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了解一點(diǎn)植物學(xué)知識(shí)
植物學(xué)是一門研究植物形態(tài)解剖、生長(zhǎng)發(fā)育,、生理生態(tài),、系統(tǒng)進(jìn)化、分類以及與人類的關(guān)系的綜合性科學(xué),，是生物學(xué)的分支學(xué)科,。 一、學(xué)科概述：
（一）概念：植物學(xué) botany是生物學(xué)的分支學(xué)科,。是研究植物的形態(tài),、分類、生理,、生態(tài),、分布、發(fā)生,、遺傳,、進(jìn)化的科學(xué)。它的主要分科有植物分類學(xué),、植物形態(tài)學(xué),、植物解刨學(xué)、植物胚胎學(xué),、植物生理學(xué),、植物生態(tài)學(xué)、植物病理學(xué),、植物地理學(xué)等,。目的在于開(kāi)發(fā),、利用,、改造和保護(hù)植物資源，讓植物為人類提供更多的食物、纖維,、藥物,、建筑材料等。 （二）分支：生物學(xué)的分支學(xué)科,，以植物為研究對(duì)象,。早期人類的食、住,、衣,、藥、裝飾物,、工具等乃至巫術(shù)用品無(wú)不取自植物,。綠色植物借助光合作用制造食物，養(yǎng)育了一切生物,，而今日人類及許多生物所需的氧氣全系35億年以來(lái)植物借光合作用所產(chǎn)生,。原始人先是采集植物，以后進(jìn)而種植植物,，自農(nóng)業(yè)人口定居之後才出現(xiàn)了人類文明,。人類在這些活動(dòng)中積累的知識(shí)便構(gòu)成今日植物科學(xué)的基礎(chǔ)。今日常稱亞里斯多德的弟子泰奧弗拉斯托斯(Theophrastus, 300BC)為植物學(xué)創(chuàng)立者,。西元1世紀(jì),，希臘的迪奧斯科里斯(Pedanius Dioscorides)將植物分為芳香、烹飪及藥用3類,。西元1世紀(jì),，老普林尼的《博物志》中也記載不少植物知識(shí)，但謬誤甚多,。中國(guó)的藥草書出現(xiàn)甚早,，但對(duì)西方植物學(xué)無(wú)直接貢獻(xiàn)。印刷術(shù)流傳後,，西方的草藥志(herbal)才於15∼16 世紀(jì)逐漸出現(xiàn),。16世紀(jì)研制出光學(xué)鏡頭和復(fù)式顯微鏡，開(kāi)創(chuàng)了一個(gè)新紀(jì)元,。17世紀(jì)的植物學(xué)家不再偏重於研究藥草,，鮑欣(Gaspard Bauhin)提出許多至今有效的新概念。胡克(Robert Hooke),、格魯(Nehemiah Grew)及馬爾皮基(Marcello Malpighi)等人的工作創(chuàng)立了植物解剖學(xué),。胡克創(chuàng)「細(xì)胞」一詞。18世紀(jì),，實(shí)驗(yàn)生理學(xué)初步證明,，植物在陽(yáng)光下吸收水和二氧化碳，增加植株重量，并放出氧氣,。1753年林奈(Carolus Linnaeus)發(fā)表《植物種志》一書,，確立了雙名制，并將生殖性狀(花)用為重要分類根據(jù),。19世紀(jì)達(dá)爾文和孟德?tīng)?/font>(Gregor Johann Mendel)的工作為植物進(jìn)化觀奠定了基礎(chǔ),。至20世紀(jì)植物學(xué)進(jìn)展更為迅速，這包括：光合作用機(jī)理的闡明,；光敏色素的發(fā)現(xiàn),；植物激素的發(fā)現(xiàn)；微量元素作用的研究,；遺傳育種技術(shù)的進(jìn)步,；同位素計(jì)年法的建立；前寒武紀(jì)巖石中藻樣及細(xì)菌樣化石的發(fā)現(xiàn),；抗生物質(zhì)的分離等,。
二、研究領(lǐng)域：
（一）主要領(lǐng)域：植物學(xué)有下面4個(gè)主要領(lǐng)域： (1)形態(tài)學(xué)研究植體(由細(xì)胞到器官各個(gè)層次)的結(jié)構(gòu)及形狀,。分支學(xué)科有細(xì)胞學(xué),、解剖學(xué)、組織學(xué),、生殖形態(tài)學(xué),、實(shí)驗(yàn)形態(tài)學(xué)等。
(2)生理學(xué)研究植物功能,，與生物化學(xué)及生物物理學(xué)密切相關(guān),。
(3)生態(tài)學(xué)研究生物與環(huán)境間的交互作用，在某些方面與生理學(xué)相近,。
(4)系統(tǒng)學(xué)研究植物的鑒定和分類,。
（二）特別分支：此外，還有些特別分支,，如細(xì)菌學(xué),、真菌學(xué)、藻類學(xué),、苔蘚植物學(xué),、蕨類植物學(xué)、古植物學(xué),、孢粉學(xué),、植物病理學(xué)、經(jīng)濟(jì)植物學(xué),、人種植物學(xué)等,。在形態(tài)研究方面,，顯微鏡及相應(yīng)的制片技術(shù)具決定性作用。相差顯微鏡使人們得以觀察活組織,，而電子顯微鏡則將人帶進(jìn)超微領(lǐng)域。組織培養(yǎng)法可用於研究植物的形態(tài)發(fā)生,。在生理學(xué)領(lǐng)域,，生物化學(xué)及生物物理技術(shù)大量應(yīng)用，這包括超離心,、電泳,、層析、放射性同位素技術(shù),、各種電子儀器以及各種光譜波譜技術(shù),。Ｘ線衍射則有助於了解大分子的構(gòu)造。生態(tài)學(xué)將許多生理學(xué)方法應(yīng)用於戶外研究,，常需精確測(cè)量大量環(huán)境參數(shù),，而且可能需要電腦幫助來(lái)處理數(shù)據(jù)。群落生態(tài)學(xué)則采用統(tǒng)計(jì)方法來(lái)測(cè)度群體的分布和豐度?，F(xiàn)代植物分類學(xué)家已能在植物園及溫室,、環(huán)境室中利用有對(duì)照的實(shí)驗(yàn)方法來(lái)輔助分類。植物標(biāo)本及圖志仍是重要的分類參考資料,。電子顯微鏡,、細(xì)胞學(xué)及遺傳學(xué)方法、植物化學(xué)方法都為分類學(xué)提供了新的武器,。電腦的出現(xiàn)還使數(shù)量分類技術(shù)得以實(shí)現(xiàn),。20世紀(jì)後半葉還采用大分子分析來(lái)判斷植物間的親緣關(guān)系。
（三）相關(guān)學(xué)科：植物學(xué)與許多科學(xué)密切相關(guān),。醫(yī)學(xué)和有機(jī)化學(xué)常取材於植物,，而農(nóng)、林,、藥等應(yīng)用學(xué)科直接建基於植物學(xué),。園林藝術(shù)一直為各種文明所重視。農(nóng)業(yè)產(chǎn)品則為人民生活所不可缺,。歷史上,，至少有300種植物曾用作食物，約100種已馴化或曾大量種植,，但僅約200種的產(chǎn)量大到可進(jìn)入國(guó)際商業(yè)市場(chǎng),。稻、麥,、玉米,、甘蔗,、甜菜、馬鈴薯,、甘薯,、大豆、蠶豆,、椰子和香蕉是世界上最主要的12種食物,，都由原始民族培養(yǎng)而成。茶,、咖啡以及酒也都是歷史悠久的飲料,。植物纖維不僅提供服裝原料，還可用於制繩,、造紙等等,。林業(yè)一直是建材、燃料,、纖維,、化工原料等的重要來(lái)源，在水土保持,、野生動(dòng)物保護(hù),、狩獵動(dòng)物及漁類生息、提供游憩場(chǎng)所等方面也具很大作用,。但森林資源也被大量浪費(fèi),。直到今日，森林的這些價(jià)值才開(kāi)始受到重視,。重要植物產(chǎn)品還有藥材,、芳香油等。現(xiàn)在世界許多國(guó)家都有植物學(xué)會(huì)和植物學(xué)雜志,，植物園也很普遍,。
所有的動(dòng)物都要依靠綠色植物的光合作用能力把日光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，釋放出氧氣來(lái)維持其生活,。植物是人類衣,、食、用,、住,、行原料的直接或間接來(lái)源，是維持生物圈生態(tài)平衡的重要環(huán)節(jié),。
早期人類就能分辨出他們所接觸到的植物,，并給以命名。隨科學(xué)的發(fā)展,，人們開(kāi)始把對(duì)植物的知識(shí)系統(tǒng)化,，并且記錄下來(lái)成為植物學(xué),。以后，進(jìn)一步注意到它們的結(jié)構(gòu),、化學(xué)組成,、各部分的功能和繁殖方式。而且自從人類懂得了栽培植物,，研究?jī)?nèi)容更包括了其營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)和繁殖,，以及選育良種和對(duì)病蟲(chóng)害的處理。
（四）微觀植物學(xué)：20世紀(jì)植物學(xué)研究一方面走向微觀,，試求把植物的各種活動(dòng)，物質(zhì),、能量,、信息的轉(zhuǎn)化還原到細(xì)胞水平、分子水平,、甚至電子水平,，并創(chuàng)造了“細(xì)胞工程”、“基因工程”等方法以求迅速繁殖和創(chuàng)建植物新品種,。另一方面特別是70年代以來(lái),，又趨向宏觀，研究“環(huán)境保護(hù)”,、“生態(tài)工程”等課題,，甚至擴(kuò)大到地球生物圈的組成及其調(diào)控的研究等。所以今天的植物學(xué)已發(fā)展為包括眾多分支的知識(shí)體系,。70年代以來(lái)又常稱之為植物生物學(xué),。
三、學(xué)科歷史：
人類對(duì)植物的認(rèn)識(shí)最早可以追溯到舊石器時(shí)代,，人類在尋找食物的過(guò)程中采集了植物的種子,、莖、根和果實(shí),。植物學(xué)的創(chuàng)始人是提奧夫拉斯圖 (Theophrastus),，在他的著作《植物歷史》（也稱《植物調(diào)查》）中將植物進(jìn)行了分類。 1世紀(jì)希臘醫(yī)生迪奧斯克里德斯（Dioscorides）的著作《藥物論》（De Materia Medica）為以后藥用植物的使用奠定了基礎(chǔ),。1593年中國(guó)明朝的李時(shí)珍也完成了《本草綱目》的編寫,。17世紀(jì)末英國(guó)生物學(xué)家雷確立了現(xiàn)代植物分類的基本原理。17世紀(jì),，出現(xiàn)了各式各樣的顯微鏡,，開(kāi)創(chuàng)了植物解剖學(xué)的研究，隨后植物生理學(xué)和植物胚胎學(xué)也得到進(jìn)一步的發(fā)展,，到19世紀(jì)中期植物學(xué)各分支學(xué)科已基本形成,。
中國(guó)近代植物植物分類學(xué)的奠基人是胡先骕,，編寫了中國(guó)第一部中文《高等植物學(xué)》，發(fā)現(xiàn)了中國(guó)的“活化石”水杉,，并將其命名,。
四、學(xué)科發(fā)展：
至少在舊石器時(shí)代,，人類在采集植物塊根和果實(shí)種子供食用的時(shí)候就認(rèn)識(shí)了某些植物,。希臘、埃及,、巴比倫,、中國(guó)、印度等文明古國(guó)對(duì)植物知識(shí)都有記述,。如中國(guó)《詩(shī)經(jīng)》就已經(jīng)講究“多識(shí)于鳥(niǎo)獸草木之名”,。
古希臘亞里士多德的學(xué)生提奧夫拉斯圖被視為植物學(xué)的創(chuàng)始人。他在公元前300年寫的《植物歷史》或稱《植物調(diào)查》一書,，在哲學(xué)原理基礎(chǔ)上將植物分類,，描繪其各部分、習(xí)性和用途,。羅馬的老普林尼則把當(dāng)時(shí)所有的植物學(xué)知識(shí)寫在37冊(cè)的《博物志》書中,，開(kāi)以后黑暗中世紀(jì)“百科全書學(xué)派”的先河，但謬誤很多,。
后陸續(xù)出現(xiàn)許多有關(guān)植物方面的著述,。如公元1世紀(jì)希臘醫(yī)生迪奧斯科里德斯在其著作《藥物論》中記述了600種植物及其醫(yī)藥用途的引證，成為以后描述藥用植物的基礎(chǔ),。15～16世紀(jì)本草著作中最有價(jià)值的是日耳曼的布龍費(fèi)爾斯,，意大利的馬蒂奧利、英國(guó)的特納等的著作,。 此時(shí)期約與中國(guó)明代中葉以后李時(shí)珍完成《本草綱日》同時(shí),。總之至17世紀(jì)前植物學(xué)幾乎全限于描述(包括木刻畫)和定性藥用植物,。
17世紀(jì)的初期自然科學(xué)從以“機(jī)械哲學(xué)”為主導(dǎo)思想進(jìn)入到“實(shí)驗(yàn)科學(xué)”階段,。植物學(xué)也從描述為主轉(zhuǎn)到更有目的。有計(jì)劃,、有系統(tǒng)的收集資料,，觀測(cè)現(xiàn)象，以至于在控制條件下進(jìn)行試驗(yàn),，并提出和考驗(yàn)理論與學(xué)說(shuō),。這期間物理學(xué)、化學(xué)的發(fā)展及新工具如顯微鏡的應(yīng)用也起了很大作用,。
現(xiàn)代植物分類基本原理為英國(guó)生物學(xué)家雷在17世紀(jì)末確立,，他把有花植物分為單子葉和雙子葉,，進(jìn)一步再分就包括迄今還沿用的許多植物科。雷堅(jiān)持必須用植物的所有特征來(lái)判定他們的親絳而不能只用單一部分的特征,。這恰是自然分類和人為分類的區(qū)別所在,。
1753年瑞典植物學(xué)家林奈發(fā)表“植物種志”，確立了雙名制,。他將生殖性狀(花)用作重要分類依據(jù),，他確立的24綱主要建立在花的雄蕊數(shù)目上；每個(gè)綱再用花柱的數(shù)目分成目,。這個(gè)系統(tǒng)的簡(jiǎn)單性使人容易接受因而促進(jìn)了植物的采集和調(diào)查,，但由于此法含糊了自然分類而有害于植物學(xué)。如按林奈系統(tǒng)使百合和小檗同在一目,，而鼠尾草和同類的薄荷卻分了家,。
林奈的貢獻(xiàn)還在于把約6000種植物歸入各屬(今天還用同樣安排)，仔細(xì)描寫,，并?？绷怂姆N和以前植物學(xué)家的命名和描寫,，再按雙字命名法命名,。此法立即被其他植物學(xué)者所接受。只有從1753年開(kāi)始,，從一個(gè)學(xué)者到另一個(gè)學(xué)者去跟蹤一種植物才比較容易和可能,。此后與分類學(xué)進(jìn)展相并行的植物解剖學(xué)、植物生理學(xué),、植物胚胎學(xué)等的研究也就發(fā)展起來(lái)了,。
自16世紀(jì)光學(xué)顯微鏡問(wèn)世，瑞典人揚(yáng)斯和揚(yáng)森兄弟在1590年做成復(fù)合顯微鏡,，17世紀(jì)名種型式顯微鏡出現(xiàn)后,，由胡克、格魯,、馬爾皮基開(kāi)創(chuàng)了植物解剖學(xué),。
1670～1674年，英國(guó)人格魯和意大利人馬爾皮基已能分辨木質(zhì)部,、導(dǎo)管和纖維髓細(xì)胞和樹(shù)脂道的內(nèi)部,。英國(guó)人胡克發(fā)現(xiàn)細(xì)胞，他的細(xì)胞概念是一個(gè)由實(shí)心物質(zhì)包圍的空間(小室),。從那以后很久,，植物學(xué)家才理解這些蜂房樣的小室至少在幼期是含有生活物質(zhì)的。第一個(gè)植物形態(tài)學(xué)家設(shè)想植物是由多種成分,，包括導(dǎo)管,、纖維,、“囊”等組成的。日耳曼人施萊登和他的同伴動(dòng)物學(xué)家施萬(wàn)在1839年首次提出細(xì)胞學(xué)說(shuō),。從此細(xì)胞學(xué)成為一個(gè)獨(dú)立的學(xué)科,。
在格魯和雷的時(shí)代，生理學(xué)也開(kāi)始了,。雷做過(guò)樹(shù)液運(yùn)動(dòng),、種子發(fā)芽和其他功能的實(shí)驗(yàn)。再早些年,，荷蘭人黑爾蒙特通過(guò)著名的桶栽柳技試驗(yàn)證明植物從水中取得物質(zhì),。1742年英國(guó)人黑爾斯在所著的植物靜力學(xué)中記載了關(guān)于樹(shù)液流動(dòng)和壓力、蒸騰作用,、失水和空氣交換氣體等方面的124個(gè)實(shí)驗(yàn),，他被認(rèn)為是植物生理學(xué)的創(chuàng)始人。
1774年英國(guó)人工普里斯特利指出植物在陽(yáng)光下釋放氧氣,。這些氣體(氧氣,、二氧化碳)和植物的相互關(guān)系進(jìn)一步由英恩豪斯(1779)和法國(guó)人索緒爾(1804)闡明。后者將定量方法引入研究,，并示明水和二氧化碳一樣被吸收,。自此關(guān)于綠色植物在光下吸收水分和二氧化碳增重(制造食物)的光合作用被發(fā)現(xiàn)。
17～18世紀(jì),，卡梅拉里烏斯及布爾哈夫等人觀察到植物的性別,、花粉及受精作用等現(xiàn)象，推動(dòng)了植物胚胎學(xué)等的發(fā)展,。
到19世紀(jì)中期植物學(xué)各分支學(xué)科已基本形成,。達(dá)爾文、孟德?tīng)柕墓ぷ鞲鼮橹参镞M(jìn)化觀和遺傳機(jī)制的確立打下了基礎(chǔ),。
20世紀(jì)特別是50年代以來(lái),，植物學(xué)又有了飛速發(fā)展，主要是植物生理學(xué),、生物化學(xué)和遺傳學(xué)等的成就,，如光合作用機(jī)理的闡明，光敏素,、植物激素的發(fā)現(xiàn),，微量元素的發(fā)現(xiàn)，遺傳育種技術(shù),、同位素計(jì)年法建立,，以及抗生物質(zhì)的分離等，使植物學(xué)在經(jīng)濟(jì)上更為重要，成為園藝學(xué),、農(nóng)業(yè)和環(huán)境科學(xué)的重要理論基礎(chǔ),。
五、學(xué)科分支：
1,、植物分類學(xué)和植物系統(tǒng)學(xué)：植物分類學(xué)（Plant Taxonomy）和植物系統(tǒng)學(xué)（Plant Sys tematics）：是根據(jù)植物的特征,，植物間的親緣關(guān)系、演化的順序,，對(duì)植物進(jìn)行分類的科學(xué),，并在研究的基礎(chǔ)上建立和逐步完善植物各級(jí)類群的進(jìn)化系統(tǒng)。兩者常?；煊?，但植物系統(tǒng)學(xué)更強(qiáng)調(diào)植物間的系統(tǒng)關(guān)系，即譜系,。50年代以來(lái),，隨著其他學(xué)科的發(fā)展，已產(chǎn)生出植物化學(xué)分類學(xué),、植物細(xì)胞分類學(xué),、植物超微結(jié)構(gòu)分類學(xué)和植物數(shù)值分類學(xué)等進(jìn)一步的分支學(xué)科；尤其80年代后期發(fā)展起來(lái)的分子系統(tǒng)學(xué)（Molecular Systematics）為植物的系統(tǒng)發(fā)育研究提供了新的手段,。另外,，對(duì)具體某一類群植物分類的研究也產(chǎn)生相應(yīng)的分支學(xué)科，如：細(xì)菌學(xué),、真菌學(xué),、藻類植物學(xué),、苔蘚植物學(xué),。
2、植物形態(tài)學(xué)：植物形態(tài)學(xué)（Plant Morphology）：是研究植物個(gè)體構(gòu)造,、發(fā)育及系統(tǒng)發(fā)育中形態(tài)建成的科學(xué),，它已發(fā)展為植物器官學(xué)、植物解剖學(xué),、植物胚胎學(xué)及植物細(xì)胞學(xué),。
3、植物生理學(xué)：植物生理學(xué)(Plant Physiology)：是研究植物生命活動(dòng)及其規(guī)律性的科學(xué),。近代植物生理學(xué)中各分支學(xué)科, 如細(xì)胞生理,、種子生理、光合生理,、呼吸生理,、水分生理、營(yíng)養(yǎng)生理、開(kāi)花或生殖生理及生態(tài)生理等已有很大發(fā)展,。有的已形成專門學(xué)科如植物分子生理學(xué),、植物代謝生理學(xué)、植物發(fā)育生理學(xué)等,。與植物生理學(xué)密切相關(guān)的學(xué)科有植物生物化學(xué),。
4、植物遺傳學(xué)：植物遺傳學(xué)（Plant Genetics）：是研究植物的遺傳和變異規(guī)律性的科學(xué),。因和細(xì)胞學(xué)和分子生物學(xué)密切相關(guān),，已發(fā)展出植物細(xì)胞遺傳學(xué)和分子遺傳學(xué)。
5,、植物生態(tài)學(xué)：植物生態(tài)學(xué)（Plant Ecology）：是研究植物與環(huán)境間相互關(guān)系的科學(xué),。又可分成植物個(gè)體生態(tài)學(xué)、植物種群生態(tài)學(xué),、植物群落生態(tài)學(xué)及生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學(xué),。
6、植物化學(xué)：植物化學(xué)（Phytochemistry）: 研究的主要內(nèi)容是植物代謝產(chǎn)物的成分,、結(jié)構(gòu),、分布規(guī)律的科學(xué)，與中藥有效成分,、植物系統(tǒng)分類有密切關(guān)系,，如植物化學(xué)分類學(xué)就是一個(gè)交叉學(xué)科。
7,、植物資源學(xué)：植物資源學(xué)(plant resourses): 是研究自然界所有植物的分布,、數(shù)量、用途及其開(kāi)發(fā)的科學(xué),，與藥用植物學(xué),、植物分類學(xué)和保護(hù)生物學(xué)有密切關(guān)系。
8,、分子植物學(xué)：分子植物學(xué)（molecular botany）:是近30年隨著生物大分子（核酸,、蛋白質(zhì)）結(jié)構(gòu)以及基因結(jié)構(gòu)和功能的研究而發(fā)展起來(lái)的；指專門研究和揭示植物材料的核酸,、蛋白質(zhì)等大分子的結(jié)構(gòu)和功能,，以及基因的結(jié)構(gòu)和功能規(guī)律的科學(xué)。它是當(dāng)今植物學(xué)各領(lǐng)域研究的前沿,，其分子生物學(xué)研究使用的方法已被植物各分支學(xué)科所采用,。
現(xiàn)代植物科學(xué)已進(jìn)入實(shí)驗(yàn)階段，因而,，出現(xiàn)一些實(shí)驗(yàn)的學(xué)科分支,，如實(shí)驗(yàn)分類學(xué),，研究植物物種及種系形成；實(shí)驗(yàn)形態(tài)學(xué),，研究形態(tài)發(fā)生及器官建成,；實(shí)驗(yàn)胚胎學(xué)，研究植物細(xì)胞,、組織或器官在培養(yǎng)條件下胚胎的發(fā)生及建成,；實(shí)驗(yàn)生態(tài)學(xué)，研究人工實(shí)驗(yàn)條件處理下,，植物生理生化及內(nèi)部結(jié)構(gòu)的變化,；而實(shí)驗(yàn)植物群落學(xué)是以人工生態(tài)環(huán)境或營(yíng)造人工植物群落研究植物群落結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)變化的科學(xué)。
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