中外古植物学研究之不同

屋顶花园耕读笔记

第一章 简述世界植物学研究

沈阳 撰文

第一节 中外古植物学研究之不同

当我在打造屋顶花园时，遇到的最大麻烦并不是学习园艺知识，如何学会栽花种草，我的目标是寻找与研究植物与人类的关系，中国人总喜欢说天人合一，天地人三位一体，却没有将动物和植物归纳其中。天道、地理、人伦，似乎最为重要，那么人伦中讲人性，于是性本善还是性本恶成了争论焦点。既然人有人性，那么兽性是什么？植物有性吗？带着这些问题，我便从古植物学起步，企望解开植物与人类的共性或异性之谜。

现代科学知识告诉我们：古植物学(paleobotany)是研究地史时期植物界的科学。植物在生命演化和陆地生态领域开拓中起到了十分重要的作用。尽管在距今35亿年前澳大利亚西部太古代地层中，就已发现过蓝藻(菌)类或细菌类化石，但生物界在海洋等水体中演化过程极其漫长。在距今4亿多年前志留纪，具有真正维管束的植物出现，生物的生态领域才由水域扩展到陆地，开始了陆地生物的演化阶段。

植物的出现，使大地披上了绿装，也促进了原始大气氧气的循环和积累，这为我们人类在内的其他陆生生命演化提供了必要的先决条件，使地表有了今天山花烂漫的缤纷世界。毫无疑问，植物的出现早于人类的诞生，植物也不可能是为了专供人类享用而形成的。

根据世界学者们的共同认定：古植物是划分及恢复地史时期古大陆、古气候和植物地理分区的主要标志。古植物本身亦参与成矿、成岩作用，是各地史时期煤层的物质基础。

古植物学研究的历史并不长。

1822～1837年A.布隆尼亚尔在他的“化石植物史”一书中首次建立地质时期植物的分类，将已绝灭的类型与现代的植物加以广泛的比较。19世纪40～90年代是古植物学开始昌盛的时期，许多人大量地收集化石，描述古代的植物，对许多已绝灭的植物做了外部形态和内部结构的研究，发现不少目、科，如科达目、本内苏铁目等，并对各地区的化石做了调查。H.威瑟姆是第一个研究硅化植物结构的人。

到20世纪初叶A.纳托尔斯特开创角质层的探讨，对古代裸子植物的研究起了巨大的作用。以前，H.波托尼提出“苏铁蕨目”（Cycadofilices）的存在,至1905年由于F.W.奥利弗和D.H.斯科特发现种子与茎、叶的关系，“苏铁蕨目”才改名为“种子蕨目”(Pteridospermae)，找到了真蕨植物和裸子植物中间的缺失环节。A.C.苏厄德和他的学生们在20世纪上半纪做了大量工作，对许多古代植物进行描述和内部结构的研究。其他古生物学者对北美、欧洲和北极植物区系进行调查，奠定了古代植物区系研究的基础。1913年R.基德斯顿和W.H.兰发表苏格兰莱尼燧石(Rhynie chert)中化石植物的研究，建立裸蕨目(Psilophytales),指明这是一组最古老的维管植物。后来，新的目不断发现，如开通目(Caytoniales)等。50年代以来,新的目、亚纲,如五柱木目(Pentoxylales)、前裸子植物亚纲(Progymnospermae)等不断发现,找出一些植物中的缺失环节，对植物系统学起了重大的作用。

近几十年来，在古植物发展史及古植物区系方面积累了大量化石植物的资料。同时,根据古孢粉学资料,在古植被的变化和古植物区系的演替等方面也有较大的进展。在应用上，古孢粉学的建立，对地层学起了巨大的作用。70年代以来，对前寒武纪地层中的微体化石的探索与透射电子显微镜(TEM)和扫描电镜(SEM)的运用，确定二、三十亿年前就有细菌和蓝藻的存在，使古植物学范畴，愈来愈广。

古植物学是研究地史时期中的植物及其生活的一门科学。由于研究对象和任务的不同，古植物学发展到现在已划分了很多分科。   与地质科学有关者如：

地层古植物学是对大化石植物群进行研究，以划分对比陆相地层，确定其地质年代。

孢粉学是对植物的生殖瞢涠胞孢子、花粉粗合进行研究，用来和大植物或其他古生物共同解决地层两题。它对不含其他化石的哑地层及海陆相地层的直接对比很有意义，并可用以进行较小地层单位的详细对比，如煤层对比。

古种子学与孢粉分析内容相似，用以解决第三粑尤其是第四纪沉积。

古解剖学则以硅化木和化石的叶表皮，在显微镜下研究其母胞构造，确定化石植物分类位置，追溯其演化关系，以弥补形态研究之不足。

古藻类学对某些藻类对解决一定时代地层课题意义很大。

植物化石类型研究则开启了新的研究对象：

压型化石

这是较常见的化石。植物残体埋藏在沼泽、湖泊、河流、海洋沉积之中。经过若干年后，大部分有机质都已分解，留下未分解的部分，被压扁保存，成为化石，如角质层、栓质层等，通常与印模化石一起保存。

模型化石

这种化石的有机组织已不存在。植物体仅在岩石上留下外模印痕，经泥砂填充植物体的内腔而留下内膜印痕，保存为化石（例如蕨叶印痕、木贼类和科达目茎的内膜），印模化石在地层中最常见。

石化化石

硅质、铁质或钙质溶液渗透到植物组织之中，使植物体或一部分植物体保存为化石，例如硅化植物、钙化植物、煤核（一种钙质或白云质的结核）等。

除以上3种外，还有一种微体化石，保存在沉积岩中。孢子、花粉的细胞外壁含有孢粉素，某些单细胞藻类细胞壁中含有几丁质或假几丁质、硅藻的细胞壁中含有硅质和其他植物的木质部、木栓部、角质层等碎片，经常保存在沉积岩中未能分解，成为微体化石或微化石。

科学家们的研究方法也很多。

如压型化石可用酸和碱，或舒尔茨溶液(Schulze's solution)处理，有时也用氟酸或盐酸溶解岩石，使紧贴在岩石上的未分解的植物残体从岩石上移离，再用酸和碱或舒尔茨溶液处理，除去聚集在植物残体内外的有机杂质后，在显微镜下观察。

再如石化化石可用岩石切片机切成薄片，粘在玻片上磨成更薄的薄片后,在显微镜下观察，或切开石化化石,将切面磨光，用盐酸或氟酸侵蚀，洗净后，烘干，涂上醋酸纤维素或硝酸纤维素溶液，再烘干后，将植物组织撕下制片观察。

植物分支学科主要有四类：

古藻类学 　研究古代藻类植物。

古孢粉学 　研究沉积物中或沉积岩中保存的孢子和花粉。

古木材学 　研究古代的化石茎干。

古种子学 　研究古代的种子和果实。

植物分类及各类植物在地质历史上的分布研究，是古植物学研究中很重要的一个方面，即植物分类学的研究及植物系统分类的建立。因为地质历史时期有不少已绝灭的类别，必须把它们与现存的植物统一考虑，才能建立科学的分类体系，反映各类植物间的系统关系。最早曾被分为菌藻植物、苔藓植物、蕨类植物、种子植物四个门，以后随着植物学、古植物学研究的深入，曾提出多种分类方案。但迄今还没有一个被广泛接受的方案。

难以置信的是具有上下五千年历史文化的中国，居然在漫长的历史中，对真正意义上的植物学研究很肤浅，能广泛流传的则是五行八卦和天人合一之说，对植物的最终研究也大多是有毒和无毒，或可食用、药用，甚至将植物也按君臣草民作了等级划分。植物研究必须服从专制制度。