwitnienie (w tym zjawisko fotoperiodyzmu), odporność roślin na niekorzystne warunki środowiska. Obecnie są prowadzone badania dotyczące mechanizmów przekazywania sygnałów płynących ze środowiska, a także — koordynujących funkcjonowanie, wzrost i rozwój organizmów roślinnych.

W Polsce pierwszym wybitnym fizjologiem roślin był E. Godlewski (st.). Prace z zakresu fizjologii roślin są prowadzone na uniwersytetach oraz wyższych uczelniach rolniczych, w instytutach i zakładach PAN, a także w instytutach naukowych resortu rolnictwa. Fizjologów polskich zrzesza Sekcja Fizjologii i Biochemii Roślin Polskiego Towarzystwa Botanicznego, która jest członkiem Federacji Europejskich Towarzystw Fizjologii Roślin (FESPP).