二、植物学的内容和学习方法
(一)植物学研究的对象
植物学是一门内容十分广博的学科,研究对象是植物各类的形态结构、分类和有关的生命活动、发育规律,以及植物和外界环境间多种多样关系的科学。人们掌握了这些规律,就可能更好地识别、控制、改造和利用植物,使它能更好地为人类服务,为生产建设服务。同其他科学一样,植物学也是在人们长期的生产斗争和科学实验过程中,产生和发展起来的。它的早期,主要是一门描述性的科学,20世纪以来,随着自然科学、其他工程技术的更新与发展,新的理论、新的技术和新的设备的产生,植物学才逐渐地由观察描述的阶段进入实验的阶段,着重对植物界的生命活动规律,从不同的角度以新的技术和理论进行微观的和宏观的、理论的和应用的研究。我国社会主义建设事业正在大踏步前进,植物学也必然相应地发展,特别是在四化建设中,植物学工作者在向科学技术现代化的进军中,也是一支重要的方面军。许多教学、科研、生产、工程技术等部门也将会越来越迫切地需要植物学方面的协助,并且提出了更多更高的要求。植物学的教学和研究能不能走在经济建设的前头,同其他许多学科一样,是一个关系全局的重大问题。
(二)植物学的分支学科
随着科学的发展,生产实践和其他工作的需要,植物学的研究也愈来愈广泛,而每一局部的研究却愈来愈细致和深入,于是植物学就依据研究内容侧重的不同,分化为许多不同的分支学科,其中主要的有以下几
类:植物形态学(Plant morphology)植物形态学是研究植物体内外形状和结构,器官的形成和发育,细胞、组织、器官在不同环境中以及个体发育和系统发育过程中的变化规律的科学,它是植物学的基础学科之一。其中研究植物细胞结构的科学,称为植物细胞学(Plant cytolo-gy);研究植物组织和器官的显微结构和亚显微结构的科学,称为植物解剖学(plant anato -my);研究植物胚胎的结构、发生和分化的科学,称为植物胚胎学(plant embryology)。
植物分类学(plant taxonomy)植物分类学是研究植物类的分类、鉴定和亲缘关系,从而建立植物进化系统和鉴别植物的科学,是整个植物学中最基本的一门学科,也是进行植物资源调查等工作的必需基础。有时称为植物系统学(systematic botany)。其中由于研究和应用上的便利,以某一类植物为对象,又可分为若干专门学科,如种子植物分类学、苔藓学、藻类学,等等。
植物生理学(Plant physiology)植物生理学是研究植物体的生理功能(如光合、呼吸、蒸腾、营养、生殖等)、各种功能的变化、生长发育的情况,以及在环境条件影响下所起的反应等的学科,其中专门研究植物细胞的活动和细胞组成方面的科学,称为植物细胞生理学(Plantcell physiology)。
植物生态学(plant ecology)和地植物学(geobotany)植物生态学和地植物学是研究植物与环境条件间相互关系的学科。其中研究植物个体与环
境条件间相互关系的科学,称为植物生态学;研究植物体和环境条件之间以及植物体中植物相互关
系的科学,称为地植物学。
以上所说的学科,其中许多是彼此有重叠的,也有不少是可以再加细分的。
除了上述按照研究内容而建立的分支学科外,植物学也可按照研究的具体植物而分为藻类学、真菌学、地衣学、苔藓学、蕨类学、种子植物学(或裸子植物学和被子植物学)等。也可因研究的不同对象和方法,分为经济植物学、药用植物学、古植物学、植物病理学、植物地理学、放射植物学等。
第14届国际植物学大会于1987年7月在联邦德国西柏林召开。*大会以世界森林、生物技术、应用植物学、植物学中电子计算机的数据处理以及新方法等5方面为中心议题,对植物学中的教学和研究、植物学的历史、植物生理学中新的生物物理方法等内容也展开了讨论。大会将植物学分为代谢植物学(metabolic botany)、发育植物学(developmental botany)、遗传学和植物育种(genetics and Plant breeding)、结构植物学(structural botany)、系统及演化植物学(systematic and evolutionary botany)、环境植物学(environmental botany)等6大组,与1981年8月在澳大利亚悉尼召开的第13届国际植物学大会分为12大组不同,数目削减了一半,许多学科被合并。从大体上讲,更趋于综合,理论与应用并重。两届大会的植物学分组,同样地不依过去习惯按形态、分类、生理等划分。从本届大会看,植物学总的有三点发展趋势:首先是生物技术正在向植物学各领域渗透。生物技术方面的一些手段和成果已被植物学各分支学科所接受;其次是应用基础方面的研究,在理论性较强的学科中也在发展;
其三是以电子计算机为手段的数学模拟方面的研究和系统分析方面的研究也在不断地增多。就植物形态学、解剖学而言,除在电子显微镜分辨率提高的基础上做了更深入细致的工作外,还利用显微录相这一新技术,此点很值得仿效。就植物分类学、植物区系和演化而言,仍是这届大会的一个最大组,这些年来的工作是大量的,新的发展可能是在分子生物学和超微结构方面的研究,使它从表征研究深入到分子水平。关于中国区系,这次大会上设一小的专题组,可见我国学者在这方面所取得的出成绩。
在我国,植物学必须为经济建设服务和为今后植物学的发展服务,二者相辅相成,缺一不可。为了同时在这两条战线作战,就需要有一支庞大的高级植物学工作者的队伍,因此,也就需要相应的师资队伍,培养师资正是高等师范院校责无旁贷的任务。要培养好人才,要做好教学和科研工作,就得一方面加强国内、外信息的交流,全面细致地了解国际植物学各分支学科的发展情况和认真学习国外的先进经验;另一方面也要从我国的实际出发,调动更多的力量,在为经济建设服务的同时,重视植物学自身的飞速发展,赶超世界先进水平。
*可参考胡昌序同志所写有关介绍第14届国际植物学大会的文章;《植物杂志》1987.6及1988.4两期。
(三)植物学的发展简史
植物学也像其他任何一门科学一样,有它自己的发生和发展的历史。植物学的历史,也反映了人们同自
然作斗争的历史。
植物学的发展,是和生产实践分不开的。早期的人类,在接触和采收野生植物的过程中,逐步积累了有关植物的知识。随着生产的发展,特别是人类从事农牧业生活后,对野生植物和栽培植物的生活习性、形态结构以及它们和外界环境间的相互关系,又有了更进一步的认识。社会的发展和劳动生产不断地提高,植物学就在生产活动中,逐步地成长和建立。
我国是一个文明古国,地大物博,植物资源非常丰富,是研究植物的最早国家之一。约在两千年前,《诗经》就已经提到了200多种植物。在农、林、园艺方面,公元6世纪,北魏贾思勰的《齐民要术》,概括了当时农、林、果树和野生植物的利用,提出豆科植物可以肥田,豆谷轮作可以增产,并叙述了接枝技术。其他如郭橐驼的《种树法》、王桢的《农书》等,都是很好的农业植物学。明代徐光启(1562—1633)的《农政全书》(1639),共60卷,总结过去经验,并提到救荒植物,是这方面集大成的著作。其他有关果蔬、花卉等的著作,为数更多,如晋代戴凯之的《竹谱》、唐代陆羽的《茶经》、宋代刘蒙的《菊谱》、蔡襄的《荔枝谱》、陈景沂的《全芳备祖》、明代王象晋的《芳谱》、清康熙时的《广芳谱》、陈淏子的《花镜》等,都是有名的专著。在药用植物方面,汉代的《神农本草经》积累了古代相传的药用植物的知识。以后历代都有专论药用植物的“本草”问世,其中以明代李时珍(1518—1593)的《本草纲目》(1578)为最著名,他深入民间,以30年的艰苦努力,总结了我国16世纪以前的本草著作,全书152卷,自第十二卷至三十五卷全属植物,包括藻、菌、地衣、苔藓、蕨类和种子植
物,共1173种,描述较详,内容极为丰富,为世界的学者所推崇,至今仍有重要参考价值。清代吴其濬(1789—1847)的《植物名实图考》和《植物名实图考长编》(1848),为我国植物学又一巨著,记载野生植物和栽培植物共1714种,图文并茂,为研究我国植物的重要文献。
国外学者对植物学的发展,也从不同角度作出了重大贡献。16世纪末,意大利西沙尔比诺(Andrea Cesalpino,1519—1603)的《植物》(De plants),以植物的生殖器官作为分类基础,他的见解使植物学和实用的本草区别开来,对以后植物学的发展有很大影响。17世纪,英国虎克(Robert Hooke,1635—1703)1665年利用显微镜观察植物材料,推动了以后对植物显微结构的研究。植物细胞学、植物组织学、植物胚胎学和藻类学、细菌学、真菌学、苔藓学等都相继得到发展。18世纪,林奈创立了植物分类系统和双名法,为现代植物分类学奠定了基础。19世纪,德国施莱登(Matthias Schleiden,1804—1881)和施旺(Theodor Schwann,1810—1882)首次提出了“细胞学说”,认为动、植物的基本结构单位是细胞。达尔文(Charles Darwin,1809—1882)的《物种起源》(Origin of Species)一书的出版,他的进化论观点,大大地推动了植物学的研究。以后不少学者都从各自的领域相继做出了贡献。
19世纪中叶,李善兰(1811—1882)与外人合作编译《植物学》一书,该书是根据英国林德勒(J.Lindley,1799—1865)的《植物学纲要》(Elements
of Botany)中的重要篇章编译而成,共八卷,为我国第一部植物学的译本。该书的出版,传播了近代植物学在实验观察基础上所建立的基本理论,对发展我国近代植物科学起了积极作用。该书所择细胞、心皮、子房、胎座、胚、胚乳等名词,至今沿用。“植物学”这一名词,以后也为日本科学界所采用。在植物学上,我国古代学者的辉煌成就,值得我们自豪。宋代刘蒙在《菊谱》(1104年)中已经指出:“花之形易变”、“岁取其变以为新”。这种以变异为材料,通过人工选择,可以形成新的生物类型的思想,和达尔文的理论十分一致。
五四运动(1919)以后,我国开始有了植物学的专门研究机构,大学也开设了植物学方面的课程,我国学者才开始在自己的国土上进行近代植物学的教学和研究,在艰苦的条件下,兢兢业业,以毕生的精力,为我国植物学的研究和人才的培养,作出了卓越的贡献。
ces学习法解放以后,在党的领导和关怀下,制定了我国科学技术发展规划,其中也包括了植物学。从此,植物学的发展进入了一个崭新的阶段。在环境保护、农林生产、病害防治、引种驯化、野生植物资源调查,以及发展藻类养殖、增加工业原料和副食品生产等方面,植物科学都发挥了巨大的作用。此外,还大力开展了许多基本理论问题的研究。例如,对植物区系作了系统的调查,对辽阔的祖国进行了综合性的资源调查,包括青藏高原植物的考察、《中国植物志》、《中国植被》、《新生代植物化石》等专著,以及各地地方植物志和药用植物志等的编写和出版,植物学各学科的学报和科普性期刊的发行,都为我国植物学的进一步发展和我国植物资源的进一步利用,准备了条件。此外,植物细胞学、胚胎学、解剖学、
生理学、生态学、遗传学等的研究工作也都取得一定成绩。解放以来,植物学的教学和科普工作,也受到了一定的重视。高等院校和中等学校的植物学教师以及植物学工作者,经过长期的辛勤劳动,为传播植物学知识和培养植物学人才,作出了显著的贡献。所有这些,都为我国植物学的进一步发展,赶超世界先进水平,创造了必要的基础和条件。
近年来,由于数学、物理学、化学等自然科学,以及工程技术的渗透,促使植物学各分科的不断发展和更新,并形成了不少的边缘科学,尤其是生物化学方面的迅速发展,对包括植物学各分科在内的生物科学,影响特别显著。如对遗传物质DNA的深入研究,使定向改变生物的特性,已有可能。
目前植物学及其分科还在不断地向前发展,由于许多新技术如电子显微镜、X射线衍射技术、激光技术、遥感技术和电子计算机等在植物学上的应用,使许多老的学科,如植物形态学、植物分类学等,有了新的面貌,并从定性的范畴逐渐进入定量的范畴。一些新的植物学的研究不断地在发展前进。第14届国际植物学会所显示的发展,也值得借鉴和学习。植物学在我国,随着社会主义建设事业的蓬勃发展,前途是无限光明的。
(四)植物学与国民经济的关系
植物在国民经济上的重要性是尽人皆知的。人类的衣、食、住、行、药物及工业原料,很大部分来源于植物。棉、亚麻、苎麻等都是衣着主要
的原料;粮、莱、果、油、糖、茶、咖啡等食品和饮料,都是由植物提供的;肉食、毛皮、羊毛、蚕丝等看来是由动物提供的,但是动物依赖植物生活,所以也是间接来自植物;住和行方面,木材和竹材对房屋、家具、桥梁、枕木等提供了大量材料;在药物和工业原料方面,也都离不开植物,例如薄荷、奎宁、人参、当归、甘草、天麻等都是著名的药材;其他如造纸、纺织、橡胶、涂料、油脂、淀粉、染料、制糖、烟草、酿造等工业,也都要以植物为原料。
植物是生物,它的生命活动都有一定的规律,不按照规律栽培、管理,就不能获得作物的优质高产。要了解这些规律,就必须进行植物的形态结构、类归属、生理特性、化学特征、遗传变异、生态分布等一系列的研究工作,而这些工作就都属于植物学的范畴。植物学正是一门不断地系统总结过去植物生产、利用的经验和长期观察实验的研究结果,最后才概括成为理论的科学。人类只有以植物学为武器,才能更好地利用、控制和改造植物,使它能为人类的生活和建设服务。今天,世界上的六大社会问题:粮食、资源、能源、环保、生态平衡和人口等,无一不和植物学有关。在我国的四化建设中,自然环境的保护、抗污植物和监测植物的选择、植物资源的调查和利用、野生植物种质的保存、珍稀植物和濒危植物的保护、农业区划的制定、合理耕作栽培制度的建立、作物品种的改良和新品种的培育、外来和野生植物的引种驯化、农业上生物防治和抗菌素应用的研究、杂草的防治、有毒植物的识别及旅游事业的发展、都市绿化面积的扩充等,都需要借助植物学的理论和技术来解决。至于调整作物结构、培育高蛋白质含量的谷类作物、开发新的粮食作物和食物资源、利用植物生长激素提高作物产量,应用遗传工程
培育作物新品种等,因涉及面广,更需要一支强大的植物学工作者的队伍来进行各项工作。如何使我国的大好河山,出现万里山峦青翠、江河碧水长流、花果满山、田园芬芳、鸟鸣兽驰、人寿年丰,在繁荣经济、建设社会主义现代化强国的前进道路上,植物学是大有可为的。
(五)植物学的学习方法
植物界的形形、纷纭杂陈的现象,有着它的发生、发展和消亡,这些现象是物质运动的形式。各种现象的出现决不是孤立的、静止的。只有掌握全面,抓住本质,才能对植物的生命活动有较正确的认识。因此,学习植物学必须以辩证唯物主义的观点为指导。
自然界是一个相互依存,相互制约,错综复杂的整体。学习自然界中的植物时,只有从整体的观点出发,在空间上,以对立统一的规律来看待植物与周围环境间的关系;在时间上,以发展的眼光看待植物的过去与现在。恩格斯曾经指出:“因为在自然界中没有孤立发生的东西。事物是互相作用着的,并且在大多数情形下,正是忘记了这种多方面的运动和相互作用,阻碍我们的自然科学家去看清最简单的事物”(《自然辩证法》157页,人民出版社,1971)。认识过程有感性和理性两个阶段,感性是理性的源泉,感性认识只能解决现象问题,要认识事物的本质,就非要通过抽象的概括,方能真正地理解。所以,学习植物学,必须联系实际,即多方