Stern's Introductory Plant Biology Ch.1

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Stern's Introductory Plant Biology Ch.1

The Relationship of Humans to Their Environment#

据估算,公元前 60006000 年全球总人口不足 20002000 万。在随后的 77507750 年间,人口增长至 55 亿;到 18501850 年,人口再翻一番达到 1010 亿;时隔 7070 年,人口再度翻倍至 2020 亿。19801980 年世界人口达到 44.844.8 亿,短短 55 年内便增至 48.948.9 亿。20112011 年,全球人口迎来里程碑时刻,突破 7070 亿大关。

地球的空间体量始终恒定,但人口仍在持续增长。人类为满足衣食住行需求,已对环境造成巨大影响。我们排干湿地、大面积砍伐原生植被。以加利福尼亚州为例,如今留存的湿地面积不足百年前的 5%5\%。人类向水体排放废弃物与各类污染物,也向大气中释放大量污染物质。我们使用剧毒药剂灭杀害虫和植物病原生物,这些毒药同时也杀死了自然天敌及其他有益生物,从整体上打破了人类破坏自然环境之前原本脆弱的生态平衡。

若人类希望在 2121 世纪之后仍能在地球存续,就必须控制人口增长;同时,伴随人口激增而产生的各类不合理农业与工业生产方式,也亟需转变为有利于恢复生态平衡的可持续模式。

Human and Animal Dependence on Plants#

我们依赖绿色植物制造空气中人类呼吸所需的氧气,并吸收人类呼出的二氧化碳,而这种依存关系远不止于此。植物还为人类社会提供了各类生活物资,我们早已习以为常、视为理所当然。众所周知,小麦、水稻、玉米、马铃薯等主粮作物均源自植物;而肉类、鱼类、禽蛋、奶酪、牛奶等各类食物,追根溯源也都依赖植物才能存在。香料等调味品、香水等奢侈品均由植物制取;此外,部分染料、粘合剂、可吸收手术缝合纤维、食品稳定剂、饮品以及乳化剂等,同样来源于植物。

我们的房屋以树木木材建造,树木还能提供纤维素,用以制作纸张、纸板以及合成纤维。部分衣物、露营装备、床上用品、窗帘及其他纺织品,均由多种不同科属植物的纤维制成。煤炭是远古植物形成的化石能源,石油则源自微型绿色生物,或是直接、间接以植物为食的古生物。早期所有药物都来源于植物、真菌或细菌,如今许多重要药物(包括大多数抗生素)依旧如此。微生物在动植物废弃物的物质循环中扮演着关键角色,有助于培育健康土壤;但也有部分微生物会引发人类疾病与过敏反应。

为保障人类长远存续,我们不仅要学会栽培粮食作物,还需利用植物净化水体、大气与土壤中的污染物,修复退化土地生产力、改造更新城市生态环境。此外,更需最大限度减少因全球人口激增所造成的植物原生栖息地破坏。

Diversification of Plant Study#

植物解剖学 (plant anatomy) 主要研究植物的内部结构,这一学科由多位科学先驱奠基发展而来。植物解剖学知识既可为探究历史变迁提供线索,也拥有诸多实际应用价值。例如,相关分支学科树木年代学 (dendrochronology),可通过分析树木年轮的宽度及其他特征反演古气候。通过研究叶片、茎及其他植物器官的解剖结构,还能梳理厘清植物间的亲缘关系。古植物学 (paleobotany) 作为植物解剖学的一个分支,主要开展植物化石研究。

植物生理学主要研究植物的生命功能。现代植物生理学家利用克隆基因,能够精准、深入地探究植物各项生理功能,例如:植物体内物质的运输方式、温度、光照和水分对生长的调控机制、植物开花的原因,以及植物生长调节物质的合成机理等。

植物分类学 (plant taxonomy) 主要对植物进行描述、命名与归类。植物系统学 (plant systematics) 与其关联紧密,但研究范畴比分类学更广,是研究生物类群划分方法的一门科学。

另有植物分类学家借助支序分类学 (cladistics)(共有特征分析法)与分子技术,不断完善对植物亲缘关系的认知。到 20002000 年,学界积累了大量物种自然亲缘关系的新资料,由此引发了部分植物大类的重新划分。

许多植物分类学家专攻特定植物类群:例如蕨类学家 (pteridologist) 专门研究蕨类植物,苔藓学家 (bryologist) 则研究苔藓及具有相似生活史的植物类群。

植物地理学研究植物的分布格局及其成因,该学科直到 1919 世纪才逐步发展形成。与之密切相关的植物生态学,主要探究植物之间以及植物与环境之间的相互作用,同样诞生并发展于 1919 世纪。

植物形态学 (plant morphology) 研究植物的形态与结构,该学科形成于 1919 世纪。到了 2020 世纪,大量有关植物形态和生活史的基础理论被整合完善,逐步奠定了现代植物科学的知识体系。

经济植物学 (economic botany) 民族植物学 (ethnobotany) 以植物及其产物的实际利用为研究核心,起源于远古时代。人类最早发现、利用并逐步驯化栽培植物,将其用作食物、纤维、药材及其他用途,由此催生了这两门学科。

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