Ιωαννα Παπακώστα

Η Βοτανική καλύπτει ένα ευρύ φάσμα επιμέρους επιστημονικών κλάδων που μελετούν την ανάπτυξη, την αναπαραγωγή, το μεταβολισμό, την μορφογένεση, τις ασθένειες, και την εξέλιξη των φυτών με συνέπεια να εμφανίζει πολλούς υποδεέστερους κλάδους όπως:

Συστηματική βοτανική, με κύριο αντικείμενο την ταξινόμηση των φυτών.
Βοτανική μορφολογία, η οποία διακρίνεται στους επιμέρους ακόμα κλάδους, τη Φυτική κυτταρολογία, τη Φυτική ιστολογία και τη Φυτική οργανογραφία.
Βοτανική φυσιολογία, που εξετάζει τις λειτουργίες των διαφόρων οργάνων των φυτών.

Ένας νεότερος επίσης σπουδαίος κλάδος είναι η Φυτογεωγραφία με πολλά σύνθετα αντικείμενα έρευνας και μελέτης. Παράλληλα δημιουργήθηκαν και πολλοί κλάδοι εφαρμοσμένης βοτανικής όπως τυγχάνουν η Φυτοπαθολογία, η Φυτοφαρμακογνωσία, η Δασική βοτανική, η Γεωπονική βοτανική κ.ά.π.

Σκοποί και κίνητρα της βοτανικής

Όπως οι υπόλοιπες μορφές ζωής στη βιολογία, το φυτικό βασίλειο μπορεί να μελετηθεί σε ποικιλία επιπέδων, από το μοριακό, στο γενετικό και βιοχημικό επίπεδο δια μέσου των κυτταρικών οργανιδίων, κυττάρων, των ιστών, των οργάνων, των μεμονωμένων φυτών, των πληθυσμών και των βιοκοινοτήτων φυτών. Σε καθένα από αυτά τα επίπεδα ένας βοτανολόγος μπορεί να ασχοληθεί με την ταξινόμηση (ταξινομική), τη δομή (ανατομία), ή τις λειτουργίες (φυσιολογίας) των φυτών.

Ιστορικά, οι βοτανολόγοι μελετούσαν ως «φυτά» όλους τους οργανισμούς που δεν αναγνωρίζονταν γενικά ως ζώα. Μερικοί από αυτούς τους «φυόμενους» οργανισμούς περιελάμβαναν και τα φύκη (μελετώνται στη φυκολογία), τους μύκητες (μελετώνται στη μυκητολογία), τα βακτήρια και τους ιούς (και οι δύο μελετώνται στη μικροβιολογία). Σήμερα, τα περισσότερα φύκη, μύκητες και μικρόβια δε θεωρούνται πλέον ότι ανήκουν στο βασίλειο των Φυτών (λατ.: regnum Plantae). Παρ' όλα αυτά, τυγχάνουν ακόμα της προσοχής των βοτανολόγων και συνήθως τα βακτήρια, οι μύκητες και τα φύκη καλύπτονται, ως κάποιο σημείο, στα εισαγωγικά μαθήματα βοτανικής.

Γιατί λοιπόν μελετάμε τα φυτά; Τα φυτά αποτελούν θεμελιώδες τμήμα της ζωής στη Γη. Παράγουν οξυγόνο, τρόφιμα, πρώτες ύλες, καύσιμα και φάρμακα, που επιτρέπουν την ύπαρξη ανώτερων μορφών ζωής. Παράλληλα, τα φυτά καταναλώνουν το διοξείδιο του άνθρακα, ένα σημαντικό αέριο που συμβάλλει στο φαινόμενο του θερμοκηπίου, χρησιμοποιώντας το στη λειτουργία της φωτοσύνθεσης. (Ωστόσο, φωτοσύνθεση δεν εκτελούν μόνο τα φυτά (βλέπε φύκη), ενώ υπάρχουν και μη φωτοσυνθετικά φυτά). Η ορθή κατανόηση των φυτών είναι σημαντική για το μέλλον των ανθρώπινων κοινωνιών, αφού συμβάλλουν:

Στη δημιουργία τροφίμων
Στην παραγωγή φαρμάκων και χρηστικών υλικών
Στην κατανόηση των θεμελιωδών διαδικασιών της ζωής
Στην κατανόηση των αλλαγών του περιβάλλοντος

Δημιουργία τροφίμων πρωτογενώς μέσω μεγάλου μέρους των παραγόμενων τροφών, όπως φρούτων και λαχανικών, είτε δευτερογενώς δια μέσου των εκτρεφόμενων ζώων, τα οποία συνδέονται τροφικά με τα φυτά^[1]. Με άλλα λόγια, τα φυτά είναι οι παραγωγοί, η βάση δηλαδή όλων των τροφικών αλυσίδων. Η κατανόηση του τρόπου με τον οποίο τα φυτά παράγουν όσα τρώμε είναι, επομένως, σημαντική για να μπορούμε να θρέψουμε τον κόσμο και να εξασφαλίσουμε τροφική ασφάλεια για τις μελλοντικές γενιές, για παράδειγμα δια μέσου της αναπαραγωγής τους και της βελτίωσης των ιδιοτήτων τους. Δεν είναι, βέβαια, όλα τα φυτά χρήσιμα για τους ανθρώπους, τα ζιζάνια είναι ένα αξιοσημείωτο πρόβλημα της γεωργίας και η Βοτανική αποτελεί βασική επιστήμη για την κατανόηση του τρόπου με τον οποίο είναι δυνατή η ελαχιστοποίηση της δράσης τους. Η Εθνοβοτανική είναι η μελέτη των αλληλεπιδράσεων μεταξύ φυτών και ανθρώπων.

Παραγωγή φαρμάκων και χρηστικών υλικών

Πολλά από τα ιατρικά και ψυχαγωγικά φάρμακα, όπως η κάνναβη, η καφεΐνη και η νικοτίνη προέρχονται απευθείας από το φυτικό βασίλειο. Η ασπιρίνη, που δημιουργήθηκε από το φλοιό του δέντρου της ιτιάς, είναι ένα ακόμα παράδειγμα. Μπορεί να υπάρχουν ακόμα πολλές νέες θεραπείες για ασθένειες παρεχόμενες από τα φυτά, που δεν έχουμε ακόμα ανακαλύψει. Δημοφιλή διεγερτικά όπως ο καφές, η σοκολάτα, ο καπνός και το τσάι προέρχονται επίσης από τα φυτά. Τα περισσότερα αλκοολούχα ποτά, δημιουργούνται από τη ζύμωση και απόσταξη φυτών όπως είναι το κριθάρι, η πατάτα, ο λυκίσκος και τα σταφύλια.

Τα φυτά επίσης μας εξασφαλίζουν πολλά φυσικά υλικά όπως υφαντικές ίνες (βαμβάκι, λινάρι, κάνναβη), ξύλο και δευτερογενώς χαρτί, τα φυτικά έλαια, ορισμένα είδη σκοινιών και ελαστικών κι αυτά είναι μόνο λίγα παραδείγματα όσων συνηθίζουμε να χρησιμοποιούμε. Η παραγωγή του μεταξιού δε θα ήταν εφικτή χωρίς την καλλιέργεια των φυτών μουριάς. Το ζαχαροκάλαμο και άλλα φυτά προσφάτως χρησιμοποιήθηκαν ως πηγές βιοκαυσίμων, οι οποίες είναι σημαντικές εναλλακτικές μορφές έναντι των φυσικών καυσίμων.

Αυτά είναι απλώς μερικά παραδείγματα που μας δείχνουν ότι ο φυτικός κόσμος παρέχει στην ανθρωπότητα σημαντικά υλικά και φάρμακα^[2].

Κατανόηση θεμελιωδών διαδικασιών της ζωής

Τα φυτά είναι εύκολα μελετώμενοι οργανισμοί, στους οποίους οι θεμελιώδεις διαδικασίες της ζωής, (όπως η κυτταρική διαίρεση και η σύνθεση πρωτεΐνης, για παράδειγμα, μπορούν να μελετηθούν, χωρίς τα ηθικά διλήμματα που ανακύπτουν κατά τη μελέτη των ζώων ή των ανθρώπων. Οι γενετικοί νόμοι της κληρονομικότητας ανακαλύφθηκαν με αυτό τον τρόπο από τον Γκρέγκορ Μέντελ, που μελέτησε τον τρόπο που τα μπιζέλια διαμορφώνουν τους απογόνους τους. Αυτά που έμαθε ο Μέντελ από τη μελέτη του πάνω στα φυτά είχαν, ως προέκταση, όφελος σε τομείς φαινομενικά όχι σχετικούς με τη Βοτανική. Επιπρόσθετα, η Μπάρμπαρα Μακλίντοκ (Barbara McClintock) ανακάλυψε τα μεταθετά γονίδια χρησιμοποιώντας ως αντικείμενο έρευνας τον αραβόσιτο. Αυτά είναι μερικά μόνο παραδείγματα, που περιγράφουν τους τρόπους με τους οποίους η Βοτανική έρευνα έχει αυξανόμενη εφαρμογή στην κατανόηση των θεμελιωδών βιολογικών διαδικασιών.

Κατανόηση περιβαλλοντικών αλλαγών

Τα φυτά μπορούν επίσης να μας βοηθήσουν να κατανοήσουμε τις αλλαγές στο περιβάλλον μας με πολλούς τρόπους.

Η κατανόηση της καταστροφής των ενδιαιτημάτων και της εξάλειψης των ειδών εξαρτάται από μια σωστή και πλήρη ταξινόμηση των φυτών μέσω της συστηματικής και της ταξινομικής.
Η αντίδραση των φυτών στην υπεριώδη ακτινοβολία μπορεί να μας βοηθήσει να παρακολουθήσουμε προβλήματα όπως οι τρύπες στην επιφάνεια του όζοντος.
Αναλύοντας τη γύρη που αποθηκεύεται από τα φυτά εκατοντάδες ή χιλιάδες χρόνια πριν μπορεί να βοηθήσει τους επιστήμονες να αναδομήσουν παλαιότερα κλίματα και να προβλέψουν πιθανά μελλοντικά, ένα βασικό τμήμα της έρευνας πάνω στην κλιματική αλλαγή.
Καταγράφοντας και αναλύοντας το συγχρονισμό των φυτών στους βιολογικούς κύκλους είναι ένα σημαντικό τμήμα της φαινολογίας, που χρησιμοποιείται στην έρευνα γύρω από την κλιματική αλλαγή.
Οι λειχήνες, αν και δεν είναι ακριβώς φυτά, είναι ευαίσθητοι στις ατμοσφαιρικές συνθήκες και μπορούν να χρησιμοποιηθούν εκτενώς ως δείκτες μόλυνσης.

Κατά συνέπεια, τα φυτά μπορούν να δράσουν με διάφορους τρόπους ως κώδωνες κινδύνου, ειδοποιώντας μας για σημαντικές αλλαγές στο περιβάλλον. Επιπρόσθετα, τα φυτά είναι εξαιρετικά πολύτιμα όσον αφορά την αναψυχή για χιλιάδες ανθρώπων που απολαμβάνουν την κηπουρική, την καλλιέργεια λαχανικών και βοτάνων χρησιμοποιώντας φυτά καθημερινά. Οι βοτανολόγοι επίσης υποστηρίζουν ότι η Βοτανική είναι εξαιρετικά ενδιαφέρουσα Επιστήμη και η μελέτη της έχει σημαντικά ανταποδοτικά οφέλη.

Ιστορία

Πρώιμη βοτανική (πριν το 1945)

Μεταξύ των πρώτων βοτανικών μελετών, χρονολογημένα περίπου στο 300 π.Χ., υπάρχουν δύο μεγάλα έργα του Θεόφραστου: Περί φυτών ιστορίας (Historia Plantarum) και Περί φυτών αιτιών. Αυτά τα δύο βιβλία απαρτίζουν τη σημαντικότερη συνεισφορά στην επιστήμη της βοτανικής κατά τη διάρκεια της αρχαιότητας και του μεσαίωνα. Ο Ρωμαίος συγγραφέας ιατρικής, Διοσκουρίδης, μας παρέχει σημαντική μαρτυρία για τις γνώσεις των Ελλήνων και των Ρωμαίων όσο αφορά τα φαρμακευτικά φυτά.

Το 1665, χρησιμοποιώντας ένα πρώιμο μικροσκόπιο, ο Ρόμπερτ Χουκ ανακάλυψε κύτταρα στο φελλό· και λίγο καιρό αργότερα στον ιστό ζωντανών φυτών. Ο Γερμανός Λέονχαρτ Φουχς, ο Ελβετός Κόνραντ φον Γκέσνερ, και οι Βρετανοί συγγραφείς Νίκολας Κουλπέπερ και Τζον Τζέραρντ, δημοσίευσαν βοτανολόγια τα οποία έδωσαν πληροφορίες για τις φαρμακευτικές χρήσεις των φυτών.

Σύγχρονη βοτανική (από το 1945)

Ένα μη αμελητέο ποσό γνώσης σήμερα παράγεται από τη μελέτη πρότυπων φυτών όπως η Αραβιδόψις η ταλιανή (Arabidopsis thaliana), ένα ζιζάνιο σινάπεως, που ήταν ένα από τα πρώτα φυτά του οποίου το γονιδίωμα κωδικοποιήθηκε. Άλλα εμπορικότερα φυτά όπως ρύζι, σίτος, αραβόσιτος και σόγια επίσης έχουν τα γονιδιώματά τους κωδικοποιημένα, αν και μερικά από αυτά αποτελούν μεγαλύτερη πρόκληση επειδή έχουν περισσότερα από δύο απλοειδή (n) ζεύγη χρωμοσωμάτων, μια κατάσταση γνωστή ως πολυπλοειδία. Το μονοκύτταρο χλωροφύκος Χλαμυδομονάς του Ράινχαρτ (Chlamydomonas reinhardtii), γνωστή και ως «Πράσινη Ζύμη», είναι ένας άλλος πρότυπος οργανισμός φυτού που έχει μελετηθεί εκτενώς και συνεχίζει να παρέχει σημαντικές ιδέες στη βιολογία των κυττάρων.

Posts

Φυτολογία