Ботанические и зоологические исследования Нового Времени.

Морфология растений

Важное значение для развития ботаники имели работы немецкого натуралиста Иоахима Юнга. Труды Юнга заложили основание ботанической морфологии и органографии. Он настаивал на введении в науку следующего принципа: все растительные органы, сходные по своей «внутренней сущности», должны носить одно и то же название, хотя бы даже они и были различны по форме. Таким образом Юнг близко подошел к понятию гомологии органов растений, уточнил существующую и ввел новую ботаническую терминологию.

Изучение ископаемых организмов

Ископаемые организмы были известны с древнейших времен, на основании этих находок многие народы сложили легенды о драконах и других гигантских мистических животных. В период Нового Времени палеонтологические сведения сильно расширились. Различные натуралисты того времени собирали коллекции окаменелостей и выставляли свои экспозиции на обозрение публики, к таким можно отнести: Бернара Палисси, Георга Бауэр (Агрикола), Джона Хантера. Швейцарец Н. Ланге в 1708 г. выпустил сочинение «История ископаемых», содержавшее 163 таблицы хороших рисунков остатков ископаемых животных. Французских натуралистов А. Жюссье в 1718 г. описал многочисленные отпечатки ископаемых растений, обнаруженных им во Франции в районе разработок угля. В ранних работах Нового Времени об остатках вымерших организмов не было понимания того, что ископаемые формы являются звеньями в цепи развития живых существ. Только некоторые ученые высказывали предположения, что это вымершие формы животных. К их числу принадлежали Леонардо да Винчи, Агрикола, Рей, Бюффон, Ломоносов, Адансони и др.

Микроскопическая анатомия растений

Одно из первых описаний тонкой структуры растений было дано в книге английского ученого Роберта Гука «Микрография или некоторые физиологические описания мельчайших телец при помощи увеличительных стекол» (1665). Гук описал некоторые растительные ткани и заметил их клеточное строение. Истинную природу этих образований он понять не мог и трактовал клетки как поры, пустоты, «пузырьки» между растительными волокнами. Итальянский ученый М. Мальпиги во второй половине XVII в. тщательно описал микроструктуру листьев, стеблей и корней. Особенно детально он изучил строение стебля (коры, древесины и сердцевины). Он обнаружил сосудисто-волокнистые пучки и их отдельные элементы, указал на их непрерывность в теле растения. Так, описав в своей классической работе «Анатомия растений» ряд микроскопических структур стебля наполненные воздухом сосуды со спиральными утолщениями в стенках (он называл их трахеями), Мальпиги тут же привел наблюдения, касавшиеся функций этих образований, проводящих питательные вещества.

Почти одновременно с Мальпиги исследовал строение растений и английский натуралист Неэмия Грю, автор «Анатомии растений» (1682). Он сделал много тонких и тщательных наблюдений, установил понятие «ткань», описал строение разных тканей растения. Отметив, что любая ткань состоит из переплетений сходных элементов — волокон, он трактовал ткани по аналогии с кружевами и тканями, вырабатываемыми человеком, а клеточки — как пузырьки между волокнами.

Мироскопическая анатомия и изучение простейших

Успехи в этой области связаны с деятельностью двух крупнейших натуралистов — Марчелло Мальпиги и Антони Левенгука. Мальпиги первый, кто обнаружил капилляры. Это открытие имело крупнейшее значение, так как дополняло учение Гарвея о кровообращении, показывая действительную связь артериальной и венозной систем. Мальпиги описал микроскопическое строение легких, печени, почек, селезенки. Он исследовал беспозвоночных животных и открыл у них особые образования, выполняющие выделительную функцию, названные впоследствии «мальпигиевыми сосудами». Антони Левенгук обнаружил красные кровяные тельца, углубил исследование капилляров, изучал микроскопическую анатомию глаза, нервов, зубов. Ему принадлежит открытие в 1677 г. сперматозоидов. Левенгук указывал, что на сперматозоиды обратил его внимание студент-медик Иоганн Гам, наблюдавший их в изверженном семени мужчины.
Кроме микроскопических исследований человека, Левенгук положил начало изучению простейших. Он открыл инфузорий, саркодовых, бактерий. Все эти формы он объединил под общим названием «анималькули», т.е. зверьки. Он описал не только строение многих из них, но и способы движения и даже размножения. Голландский ученый Ян Сваммердам написал труд «Библия природы» (работа была опубликована лишь 50 лет спустя после смерти автора), в описал технику вскрытия мелких животных и уточнил связь между мальппгиевыми тельцами и мочевыводящими трубками, описал капсулы и извитые канальцы почки, а также открыл сосудистые клубочки («клубочки Шумлянского»). Микроскопические исследования сделали возможным новый подход к проблеме заразных заболеваний. Левенгук в 1647 г. впервые увидел микроорганизмы, а Доббель г. 1676 г. высказал предположение, что «червячки» Левенгука могут быть причиной распространения заразных болезней.

Физиологические исследования

Развитие анатомии создало предпосылки для зарождения физиологических дисциплин в биологии. Однако темпы развития физиологии различались в каждой из дисциплин, что было связано с предпосылками их становления. Так, формирование физиологии растений было обусловлено потребностями сельского хозяйства, нуждавшегося в выяснении условий, позволяющих успешно получать хороший урожай. Поэтому первые фитофизиологические исследования касались преимущественно проблем питания растений. Важную роль в возникновении физиологии сыграло распространение в XVII в. экспериментального метода и, в частности, использование методов химии и физики для объяснения различных явлений в жизни растений. Первая попытка научного толкования вопроса о почвенном питании растений принадлежит французскому ремесленнику Б. Палисси. В книге «Истинный рецепт, посредством которого все французы могут научиться увеличивать свои богатства» (1563) он объяснял плодородие почв наличием в них солевых веществ. Однако первым ученым поставивший физиологический эксперимент принято считать голландского естествоиспытателя ван Гельмонта. Выращивая ивовую ветвь в сосуде с определенным количеством почвы при регулярном поливе, он через пять лет не обнаружил какой-либо убыли в весе почвы, в то время как ветка выросла в деревцо. На основании этого опыта ван Гельмонт сделал вывод, что своим ростом растение обязано не почве, а воде. Несовершенство применения экспериментального метода к изучению процесса питания растений привело первых исследователей к ложному выводу о том, что для нормального роста и развития растений достаточно одной чистой воды. Однако положительной стороной водной теории был отказ от средневековой теории, в которой питание растений рассматривалось как пассивное всасывание корнями из земли уже готовой пищи. В 1699 г. английский ученый Джемс Вудворд показал, что в свободной от минеральных примесей воде растения развиваются хуже. Эти опыты убедительно свидетельствовали о несостоятельности водной теории, однако они, не повлияли на ее распространение и водная теория пользовалась широким признанием в научных кругах Европы вплоть до 19 века. На основании наблюдений за развитием семян тыквы, ее семядолей и листьев Мальпиги высказал предположение, что именно в листьях растений, подвергающихся действию солнечного света, должна происходить переработка доставляемого корнями «сырого сока» в пригодный для усвоения растением «питательный сок». Это были первые высказывания и объясняющие участия листьев и солнечного света в процессе питания растений. Посредством кольцевания стеблей он установил, что вода с растворенными в ней питательными веществами, передвигается по волокнистым элементам древесины к листьям. Это движение он объяснял разницей давления окружающего воздуха и воздуха, находящегося в трахеях. Из листьев переработанный сок передвигается по коре в стебель и к другим частям растений, осуществляя их питание и рост. Таким образом Мальпиги установил существование в растении восходящих и нисходящих токов и их непосредственную связь с процессом питания растений. Стивен Гейлс в своем труде «Статика растений» раскрыл механзм всасывание воды через корень и передвижение ее по растению, который связан с капиллярными силами пористого тела. 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, обусловливающие передвижение воды в растении снизу вверх. Им также была вычислена скорость движения воды в растении и определено количество воды, испаряемой за день растением .

Физиология животных

В 1757—1766 гг. выходит сочинение швейцарского ученого А. Галлера «Элементы физиологии». В нем освещались многие вопросы, касающиеся функций организма. Галлер высказал положение, что мышечное волокно способно сокращаться благодаря присущему ему особому свойству — раздражимости. Это свойство лежит в основе движения мышц, сердца, внутренних органов. Галлер изучал функции нервов, искусственно раздражая их. Важный вклад в изучение нервной системы внес чешский ученый Иржи Прохаска. Он развивал рефлекторный принцип функционирования нервной системы. Он различал чувствительные и двигательные нервы. Переход импульса с чувствительных на двигательные нервы, писал Прохаска, осуществляется только в центральной нервной системе.

Физиология человека

B 1628 г. Гарвей выпустил труд «Анатомическое плиссе». В нем были приведены доказательства наличия кровообращения, даны описания его большого и малого кругов. Гарвей установил, что сердце подобно мышце является центром кровообращения. Ставя опыты с перерезкой и зажимом сосудов, Гарвей выяснил вопрос о направлении движения крови, о значении клапанов. Таким образом, Гарвей открыл кровообращение. Джованни Борелли изучал физиологию движения. В труде «О движении животных» описываются механизмы хождения, бегания, плавания, прыганья, полета, дыхательных движений и т.д. Свести сложные законы жизнедеятельности к простым законам механики считалось в XVII в. важнейшей задачей. Характерны в этом отношении слова знаменитого немецкого медика Ф. Гофмана, который говорил, что наше тело подобно машине, составленной из органов раз­личной формы и величины и приводимой в движение жидкими частями нашего тела. Это направление получило название ятромеханики. Наряду с «ятромеханическим» направлением в физиологии развивалось и «ятрохимическое», сторонники которого стремились истолковать жизненные явления на основе химических представлений той эпохи. К этому направлению относятся труды французского врача Сильвия, пытавшегося в XVII в. создать химические представления о процессах пищеварения. Сильвий рассматривал жизнедеятельность как ряд реакций, определявшихся соотношением кислот и щелочей и стимулированных особыми веществами (речь о ферментах).

В период Нового Времени описание новых видов в ботанике и зоологии привело к мысли ученых о необходимости объединения видов в группы и созданию унифицированных названий для каждого вида и групп, куда они входят. Однако созданные группы носят искусственный характер и еще далеки от приближения к естественной классификации видов. Изобретение и совершенствование микроскопа в XVII в. вызвало к жизни микроскопическую анатомию, благодаря которой стали развиваться физиологические дисциплины.