Предисловие. 
Физиология растений в 2 т. Том 1

В 2000 г. физиологии растений как самостоятельной науке исполнилось 200 лет. За этот длительный путь своего развития она накопила огромный материал, но физико-химической организации, интеграции и регуляции функциональных систем и адаптации растений к изменяющимся условиям окружающей среды. Вместе с другими биологическими науками она явилась фундаментальной основой трех «зеленых революций», каждая из которых приводила к удвоению урожая.

Физиология растений — общебиологическая и мулыпидисциплинарная наука. Она развивается в соответствии со своей внутренней логикой и запросами жизни, что определяет ее научные приоритеты на разных этапах развития. Физиология растений — наука весьма динамичная, воспринимающая новейшие достижения общей и физико-химической биологии. В настоящее время физиология растений, как и другие биологические дисциплины, развивается в условиях постгепомиой эры, наступление которой было предопределено успехами в расшифровке первичной структуры ДНК, созданием рекомбинантных молекул и развитием генной инженерии. Стремительный прогресс молекулярной биологии и молекулярной генетики угрожающе увеличивает разрыв между потоком научной информации и уровнем ее биологического осмысления. Сложившаяся ситуация предполагает неминуемое возрастание роли наук синтетических, таких, например, как физиология растений, способных объяснять сложные биологические процессы (фотосинтез, дыхание, дифферепцировка клеток, тканей и органов, рост и развитие, морфогенез и онтогенез, адаптация и выживание и др.) на молекулярном уровне. Это обязывает физиологов растений смело оперировать молекулярно-биологическими данными и методами для изучения интегральных физиологических процессов на клеточном, органном и организменном уровнях.

Важно также отметить существенную смену ориентиров, которая произошла в физиологии растений во второй половине XX в. До этого времени главной проблемой была разработка теории продуктивности сельскохозяйственных культур. Однако сегодня уровень знаний и технологий настолько высок, что величина и качество урожая лимитируются не развитием фундаментальной науки, а факторами экономического и социального характера. По этой причине в течение последних нескольких десятилетий все важнее для физиологии растений становятся проблемы локальной, региональной и глобальной экологии. Появляется потребность в поиске методов и технологий решения различных проблем промышленной экологии, включая зоны экологических катастроф.

Отмеченные выше обстоятельства и определили структуру книги и характер изложения материала.

В учебнике на современном научном уровне рассматривается физиология клетки, а также сложные физиологические процессы, такие как водный обмен, фотосинтез, дыхание, минеральное питание, рост и развитие, стресс, адаптация и др. Авторы считали необходимым, прежде всего, познакомить читателя со структурой и функционированием растительной клетки, изложить молекулярные основы физиологических процессов, где даются базовые молекулярно-биологические знания. Это позволяет студентам, еще не знакомым с биохимией и молекулярной биологией, получать недостающие знания в адаптированной форме из данного учебника, не прибегая к литературе по другим физико-химическим дисциплинам. Знание физиологии клетки, структуры ДНК, механизмов передачи генетической информации, а также регуляции экспрессии (работы) генов является необходимым условием для понимания и восприятия достижений современной физиологии растений.

В отличие от большинства учебников по физиологии растений авторы данной работы обстоятельно, насколько это позволяет объем, рассматривают физиологические и молекулярные механизмы адаптации растений не только к природным (высокие и низкие температуры, засуха, недостаток кислорода, избыточное засоление), но и к техногенным повреждающим факторам (тяжелые металлы, ультрафиолетовое облучение, вредные вещества атмосферы), что особенно актуально в условиях возрастающего антропогенного давления на среду обитания.

Учебник представляет собой курс физиологии растений для студентов-бакалавров биологических, сельскохозяйственных, педагогических, лесотехнических и других направлений. Это обстоятельство обусловило использование максимально доступной лексики и простого стиля изложения без снижения научного уровня обсуждения материала. Учебник может быть полезен не только для российских, но и для иностранных студентов.

В отличие от предыдущих изданий (2005, 2006, 2011) данная версия учебника существенно переработана и дополнена. Представлены новейшие научные достижения последних лет в области физиологии растений. В частности, введена новая глава, содержащая базовые знания по устойчивости растений к биопатогенам. Основательно рассмотрены регуляторные системы клетки, пути образования активных форм кислорода и способы борьбы растений с окислительным стрессом. Даны представления о микоризе, освещены вопросы фиксации и ассимиляции атмосферного азота. Серьезно переработан материал по фитогормонам, представлены самые последние данные по рецепции гормональных сигналов.

С целью самопроверки знаний студенту следует обратиться к контрольным вопросам в конце соответствующего параграфа, а затем к тестам в конце каждого тома.

В результате освоения предлагаемого курса бакалавр (по направлению подготовки 20 400 «Биология» и 110 400 «Агрономия») должен обладать следующими профессиональными компетенциями:

знать

• предмет, цели и задачи физиологии растений, ее положение среди других биологических наук, историю и перспективы развития;

• • теоретические основы и базовые представления дисциплины «физиология растений» о биоразнообразии растительного мира;
• • фундаментальные механизмы протекания и регуляции важнейших физиологических явлений и процессов, лежащих в основе продуктивности, онтогенеза и адаптации;
• • современные основы клеточной и молекулярной биологии растений как теоретического фундамента агрои фитобиотехнологий;
• • закономерности развития и продуктивности растений в условиях неблагоприятных изменений окружающей среды;

уметь

• • излагать и критически анализировать базовую информацию в области физиологии растений;
• • оценивать физиологическое состояние растений и определять факторы улучшения роста, развития и повышения продуктивности;
• • прогнозировать последействия опасных абиотических факторов и биопатогенов на продуктивность и стабильность агрои биоценозов;
• • выбирать необходимые методы решения фундаментальных и прикладных проблем физиологии растений;

владеть

• • терминологией современной физиологии растений;
• • теоретическими и практическими знаниями физиологии растений и способностью их использовать в профессиональной деятельности;
• • знаниями особенностей строения, развития и биологического разнообразия растений;
• • знаниями принципов структурной и функциональной организации растений и механизмов клеточного гомеостатирования.

Авторы благодарны своим коллегам С. Аллахвердиеву, 3. Ф. Рахманкуловой, В. В. Кузнецову, М. В. Ефимовой, Г. А. Романову, В. Н. Хрянину и Г. В. Шпаковскому за полезные соображения и ценные критичеекие замечания, которые мы постарались учесть при работе над учебником. Особую признательность авторы выражают В. Д. Цыдендамбаеву за продуктивную дискуссию и изготовление иллюстраций, а также всем, кто в той или иной форме участвовал в обсуждении представленного в учебнике материала и тем самым содействовал его улучшению.