了解一點(diǎn)植物學(xué)知識
植物學(xué)是一門(mén)研究植物形態(tài)解剖、生長(cháng)發(fā)育、生理生態(tài)、系統進(jìn)化、分類(lèi)以及與人類(lèi)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(lèi)、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(lèi)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、改造和保護植物資源，讓植物為人類(lèi)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
對象。早期人類(lèi)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，養育了一切
生物，而今日人類(lèi)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
農業(yè)人口定居之後才出現了
人類(lèi)文明。人類(lèi)在這些活動(dòng)中積累的知識便構成今日植物科學(xué)的基礎。今日常稱(chēng)
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，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(lèi)。西元1世紀，
老普林尼的《博物志》中也記載不少植物知識，但謬誤甚多。中國的藥草書(shū)出現甚早，但對西方植物學(xué)無(wú)直接貢獻。印刷術(shù)流傳後，西方的
草藥志(herbal)才於15∼16 世紀逐漸出現。16世紀研制出
光學(xué)鏡頭和復式顯微鏡，開(kāi)創(chuàng )了一個(gè)新紀元。17世紀的
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 )「
細胞」一詞。18世紀，實(shí)驗
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(shū)，確立了
雙名制，并將生殖性狀(花)用為重要分類(lèi)根據。19世紀達爾文和
孟德?tīng)?/font>(Gregor Johann Mendel)的工作為植物進(jìn)化觀(guān)奠定了基礎。至20世紀植物學(xué)進(jìn)展更為迅速，這包括：光合作用機理的闡明；光敏色素的發(fā)現；植物激素的發(fā)現；微量元素作用的研究；遺傳育種技術(shù)的進(jìn)步；同位素計年法的建立；前寒武紀巖石中藻樣及細菌樣化石的發(fā)現；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(由細胞到器官各個(gè)層次)的結構及形狀。分支學(xué)科有細胞學(xué)、解剖學(xué)、組織學(xué)、生殖形態(tài)學(xué)、實(shí)驗形態(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)系統學(xué)研究植物的鑒定和分類(lèi)。
（二）特別分支：此外，還有些特別分支，如細菌學(xué)、真菌學(xué)、藻類(lèi)學(xué)、苔蘚植物學(xué)、蕨類(lèi)植物學(xué)、古植物學(xué)、孢粉學(xué)、植物病理學(xué)、經(jīng)濟植物學(xué)、人種植物學(xué)等。在形態(tài)研究方面，顯微鏡及相應的制片技術(shù)具決定性作用。相差顯微鏡使人們得以觀(guān)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(xiàn)衍射則有助於了解大分子的構造。生態(tài)學(xué)將許多生理學(xué)方法應用於戶(hù)外研究，常需精確測量大量環(huán)境參數，而且可能需要電腦幫助來(lái)處理數據。群落生態(tài)學(xué)則采用統計方法來(lái)測度群體的分布和豐度?，F代植物分類(lèi)學(xué)家已能在植物園及溫室、環(huán)境室中利用有對照的實(shí)驗方法來(lái)輔助分類(lèi)。植物標本及圖志仍是重要的分類(lèi)參考資料。電子顯微鏡、細胞學(xué)及遺傳學(xué)方法、植物化學(xué)方法都為分類(lèi)學(xué)提供了新的武器。電腦的出現還使數量分類(lèi)技術(shù)得以實(shí)現。20世紀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)。醫學(xué)和
有機化學(xué)常取材於植物，而農、林、藥等應用學(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、狩獵動(dòng)物及漁類(lèi)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。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?，F在世界許多
國家都有植物學(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化為化學(xué)能，釋放出氧氣來(lái)維持其生活。植物是人類(lèi)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。
早期人類(lèi)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)始把對植物的知識系統化，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構、化學(xué)組成、各部分的功能和繁殖方式。而且自從人類(lèi)懂得了栽培植物，研究?jì)热莞似?font color="#136ec2">營(yíng)養生長(cháng)和繁殖，以及選育良種和對病蟲(chóng)害的處理。
（四）
微觀(guān)植物學(xué)：20世紀植物學(xué)研究一方面走向
微觀(guān)，試求把植物的各種活動(dòng)，物質(zhì)、能量、信息的轉化還原到細胞水平、分子水平、甚至電子水平，并創(chuàng )造了“
細胞工程”、“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(guān)，研究“環(huán)境保護”、“
生態(tài)工程”等課題，甚至擴大到地球生物圈的組成及其調控的研究等。所以今天的植物學(xué)已發(fā)展為包括眾多分支的知識體系。70年代以來(lái)又常稱(chēng)之為
植物生物學(xué)。
三、學(xué)科歷史：
人類(lèi)對植物的認識最早可以追溯到
舊石器時(shí)代，人類(lèi)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(zhù)作《植物歷史》（也稱(chēng)《植物調查》）中將植物進(jìn)行了分類(lèi)。 1世紀
希臘醫生迪奧斯克里德斯（Dioscorides）的著(zhù)作《
藥物論》（De Materia Medica）為以后藥用植物的使用奠定了基礎。
1593年中國明朝的
李時(shí)珍也完成了《
本草綱目》的編寫(xiě)。17世紀末
英國生物學(xué)家雷確立了現代植物分類(lèi)的基本原理。17世紀，出現了各式各樣的
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世紀中期植物學(xué)各分支學(xué)科已基本形成。
中國近代植物植物分類(lèi)學(xué)的奠基人是胡先骕，編寫(xiě)了中國第一部中文《高等植物學(xué)》，發(fā)現了中國的“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(lèi)在采集植物塊根和果實(shí)種子供食用的時(shí)候就認識了某些植物。希臘、埃及、巴比倫、中國、印度等文明古國對植物知識都有記述。如中國《詩(shī)經(jīng)》就已經(jīng)講究“多識于鳥(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(xiě)的《植物歷史》或稱(chēng)《植物調查》一書(shū)，在哲學(xué)原理基礎上將植物分類(lèi)，描繪其各部分、習性和用途。羅馬的老普林尼則把當時(shí)所有的植物學(xué)知識寫(xiě)在37冊的《博物志》書(shū)中，開(kāi)以后黑暗中世紀“百科全書(shū)學(xué)派”的先河，但謬誤很多。
后陸續出現許多有關(guān)植物方面的著(zhù)述。如公元1世紀希臘醫生迪奧斯科里德斯在其著(zhù)作《藥物論》中記述了600種植物及其醫藥用途的引證，成為以后描述藥用植物的基礎。15～16世紀本草著(zhù)作中最有價(jià)值的是日耳曼的布龍費爾斯，意大利的馬蒂奧利、英國的特納等的著(zhù)作。 此時(shí)期約與中國明代中葉以后李時(shí)珍完成《本草綱日》同時(shí)?？傊?7世紀前植物學(xué)幾乎全限于描述(包括木刻畫(huà))和定性藥用植物。
17世紀的初期自然科學(xué)從以“機械哲學(xué)”為主導思想進(jìn)入到“實(shí)驗科學(xué)”階段。植物學(xué)也從描述為主轉到更有目的。有計劃、有系統的收集資料，觀(guān)測現象，以至于在控制條件下進(jìn)行試驗，并提出和考驗理論與學(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用也起了很大作用。
現代植物分類(lèi)基本原理為英國生物學(xué)家雷在17世紀末確立，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(lèi)和人為分類(lèi)的區別所在。
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(lèi)依據，他確立的24綱主要建立在花的雄蕊數目上；每個(gè)綱再用花柱的數目分成目。這個(gè)系統的簡(jiǎn)單性使人容易接受因而促進(jìn)了植物的采集和調查，但由于此法含糊了自然分類(lèi)而有害于植物學(xué)。如按林奈系統使百合和小檗同在一目，而鼠尾草和同類(lèi)的薄荷卻分了家。
林奈的貢獻還在于把約6000種植物歸入各屬(今天還用同樣安排)，仔細描寫(xiě)，并?？绷怂姆N和以前植物學(xué)家的命名和描寫(xiě)，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(lèi)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世紀光學(xué)顯微鏡問(wèn)世，瑞典人揚斯和揚森兄弟在1590年做成復合顯微鏡，17世紀名種型式顯微鏡出現后，由胡克、格魯、馬爾皮基開(kāi)創(chuàng )了植物解剖學(xué)。
1670～1674年，英國人格魯和意大利人馬爾皮基已能分辨木質(zhì)部、導管和纖維髓細胞和樹(shù)脂道的內部。英國人胡克發(fā)現細胞，他的細胞概念是一個(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)家設想植物是由多種成分，包括導管、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年首次提出細胞學(xué)說(shuō)。從此細胞學(xué)成為一個(gè)獨立的學(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)液運動(dòng)、種子發(fā)芽和其他功能的實(shí)驗。再早些年，荷蘭人黑爾蒙特通過(guò)著(zhù)名的桶栽柳技試驗證明植物從水中取得物質(zhì)。1742年英國人黑爾斯在所著(zhù)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，他被認為是植物生理學(xué)的創(chuàng )始人。
1774年英國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。
17～18世紀，卡梅拉里烏斯及布爾哈夫等人觀(guān)察到植物的性別、花粉及受精作用等現象，推動(dòng)了植物胚胎學(xué)等的發(fā)展。
到19世紀中期植物學(xué)各分支學(xué)科已基本形成。達爾文、孟德?tīng)柕墓ぷ鞲鼮橹参镞M(jìn)化觀(guān)和遺傳機制的確立打下了基礎。
20世紀特別是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，如光合作用機理的闡明，光敏素、植物激素的發(fā)現，微量元素的發(fā)現，遺傳育種技術(shù)、同位素計年法建立，以及抗生物質(zhì)的分離等，使植物學(xué)在經(jīng)濟上更為重要，成為園藝學(xué)、農業(yè)和環(huán)境科學(xué)的重要理論基礎。
五、學(xué)科分支：
1、植物分類(lèi)學(xué)和植物系統學(xué)：植物分類(lèi)學(xué)（Plant Taxonomy）和植物系統學(xué)（Plant Sys tematics）：是根據植物的特征，植物間的親緣關(guān)系、演化的順序，對植物進(jìn)行分類(lèi)的科學(xué)，并在研究的基礎上建立和逐步完善植物各級類(lèi)群的進(jìn)化系統。兩者常?；煊?，但植物系統學(xué)更強調植物間的系統關(guān)系，即譜系。50年代以來(lái)，隨著(zhù)其他學(xué)科的發(fā)展，已產(chǎn)生出植物化學(xué)分類(lèi)學(xué)、植物細胞分類(lèi)學(xué)、植物超微結構分類(lèi)學(xué)和植物數值分類(lèi)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)的分子系統學(xué)（Molecular Systematics）為植物的系統發(fā)育研究提供了新的手段。另外，對具體某一類(lèi)群植物分類(lèi)的研究也產(chǎn)生相應的分支學(xué)科，如：細菌學(xué)、真菌學(xué)、藻類(lèi)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)體構造、發(fā)育及系統發(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)及其規律性的科學(xué)。近代植物生理學(xué)中各分支學(xué)科, 如細胞生理、種子生理、光合生理、呼吸生理、水分生理、營(yíng)養生理、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(zhuān)門(mén)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
變異規律性的科學(xué)。因和細胞學(xué)和
分子生物學(xué)密切相關(guān)，已發(fā)展出植物細胞遺傳學(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)系統生態(tài)學(xué)。
6、
植物化學(xué)：植物化學(xué)（Phytochemistry）: 研究的主要內容是植物代謝產(chǎn)物的成分、結構、分布
規律的科學(xué)，與中藥有效成分、植物系統分類(lèi)有密切關(guān)系，如植物化學(xué)分類(lèi)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、數量、用途及其開(kāi)發(fā)的科學(xué)，與
藥用植物學(xué)、植物分類(lèi)學(xué)和保護生物學(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(zhù)生物大分子（
核酸、蛋白質(zhì)）結構以及
基因結構和功能的研究而發(fā)展起來(lái)的；指專(zhuān)門(mén)研究和揭示植物材料的核酸、蛋白質(zhì)等大分子的結構和功能，以及基因的結構和功能規律的科學(xué)。它是當今植物學(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。
現代植物科學(xué)已進(jìn)入實(shí)驗階段，因而，出現一些實(shí)驗的學(xué)科分支，如實(shí)驗分類(lèi)學(xué)，研究植物物種及種系形成；實(shí)驗形態(tài)學(xué)，研究形態(tài)發(fā)生及器官建成；實(shí)驗胚胎學(xué)，研究植物細胞、組織或器官在培養條件下胚胎的發(fā)生及建成；實(shí)驗生態(tài)學(xué)，研究人工實(shí)驗條件處理下，植物生理生化及內部結構的變化；而實(shí)驗植物群落學(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構動(dòng)態(tài)變化的科學(xué)。
