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植物学

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Embryophyta 1.png

植物学是一门研究植物形态解剖、生长发育、生理生态、系统进化、分类以及与人类的关系的综合性科学,是生物学的分支学科。

历史

人类对植物的认识最早可以追溯到旧石器时代,人类在寻找食物的过程中采集了植物的种子、茎、根和果实。植物学的创始人是泰奥弗拉斯托斯,在他的著作《植物历史》(也称《植物调查》)中将植物进行了分类。

1世纪希腊医生迪奥科里斯的著作《药物论》(De Materia Medica)为以后药用植物的使用奠定了基础。1593年中国明朝李时珍也完成了《本草纲目》的编写。17世纪末英国生物学家约翰·雷确立了现代植物分类的基本原理。17世纪,出现了各式各样的显微镜,开创了植物解剖学的研究,随后植物生理学和植物胚胎学也得到进一步的发展,到19世纪中期植物学各分支学科已基本形成。

中国近代植物植物分类学的奠基人是胡先骕,编写了中国第一部中文《高等植物学》,发现了中国的“活化石”水杉,并将其命名。

早期的植物学

一个植物学家的传统工具
一个植物学家的传统工具

植物学的历史包括几个早期文明的著作与植物分类。例如古代印度的宗教著作,古代琐罗亚斯德教的著作,[1]及古代中国的著作。秦汉时期的《神农本草经》是中国最早的药用植物志。[2]古希腊亚里士多德的学生泰奥弗拉斯托斯被视为植物学的创始人。[3]他发明并描述了许多现代植物学的原理。[4]他的两个主要著作《植物历史》和《植物本原》是古代和中世纪的植物学的重要组成部分,其后的17个世纪一直占重要的地位。[5][4][6]1世纪希腊医生迪奥科里斯的著作《植物志》(De Materia Medica),是一本共5卷的药草百科全书,对其后的1500多年有广泛的影响。[7]中世纪的伊斯兰世界的著作包括Ibn Wahshiyya英语Ibn WahshiyyaNabatean AgricultureAbū Ḥanīfa Dīnawarī英语Abū Ḥanīfa DīnawarīBook of PlantsIbn Bassal英语Ibn BassalThe Classification of Soils。13世纪早期,Abu al-Abbas al-Nabati英语Abu al-Abbas al-NabatiIbn al-Baitar英语Ibn al-Baitar也有植物学的著作[8][9][10]

早期的现代植物学

Crantz的Classis cruciformium, 1769
Crantz的Classis cruciformium, 1769

德国医生莱昂哈特·福克斯是三位德国植物学之父之一,其余两位是奥托·布伦费尔斯希罗宁姆斯·博克英语Hieronymus Bock[11][12]

瓦列里乌斯·科达斯英语Valerius Cordus在1546年所写的Dispensatorium药典中的经典著作。[13]康拉德·格斯纳尼可拉斯·卡尔培柏英语Nicholas Culpeper也写了药用植物的著作。乌利塞·阿尔德罗万迪被认为是“自然历史之父”,他的研究内容包括植物。1665年,罗伯特·胡克从树皮切了一片软木薄片,并放到自己发明的显微镜观察到了细胞[14]1690年约翰·雷首次给物种下定义,依据花和营养器官的性状进行分类,并用一个分类系统处理了18000种植物。[5]1735年,卡尔·林奈出版了《自然系统》一书,在这本书中,林奈把自然界分成植物界、动物界和矿物界,并将动物和植物按纲、目、属、种、变种5个等级归类,特别是他在1753年发表的《植物种志》中对7300种植物正式使用了双名法进行命名。[15][16]

随着植物解剖学植物形态学及生命周期的知识的发展,人们意识到植物间的亲缘不止是林奈所描述的那样。 米歇尔·阿丹森英语Michel Adanson(1763), 安托万·罗兰·德朱西厄(1789)和奥古斯丁·彼拉姆斯·德堪多(1819)所提出的分类系统调整得到广泛的接受。进化论中的自然选择概念的提出,使人们开始了植物的进化关系和系统发育分类的研究。[17][18]

马蒂亚斯·雅各布·施莱登1838年发表了《植物发生论》(Grundzuge der Wissenschaftlichen),书中指出细胞是植物的结构单位,这本书对植物学有很大的影响。[19] 卡尔·路德维希·韦尔登诺分析了种子散布与分布,植物种群,地质历史的影响之间的联系,并开创了植物地理学. 1831年罗伯特·布朗发现了细胞核.[20]

现代植物学

近30多年来,分子生物学和近代技术科学,以及数学、物理学、化学的新概念和新技术被引入到植物学领域,植物学科在微观和宏观的研究上均取得了突出成就,无论在研究的深度和广度上都达到了一个新的水平[21]。当今相当多的新知识都是从研究模式植物而来的,如拟南芥。这种十字花科的杂草物种是最早的基因组测序植物之一。水稻基因组相对较小,同时国际水稻基因定序工程也把它定为重要的谷物//单子叶植物模型[22]。 另一个草物种二穗短柄草也是一个有助理解遗传学,细胞学和分子生物学的实验模型[23]。 对其他重要的商业主粮如小麦, 玉米, 大麦, 黑麦御谷大豆都有基因组测序。其中部分植物对基因组测序是一个挑战,因为他们的染色体中有两个以上的单倍体[注 1]。另外,一种绿色水藻莱茵衣藻英语Chlamydomonas reinhardtii作为模式生物,给细胞生物学提供了重要的知识[24]

研究领域与重要性

分子生物学, 遗传学生物化学级别到细胞器, 细胞, 组织, 器官,个体,植物种群,植物群落等方面都是对植物的研究范畴。在这些研究分支上的植物学家可能会涉及分类学解剖学形态学,以及生理学等方面。[25]

以前所有生命都被分成动物或植物,[26]而植物学就是专门研究那些动物以外的生物。 现在植物的定义是通过光合作用从太阳光中获得能量的生物,或者是无叶绿素的寄生植物. 而以前植物学则包括细菌真菌地衣,非绿藻水藻和病毒。不过植物学家仍很关注这些物种,而真菌和原生生物也包含在植物学课程内。[27][28]

对植物的研究是很重要的,因为植物是生物的基本组成部分,他们生产人类和其他生物赖以生存的氧气食物。此外,植物能防止土壤侵蚀而且对水文循环有极大影响 。[29] 古植物学是研究古植物化石记录的分支学科。普遍认为在地球的早期历史中,光合作用植物产生的氧气改变了古代地球的全球大气环境.[30]

人体营养

几乎所有的食物都来自植物(直接或间接),例如大米
几乎所有的食物都来自植物(直接或间接),例如大米

生命过程的基本原理

药物和原料

环境改变

生态学

进化

A Punnett square depicting a cross between two pea plants heterozygous for purple (B) and white (b) blossoms
A Punnett square depicting a cross between two pea plants heterozygous for purple (B) and white (b) blossoms

生理学

结构

分类学

研究对象

植物解剖和形态

水稻水稻植株的根,茎,叶和花的形态是19世纪的示意图
水稻水稻植株的根,茎,叶和花的形态是19世纪的示意图

植物解剖学是研究植物细胞和组织的结构,而植物的形态是其外部形式的研究。

注释

  1. ^ 这种情况称作多倍体,在植物中很常见。

参考文献

引用

  1. ^ Iyer 2009,第117页.
  2. ^ 北京市园林学校 1990,第10页.
  3. ^ 中国数字植物标本馆 2006.
  4. ^ 4.0 4.1 Greene 1909,第140–142页.
  5. ^ 5.0 5.1 周云龙 2004,第10页.
  6. ^ Bennett & Hammond 1902,第30页.
  7. ^ Mauseth 2003,第532页.
  8. ^ Dallal 2010,第197页.
  9. ^ Panaino 2002,第93页.
  10. ^ Levey 1973,第116页.
  11. ^ National Museum of Wales 2007.
  12. ^ Yaniv & Bachrach 2005,第157页.
  13. ^ Sprague 1939.
  14. ^ Waggoner 2001.
  15. ^ 周云龙 2004,第11页.
  16. ^ Capon 2005,第220–223页.
  17. ^ Ereshefsky 1997,第493–519页.
  18. ^ Gray & Sargent 1889,第292–293页.
  19. ^ Morton 1981,第377页.
  20. ^ Harris 2000,第76–81页.
  21. ^ 周云龙 2004,第12页.
  22. ^ Devos & Gale 2000.
  23. ^ University of California-Davis 2012.
  24. ^ Ben-Menahem 2009,第5370页.
  25. ^ Ben-Menahem 2009,第5368页.
  26. ^ Chapman et al. 2001,第56页.
  27. ^ Capon 2005,第10–11页.
  28. ^ Mauseth 2003,第1–3页.
  29. ^ Gust 1996.
  30. ^ Cleveland Museum of Natural History 2012.

来源

  • Bold, H. C. et al. 1987. Morphology of plants and fungi, 5th ed. NY: HarperCollins Publisher. 912 pp. ISBN 978-0-06-040839-8
网络来源
科普
学术研究
环境植物学
植物生理学
  • Bowsher, Caroline G.; Steer, M. W.; Tobin, A. K. Plant Biochemistry 2nd. New York: Garland Science, Taylor & Francis. 2008. ISBN 0-8153-4121-0. 
  • Buchanan, Bob B.; Gruissem, Wilhelm; Jones, Russell L. Biochemistry & Molecular Biology of Plants. West Sussex, England: John Wiley & Sons. 2000. ISBN 0-943088-39-9. 
  • Fitter, Alastair H.; Hay, Robert K. M. Environmental Physiology of Plants 3rd. New York: Harcourt Publishers, Academic Press. 2001. ISBN 0-12-257766-3. 
  • Lambers, Hans; Chapin III, Francis Stuart; Pons, Thijs Leendert. Plant Physiological Ecology. New York: Springer Science. 1998. ISBN 0-387-98326-0. 
  • Lawlor, David W. Photosynthesis 3rd. New York: Garland Science. 2000. ISBN 1-85996-157-6. 
  • Salisbury; Ross, Cleon W. Plant Physiology 4th. Belmont, CA: Wadsworth Publishing. 1992. ISBN 0-534-15162-0. 
  • Taiz, Lincoln; Zeiger, Eduardo. Plant Physiology. Redwood City, CA: Benjamin/Cummings Publishing. 1991. ISBN 0-8053-0245-X. 

外部链接

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植物学
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