植物生理的研究

雌樹在附近沒有雄樹的情況下不能產(chǎn)生種子，這一點由德國植物學(xué)家卡梅拉里烏斯最先觀察到。1691年，卡梅拉里烏斯發(fā)現(xiàn)雌性桑樹在附近沒有雄性桑樹的情況下不能產(chǎn)生種子，這在生物史上是一個重大的發(fā)現(xiàn)，生物史從此翻開了新的一頁。1694年，卡梅拉里烏斯根據(jù)詳細(xì)觀察和移去雄花實驗，證明花蕊是植物的雄性器官，子房與花柱是雌性器官。德國植物學(xué)家克爾羅伊特于1761～1766年認(rèn)識到昆蟲在傳粉的過程起到了重要的作用，他用實驗證明當(dāng)用同種花粉與異種花粉同時向一種植物的柱頭傳粉時，一般只有同種花粉能起受精作用。1793年，德國的施普倫格爾指出由于許多花是雌雄異株的，雌雄同株的花也很可能是雌雄異熟的，因而植物界存在同種不同花之間或同種不同個體之間的雜交。

19世紀(jì)是植物生理的研究得到大發(fā)展的一個世紀(jì)，在這個世紀(jì)有很多杰出的生物學(xué)家涌現(xiàn)出來。1830年，意大利天文學(xué)家、顯微鏡制造者阿米奇觀察到花粉管進(jìn)入子房并進(jìn)入胚珠的珠孔。1879年，德國植物細(xì)胞學(xué)家施特拉斯布格確定花粉粒中通常有二核結(jié)構(gòu)，他的學(xué)生甚至還看到了3個核。后來，施特拉斯布格描述了胚囊的發(fā)育與精卵之間的結(jié)合，但他還不清楚另一精子去向何處，這個精子的去向直到1898年才由俄國植物學(xué)家納瓦申發(fā)現(xiàn)，納瓦申觀測到了被子植物雙受精現(xiàn)象，這樣植物受精的全過程才得以揭示。

19世紀(jì)前葉，一些學(xué)者將研究的重點放在了隱花植物身上，他們試圖從隱花植物中尋找與被子植物相似的兩性器官，他們發(fā)現(xiàn)蘚類的精子器和頸卵器相當(dāng)于被子植物的雄蕊和子房。1844年，瑞士植物學(xué)家內(nèi)格利發(fā)現(xiàn)蕨類原葉體上也有兩性器官的相應(yīng)結(jié)構(gòu)。1849年，德國植物學(xué)家霍夫邁斯特確定了游動精子與頸卵器內(nèi)卵細(xì)胞的受精，指出蘚類和蕨類的生長發(fā)育被有性生殖中斷，這種情況一直延續(xù)下去，成為一種世代交替。1855年，德國植物學(xué)家普林斯海姆在一種平常的藻類中觀察到了受精的全過程。

黑爾蒙特所做的著名的柳樹桶栽實驗是植物營養(yǎng)研究的開端。17世紀(jì)，比利時人黑爾蒙特將一株柳樹種在一個桶內(nèi)，桶內(nèi)的土是定量的，他只給柳樹澆雨水，5年后柳樹長到約170磅，但桶內(nèi)土壤損失極少，甚至可以說幾乎沒有減少。18世紀(jì)，英國人黑爾斯測量了從根吸收的水和從葉面散失的水，以此確定蒸騰作用，并將這兩個因素與土壤濕度相比較，從而查明了從根吸收的水和從葉面散失的水二者的關(guān)系，并計算植物莖內(nèi)水的上升速率，證明植物莖內(nèi)水的上升速率與葉子蒸騰速率有關(guān)。1727年，黑爾斯提出植物通過葉子吸收空氣中的某些成分，并使空氣中的某種成分轉(zhuǎn)變?yōu)橹参矬w內(nèi)的固體成分的觀點。1771年，英國化學(xué)家普里斯特利根據(jù)在一個封閉的容器內(nèi)不更換空氣則燃燒不能持久、動物不能繼續(xù)存活的實際觀察，推測自然界自身有復(fù)原空氣的方法，他做了這樣一個實驗，在玻璃罩內(nèi)放入一支點燃的蠟燭和一株綠色薄荷，結(jié)果蠟燭并沒有因為空氣的“損壞”而熄滅，從而證明可以恢復(fù)因蠟燭燃燒而“損壞了”的空氣。1779年，荷蘭人英恩豪斯在3個月內(nèi)做了500多次植物對空氣影響的試驗，指出植物只有在陽光下才能通過其綠色部分改善空氣，在陰暗處或夜間，植物并起不到恢復(fù)空氣的作用。1782年，瑞士牧師塞內(nèi)比埃進(jìn)一步證明了植物利用水和二氧化碳可將空氣復(fù)原。1804年，日內(nèi)瓦人索緒爾指出植物產(chǎn)生的有機(jī)物總量及釋放的氧遠(yuǎn)超過所消耗的二氧化碳，由此認(rèn)為光合作用還必須有水的參與，從而確定了光合作用的概念：光合作用是綠色植物以陽光為能源，以二氧化碳和水為原料而形成有機(jī)物和氧的過程。1845年，德國醫(yī)生邁爾在光合作用中引入能量的概念，指出植物可以把太陽能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能儲存起來，在需要的時候再把這種化學(xué)能拿出來使用。

植物的生命活動以水分代謝、礦質(zhì)營養(yǎng)、光合作用和呼吸作用等基本代謝為基礎(chǔ)，表現(xiàn)為種子萌發(fā)、生長、運動、開花、結(jié)果等生長發(fā)育過程。植物的生命活動是相互聯(lián)系、相互依賴和相互制約的，了解了植物的生理，對于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人類的長遠(yuǎn)發(fā)展是有著重要意義的。

最大的天才盡管朝朝暮暮躺在青草地上，讓微風(fēng)吹來，眼望著天空，溫柔的靈感也始終不光顧他。

——黑格爾︰《美學(xué)》