植物學

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植物學是一門研究植物形態解剖生長發育生理生態、系統進化、分類以及與人類的關係的綜合性科學,是生物學的分支學科。

目錄

歷史

人類對植物的認識最早可以追溯到舊石器時代,人類在尋找食物的過程中採集了植物的種子、莖、根和果實。植物學的創始人是提奧夫拉斯圖(Theophrastus),在他的著作《植物歷史》(也稱《植物調查》)中將植物進行了分類。 1世紀希臘醫生迪奧斯克里德斯(Dioscorides)的著作《藥物論》(De Materia Medica)為以後藥用植物的使用奠定了基礎。1593年中國明朝的李時珍也完成了《本草綱目》的編寫。17世紀末英國生物學家雷確立了現代植物分類的基本原理。17世紀,出現了各式各樣的顯微鏡,開創了植物解剖學的研究,隨後植物生理學和植物胚胎學也得到進一步的發展,到19世紀中期植物學各分支學科已基本形成。

中國近代植物植物分類學的奠基人是胡先驌,編寫了中國第一部中文《高等植物學》,發現了中國的「活化石」水杉,並將其命名。

早期的植物學

一個植物學家的傳統工具

植物學的歷史包括幾個早期文明的著作與植物分類。例如古代印度的宗教著作,古代瑣羅亞斯德教的著作,[1]及古代中國的著作.秦漢時期的《神農本草經》是中國最早的藥用植物志。[2]

古希臘亞里士多德的學生泰奧弗拉斯托斯(前371–前287)被視為植物學的創始人。[3] 他發明並描述了許多現代植物學的原理。[4]他的兩個主要著作--《植物歷史》和《植物本原》是古代和中世紀的植物學的重要組成部分,其後的17個世紀一直占重要的地位。[5][4][6] 1世紀希臘醫生迪奧斯克里德斯(Dioscorides)的著作《植物志》(De Materia Medica),是一本共5卷的藥草百科全書,對其後的1500多年有廣泛的影響。[7]中世紀的伊斯蘭世界的著作包括Ibn Wahshiyya的Nabatean Agriculture, Abū Ḥanīfa Dīnawarī的 (828–896) Book of Plants,和Ibn Bassal的The Classification of Soils。13世紀早期,Abu al-Abbas al-Nabati和Ibn al-Baitar(d. 1248)也有植物學的著作[8][9][10]

早期的現代植物學

Crantz的Classis cruciformium, 1769

德國醫生Leonhart Fuchs(1501–1566)是三位德國植物學之父之一,其餘兩位是Otto Brunfels(1489–1534)和Hieronymus Bock(1498–1554) 。[11][12]

Valerius Cordus(1515–1544)1546年所寫的Dispensatorium藥典中的經典著作.[13] Conrad von Gesner(1516–1565)和Nicholas Culpeper(1616–1654)也寫了藥用植物的著作. Ulisse Aldrovandi(1522–1605)被認為是「自然歷史之父」,他的研究內容包括植物. 1665年, 羅伯特·胡克從樹皮切了一片軟木薄片,並放到自己發明的顯微鏡觀察到了細胞[14]1690年英國的雷(J.Ray)首次給物種下定義,依據花和營養器官的性狀進行分類,並用一個分類系統處理了18000種植物。[5] 1935年,林奈出版了《自然系統》一書,在這本書中,林奈把自然界分成植物界動物界和礦物界,並將動物和植物按綱、目、屬、種、變種5個等級歸類,特別是他在1953年發表的《植物種志》中對7300種植物正式使用了雙名法進行命名。[15][16]

隨著植物解剖學和植物形態學及生命周期的知識的發展,人們意識到植物間的親緣不止是林奈所描述的那樣。 Adanson(1763), 安托萬·羅蘭·德朱西厄(1789)和奧古斯丁·彼拉姆斯·德堪多(1819)所提出的分類系統調整得到廣泛的接受。進化論中的自然選擇概念的提出,使人們開始了植物的進化關係和系統發育分類的研究。[17][18]

馬蒂亞斯·雅各布·施萊登1838年發表了《植物發生論》(Grundzuge der Wissenschaftlichen),書中指出細胞是植物的結構單位,這本書對植物學有很大的影響。[19] 卡爾·路德維希·韋爾登諾分析了種子散布與分布,植物種群,地質歷史的影響之間的聯繫,並開創了植物地理學. 1831年羅伯特·布朗發現了細胞核.[20]

現代植物學

近30多年來,分子生物學和近代技術科學,以及數學、物理學、化學的新概念和新技術被引入到植物學領域,植物學科在微觀和宏觀的研究上均取得了突出成就,無論在研究的深度和廣度上都達到了一個新的水平。[21]當今相當多的新知識都是從研究模式植物而來的,如擬南芥。這種十字花科的雜草物種是最早的基因組測序植物之一。水稻基因組相對較小,同時國際水稻基因定序工程也把它定為重要的穀物/草/單子葉植物模型。[22] 另一個草物種Brachypodium distachyon也是一個有助理解遺傳學細胞學和分子生物學的實驗模型。[23] 對其他重要的商業主糧如小麥, 玉米, 大麥, 黑麥,御谷和大豆都有基因組測序。其中部分植物對基因組測序是一個挑戰,因為他們的染色體中有兩個以上的單倍體[24]。另外,一種綠色水藻Chlamydomonas reinhardtii作為模式生物,給細胞生物學提供了重要的知識。[25]

研究領域與重要性

木槿屬 從分子生物學, 遺傳學和生物化學級別到細胞器, 細胞, 組織, 器官,個體,植物種群,植物群落等方面都是對植物的研究範疇。在這些研究分支上的植物學家可能會涉及分類學,解剖學形態學,以及生理學等方面。[26]

以前所有生命都被分成動物或植物,[27]而植物學就是專門研究那些動物以外的生物。 現在植物的定義是通過光合作用從太陽光中獲得能量的生物,或者是無葉綠素寄生植物. 而以前植物學則包括細菌真菌地衣,非綠藻類水藻和病毒。不過植物學家仍很關注這些物種,而真菌和原生生物也包含在植物學課程內。[28][29]

對植物的研究是很重要的,因為植物是生物的基本組成部分,他們生產人類和其他生物賴以生存的氧氣和食物。此外,植物能防止土壤侵蝕而且對水文循環有極大影響 。[30] 古植物學是研究古植物化石記錄的分支學科。普遍認為在地球的早期歷史中,光合作用植物產生的氧氣改變了古代地球的全球大氣環境.[31]

人體營養

幾乎所有的食物都來自植物(直接或間接),例如大米

生命過程的基本原理

藥物和原料

環境改變

生態學

進化

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

生理學

結構

分類學

研究對象

植物解剖和形態

水稻水稻植株的根,莖,葉和花的形態是19世紀的示意圖

植物解剖學是研究植物細胞和組織的結構,而植物的形態是其外部形式的研究。所有的植物是多細胞真核生物,其儲存在細胞核中的DNA


注釋

參考文獻

網路來源

書籍與期刊

科普

學術研究

環境植物學
植物生理學
  • 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. 
    • Taiz, Lincoln; Zeiger, Eduardo. Plant Physiology. 3rd. Sunderland, MA: Sinauer Associates. 2002. ISBN 0-87893-823-0. 
    • Taiz, Lincoln; Zeiger, Eduardo. Plant Physiology. 4th. Sunderland, MA: Sinauer Associates. 2006. ISBN 0-87893-856-7. 
    • Taiz, Lincoln; Zeiger, Eduardor. Plant Physiology. 5th. Sunderland, MA: Sinauer Associates. 2010. ISBN 0-87893-866-4. 

外部連結

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參考來源

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