Βοτανική ή φυτολογία είναι η επιστημονική μελέτη του φυτικούβασιλείου. Ως κλάδος της βιολογίας απαντά και ως επιστήμη των φυτών ή φυτοβιολογία. Αν ειδικώς αφορά τα δασικά οικοσυστήματα (forest science)), τότε αναφέρεται ως Δασική βοτανική.
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.
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:
Ουσιαστικά όλες οι τροφές που καταναλώνουμε προέρχονται από τα φυτά, είτε 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.
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.
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 Έλληνας συγγραφέας ιατρικής Διοσκουρίδης μας παρέχει σημαντική μαρτυρία για τις γνώσεις των Ελλήνων και των Ρωμαίων όσο αφορά τα φαρμακευτικά φυτά.
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 χλωροφύκοςΧλαμυδομονάς 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.
Pollan, M The Botany of Desire: A Plant's-eye View of the World Bloomsbury ISBN 0-7475-6300-4 Περιγραφή της συνεξέλιξης φυτών και ανθρώπων.
Thomas, B.A.: The evolution of plants and flowers St Martin's Press 1981ISBN 0-312-27271-5
Walker, D. Energy, Plants and ManISBN 1-870232-05-4 Μια παρουσίαση των βασικών αρχών της φωτοσύνθεσης.
Ακαδημαϊκά και Επιστημονικά βιβλία Βοτανικής
Agrios, G. N. (1997). Plant pathology. 4th ed. Academic Press. ISBN 012044564
Blankenship, R.E. (2002) Molecular mechanisms of photosynthesis. Blackwell Science ISBN 0-632-04321-0
Briggs, D. & Walters, S. M. Plant variation and evolution 3rd ed. C.U.P. 1997 ISBN 0-521-45918-4
Buchanan, B.B., Gruissem, W & Jones, R.L. (2000) Biochemistry & molecular biology of plants. American Society of Plant Physiologists ISBN 0-943088-39-9
Crawford, R. M. M. (1989). Studies in plant survival. Blackwell. ISBN 0-632-01475-X
Crawley, M. J. (1997). Plant ecology. Blackwell Scientific. ISBN 0-632-03639-7
Marschner, H. (1995). Mineral nutrition of higher plants. 2nd ed. Academic Press. ISBN 0-12-473543-6
Matthews, R. E. F. Fundamentals of plant virology Academic Press,1992.
Mauseth, J.D.: Botany : an introduction to plant biology. Jones and Bartlett Publishers, ISBN 0-7637-2134-4 - Ένα προπτυχιακό εγχειρίδιο πρωτοετών φοιτητών.
Nobel, P. S. Physiochemical and environmental plant physiology AcademicPress 1999. ISBN 0-12-520025-0
Raven, P.H, Evert R.Η and Eichhorn, S.E: Biology of Plants, Freeman. ISBN 1-57259-041-6 - Ένα προπτυχιακό εγχειρίδιο πρωτοετών φοιτητών.
Richards, P. W. (1996). The tropical rainforest. 2nd ed. C.U.P. (Pbk) ISBN 0-521-42194-2 £32.50