植物分类学的历史和发展

自然界公认的植物约有40万种,它们形态各异,结构各异,生活方式各异。这些植物是在长期的地质历史中进化而来的。为了认识和更好地利用植物,必须对植物进行分类。植物的分类与人类认识和利用植物的历史一样悠久。在不同的历史时期,由于认识水平不同,植物分类的出发点和方法也不同,出现了不同的分类体系。英国植物分类学家C. Jeffery(1982)在《植物分类学导论》一书中将植物分类学的历史分为三个时期。从古代到1830左右,人们对植物的认识主要是从用途、食用、药用等方面入手,给植物取了俗名。这个阶段被称为民间分类学或本草学。

在我国,公元200年左右的《神农本草经》中已经记载了365种植物药,分为上、中、下三类。上品为营养丰富的常用药,共计120种。中医是一般医学,有120种,劣药是专治疾病和毒素的,有125种。这是中国最早的草书。此后各朝代都有草书问世,但最著名的是明代李时珍的《本草纲目》,共收1892种药,将1195种植物药分为草部、谷部、菜部、果部、木部,每一部又分为草部、香草部、湿草部等几大类。清代吴的《植物名实考辨》一书记载了我国植物1,714种,分禾谷类、蔬菜类、山草类、湿草类、水草类、蔓草类、香草类、毒草类、果木类等12类。这种分类方法主要是基于应用角度和植物的生长环境,没有考虑植物自然形态特征的异同来划分物种,更没有考虑植物之间的亲缘关系。

在这一阶段,西方人还用适用和草药的思想对植物进行分类。例如,亚里斯多德的学生提奥夫拉斯图斯在公元前370年至公元前285年写了一本书《植物的历史》,记载了480种植物,并根据其形状特征将其分为四类:乔木、灌木、半灌木和草本,并了解了有限花序和无限花序、花瓣花和花瓣花的区别。希腊军医迪奥斯科里德斯(Dioscorides)在公元1世纪撰写了医学资料,描述了近600种植物,被认为是最早的本草学著作。13世纪,日耳曼人A. Magnus注意到了子叶的数量,并创立了单子叶植物和双子叶植物的分类。15 ~ 16世纪,人工分类迅速发展,草药学家O. Brunfels根据花的有无,第一个将植物分为开花植物和不开花植物两大类。C. Gesner指出植物分类最重要的依据应该是花和果实的特征,其次是茎和叶,并提出了“属”的观点。另一位学者C. de I'Eluse最初提出了“物种”的概念。

人工分类的特点是从人的需求和实用性的角度出发,通俗易懂,简单实用,易于指导生产。(1)机械分类阶段

17世纪以来,植物的形态和解剖特征逐渐被人们认识,并作为分类的依据。在《物种起源》出版之前,人们认为物种是不可改变的,物种之间没有亲缘关系。当时的分类标准只考虑了一些表面现象。

英国植物学家j·雷(1703)最早认识到一个胚胎有一片子叶和两片子叶,但没有认识到它的分类学意义,只把它放在次要地位。在《植物分类》一书中,他认为所有的形状对植物分类都是有用的,并且用一个复杂的系统处理过18000种植物。

瑞典著名植物分类学家林奈基于对大量植物的研究,在1735写了一本书《自然系统》。根据雄蕊的数目和着生数,将植物分为24类,分别称为一雄蕊类和二雄蕊类。结果把水稻和大白菜归为一类(六雄蕊类)。事实上,水稻和大白菜的遗传关系非常不同。后来他写了《植物区系》和《植物属》,把大约7700种植物分为1105属,第一次使用了二项式方法。由于在植物分类学上的杰出贡献,林奈后来被称为“分类学之父”。

这个时期的特点是从本草学过渡到分类学,但停留在1 ~ 2预定的植物形状,使用机械的思维方法。

(2)自然分类阶段

18年底到达尔文的《物种起源》出版,是自然分类阶段。由于资本主义生产力的兴起和科学的发展,人们对植物的认识越来越广泛和深入。许多学者在指出18世纪以前的植物分类体系和分类方法存在漏洞的基础上,努力寻找一种反映自然界客观植物类群的分类方法,并对多方面的特点进行了对比分析。在这种思想指导下建立的分类体系称为自然体系。法国植物学家A. L .尤西恩于1789年在《植物志》中发表了自然系统,成为现代系统的奠基人。他将植物分为无子叶、单子叶和双子叶三类,认为单子叶植物是现代被子植物的原始类群。还有瑞士植物学家a . p . de can dolle(1813)和英国边沁和胡克(1862 ~ 1863)的著名系统。虽然在达尔文的《物种起源》发表后,后者支持了达尔文的理论,但这个体系是继承了前两个体系,仍然属于自然体系,总体上变化不大。

这一时期的特点是,从林奈的性系统到达尔文进化论的诞生,植物学家的分类原则开始转向以植物形态的相似性来确定植物的亲缘关系和系统排列,带有自然因素。达尔文的进化论(1859)发表在《物种起源》之后,植物学家提出植物分类要考虑植物之间的亲缘关系。系统发育分类是基于这样一种观点,即现代植物都是由一个共同的祖先进化而来的,它们彼此之间都有或近或远的遗传关系。关系越密切,越相似,可以彻底解释植物界发生发展的本质和进化顺序。但由于古植物的灭绝、化石资料的不完整以及新物种的不断发现,许多人为因素被纳入了自然分类。

在具体操作上,目前通常采用比较形态分类法,即通过比较构成植物的各个器官的形态特征来进行区分。花的特性是最重要的区别标志。由于认识上的差异,出现了几十种植物分类系统,其中以恩格勒的系统和约翰·哈辛森的系统著名,分别代表“假花”派和真花派。

恩格勒系统认为有三角梅的植物(即单性花、无花被和三角梅的木本植物,如杨柳科)是双子叶植物的原始类型,目前很多学者持反对意见。恩格勒系统使用时间长,影响大。在许多国家,大型植物标本馆和植物群仍然是按照恩格勒系统排列的。

约翰·哈钦松认为单性花比两性花更进化,木兰科是最原始的被子植物。现在大多数学者都接受这个观点。但是系统把双子叶植物分为木本分枝和草本分枝,现在已经完全错误了。

这两个系统是在19年底和20世纪初提出的。自20世纪50年代以来,由于植物学各个分支的发展,为植物分类学提供了更多的证据,出现了许多更符合自然的系统,主要包括前苏联植物分类学家A. Takhtajan和前纽约植物园主任A. Cronquist。Cronquist系统在各级分类系统的安排上比以往的分类系统更加合理,科目范围适中,有利于教学。它在20世纪后期被广泛应用于教材中。