植物学学科发展研究

屋顶花园耕读笔记 第一章

第三节 植物学学科发展研究

沈阳先生 撰文

至少在旧石器时代，人类在采集植物块根和果实种子供食用的时候就认识了某些植物。希腊、埃及、巴比伦、中国、印度等文明古国对植物知识都有记述。如中国《诗经》就已经讲究“多识于鸟兽草木之名”。

古希腊亚里士多德的学生提奥夫拉斯图（公元前371年~公元前286年）被视为植物学的创始人。他在公元前300年写的《植物历史》或称《植物调查》一书，在哲学原理基础上将植物分类，描绘其各部分、习性和用途。罗马的老普林尼则把当时所有的植物学知识写在37册的《博物志》书中，开以后黑暗中世纪“百科全书学派”的先河，但谬误很多。

后陆续出现许多有关植物方面的著述。如公元1世纪希腊医生迪奥斯科里德斯在其著作《药物论》中记述了600种植物及其医药用途的引证，成为以后描述药用植物的基础。15～16世纪本草著作中最有价值的是日耳曼的布龙费尔斯，意大利的马蒂奥利、英国的特纳等的著作。此时期约与中国明代中叶以后李时珍完成《本草纲日》同时。总之至17世纪前植物学几乎全限于描述（包括木刻画）和定性药用植物。

17世纪的初期自然科学从以“机械哲学”为主导思想进入到“实验科学”阶段。植物学也从描述为主转到更有目的。有计划、有系统的收集资料，观测现象，以至于在控制条件下进行试验，并提出和考验理论与学说。这期间物理学、化学的发展及新工具如显微镜的应用也起了很大作用。

现代植物分类基本原理为英国生物学家雷在17世纪末确立，他把有花植物分为单子叶和双子叶，进一步再分就包括迄今还沿用的许多植物科。雷坚持必须用植物的所有特征来判定他们的亲绦而不能只用单一部分的特征。这恰是自然分类和人为分类的区别所在。

1753年瑞典植物学家林奈发表“植物种志”，确立了双名制。他将生殖性状（花）用作重要分类依据，他确立的24纲主要建立在花的雄蕊数目上；每个纲再用花柱的数目分成目。这个系统的简单性使人容易接受因而促进了植物的采集和调查，但由于此法含糊了自然分类而有害于植物学。如按林奈系统使百合和小檗同在一目，而鼠尾草和同类的薄荷却分了家。

林奈的贡献还在于把约6000种植物归入各属（今天还用同样安排），仔细描写，并校勘了他所知的种和以前植物学家的命名和描写，再按双字命名法命名。此法立即被其他植物学者所接受。只有从1753年开始，从一个学者到另一个学者去跟踪一种植物才比较容易和可能。此后与分类学进展相并行的植物解剖学、植物生理学、植物胚胎学等的研究也就发展起来了。

自16世纪光学显微镜问世，瑞典人扬斯和扬森兄弟在1590年做成复合显微镜，17世纪名种型式显微镜出现后，由胡克、格鲁、马尔皮基开创了植物解剖学。

1670～1674年，英国人格鲁和意大利人马尔皮基已能分辨木质部、导管和纤维髓细胞和树脂道的内部。英国人胡克发现细胞，他的细胞概念是一个由实心物质包围的空间（小室）。从那以后很久，植物学家才理解这些蜂房样的小室至少在幼期是含有生活物质的。第一个植物形态学家设想植物是由多种成分，包括导管、纤维、“囊”等组成的。日耳曼人施莱登和他的同伴动物学家施万在1839年首次提出细胞学说。从此细胞学成为一个独立的学科。

在格鲁和雷的时代，生理学也开始了。雷做过树液运动、种子发芽和其他功能的实验。再早些年，荷兰人黑尔蒙特通过著名的桶栽柳技试验证明植物从水中取得物质。1742年英国人黑尔斯在所著的植物静力学中记载了关于树液流动和压力、蒸腾作用、失水和空气交换气体等方面的124个实验，他被认为是植物生理学的创始人。

1774年英国人工普里斯特利指出植物在阳光下释放氧气。这些气体（氧气、二氧化碳）和植物的相互关系进一步由英恩豪斯(1779）和法国人索绪尔(1804）阐明。后者将定量方法引入研究，并示明水和二氧化碳一样被吸收。自此关于绿色植物在光下吸收水分和二氧化碳增重（制造食物）的光合作用被发现。

17～18世纪，卡梅拉里乌斯及布尔哈夫等人观察到植物的性别、花粉及受精作用等现象，推动了植物胚胎学等的发展。

到19世纪中期植物学各分支学科已基本形成。达尔文、孟德尔的工作更为植物进化观和遗传机制的确立打下了基础。

20世纪特别是50年代以来，植物学又有了飞速发展，主要是植物生理学、生物化学和遗传学等的成就，如光合作用机理的阐明，光敏素、植物激素的发现，微量元素的发现，遗传育种技术、同位素计年法建立，以及抗生物质的分离等，使植物学在经济上更为重要，成为园艺学、农业和环境科学的重要理论基础。

植物学学科发展研究形成了学科分支，主要有植物分类学和植物系统学。

植物分类学（Plant Taxonomy）和植物系统学（Plant Systematics）：是根据植物的特征，植物间的亲缘关系、演化的顺序，对植物进行分类的科学，并在研究的基础上建立和逐步完善植物各级类群的进化系统。两者常常混用，但植物系统学更强调植物间的系统关系，即谱系。50年代以来，随着其他学科的发展，已产生出植物化学分类学、植物细胞分类学、植物超微结构分类学和植物数值分类学等进一步的分支学科；尤其80年代后期发展起来的分子系统学（Molecular Systematics）为植物的系统发育研究提供了新的手段。另外，对具体某一类群植物分类的研究也产生相应的分支学科，如：细菌学、真菌学、藻类植物学、苔藓植物学。

植物形态学

植物形态学（Plant Morphology）：是研究植物个体构造、发育及系统发育中形态建成的科学，它已发展为植物器官学、植物解剖学、植物胚胎学及植物细胞学。

植物生理学

植物生理学（Plant Physiology）：是研究植物生命活动及其规律性的科学。近代植物生理学中各分支学科,如细胞生理、种子生理、光合生理、呼吸生理、水分生理、营养生理、开花或生殖生理及生态生理等已有很大发展。有的已形成专门学科如植物分子生理学、植物代谢生理学、植物发育生理学等。与植物生理学密切相关的学科有植物生物化学。

植物遗传学

植物遗传学（Plant Genetics）：是研究植物的遗传和变异规律性的科学。因和细胞学和分子生物学密切相关，已发展出植物细胞遗传学和分子遗传学。

植物生态学

植物生态学（Plant Ecology）：是研究植物与环境间相互关系的科学。又可分成植物个体生态学、植物种群生态学、植物群落生态学及生态系统生态学。

植物化学

植物化学（Phytochemistry）： 研究的主要内容是植物代谢产物的成分、结构、分布规律的科学，与中药有效成分、植物系统分类有密切关系，如植物化学分类学就是一个交叉学科。

植物资源学

植物资源学(plant resourses): 是研究自然界所有植物的分布、数量、用途及其开发的科学，与药用植物学、植物分类学和保护生物学有密切关系。

分子植物学

分子植物学（molecular botany）：是近30年随着生物大分子（核酸、蛋白质）结构以及基因结构和功能的研究而发展起来的；指专门研究和揭示植物材料的核酸、蛋白质等大分子的结构和功能，以及基因的结构和功能规律的科学。它是当今植物学各领域研究的前沿，其分子生物学研究使用的方法已被植物各分支学科所采用。

现代植物科学已进入实验阶段，因而，出现一些实验的学科分支，如实验分类学，研究植物物种及种系形成；实验形态学，研究形态发生及器官建成；实验胚胎学，研究植物细胞、组织或器官在培养条件下胚胎的发生及建成；实验生态学，研究人工实验条件处理下，植物生理生化及内部结构的变化；而实验植物群落学是以人工生态环境或营造人工植物群落研究植物群落结构动态变化的科学。