书城童书我的第一本植物科学探索发现
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第3章 植物学家的故事(3)

1928年,胡先骕等人于北京创办了静生生物调查所,胡先骕任植物部主任。此后,他主持开展了对我国华北、东北及渤海等地区的生物资源调查、采集及分类学研究,后又把工作目标投向生物资源非常丰富的四川、云南。经过努力,发现了很多新种。其中影响最大的,是在四川万县发现和命名了有“活化石”之称的水杉。这个发现,被认为是中国现代科学的重要成就,对植物形态学、分类学和古生物学都有重要意义,轰动了当时国际生物学界。

1949年,静生生物调查所被新成立的中国科学院接收,改组为植物分类研究所。胡先骕以研究员的身份继续为祖国的植物学研究贡献着力量。1950年,他根据自己多年研究植物形态解剖学、植物分类学、遗传学和古植物学各方面的心得,发表了《被子植物的一个多元的新分类系统》一文,他的主要论点是被子植物出自多元,也就是说,被子植物不是一次起源,而是多次起源的。这是中国植物分类学首次创立的一个新的被子植物分类系统,这个理论对传统的植物分类学是一种背离,因而遭到不少人的冷遇和讥笑。直到胡先骕去世三十多年之后,才逐渐得到学术界的肯定和重视。

胡先骕以自己渊博的学识为祖国争得了荣誉,他无愧于“中国植物分类学之父”的美誉。

知识链接

被子植物的属种十分庞杂,因此,对被子植物的祖先存在单元论和多元论两种起源说。持单元论观点的人认为被子植物只能起源于一个共同的祖先;持多元论观点的科学家则认为被子植物来自许多不相亲近的群类,胡先骕是多元论的代表。

施莱登与植物细胞

今天我们都知道植物体是由细胞构成的,但这一结论的得出并非那么容易。自17世纪英国大科学家胡克把在显微镜下看到的木栓薄片中的小室称为“细胞”以来,不少学者对许多动、植物的显微结构都进行过描述,但并未引出规律性的概念。19世纪40年代,德国植物学家施莱登在总结前人大量研究的事实材料和设想的基础上,通过归纳,提出了一个关于细胞的生命特征、细胞的生理过程以及细胞的生理地位的理论,它标志着第一个较为系统的细胞学说的建立。

施莱登于1804年4月5日出生于德国汉堡的一个医生家庭。中学毕业后,施莱登在海德堡大学攻读法律学并获得博士学位。之后,他回到家乡汉堡从事法庭律师工作。1831年,施莱登放弃了律师职业开始学习医学,而后又对植物学发生了浓厚的兴趣,从而又进入柏林大学学习植物学,开始了对自然科学的研究。那时,施莱登的叔父,一位著名的植物生理学家赫克尔和另一位植物学家布朗正好都在柏林逗留,他们两人都很关心施莱登,希望他在植物胚胎学方面进行深入研究,这对施莱登一生的科学活动起了决定性影响。

1837年,施莱登完成了他的第一篇论文《论显花植物胚株的发育史》。他认为,只有对植物发育史进行研究才能获得对植物正确的认识,也只有这样,才能揭示植物内在的规律性。施莱登猛烈抨击了林奈的信徒们的那些陈腐的系统植物学,反对他们只是单纯地从事植物的采集、分类、鉴定、命名,而忽视对植物结构、功能、受精、发育和生活史的考察与研究。他把植物学重新定义为一种综合性的科学,其中应包括植物化学和植物生理学。

1838年,在布朗的影响下,施莱登从事植物细胞的形成和作用的研究,这是他对细胞学说进行的初步探索。同年,他发表了他的代表作《植物发生论》,在这个基础上,施莱登提出了植物细胞学说。在《植物发生论》一文中,他引用了布朗关于细胞核是细胞的组成部分的观点。施莱登通过对早期花粉细胞、胚株和柱头组织的观察,发现这些胚胎细胞中都有细胞核。他进一步研究了细胞核在细胞发育中的作用,认识到细胞核对细胞的形成和发育起着重要作用。施莱登把注意力集中在细胞核的功能和作用上来,这使他走上了正确的研究轨道。不久,他认为细胞核是植物细胞中普遍存在的基本结构。在此基础上,他进行了理论概括,提出了植物细胞学说。

施莱登的植物细胞学说认为:无论多么复杂的植物体都是由细胞构成的,细胞是植物体的基本单位。最简单的植物是由一个细胞构成的,多数复杂的植物是由细胞和细胞的变态构成的。施莱登认为,在复杂的植物体内,细胞的生命现象有两重性:一是独立性,即细胞具有独立维持自身生长和发育的重要特性;二是附属性,即细胞属于植物整体的一个组成部分,这是次要的特性。

1838年10月,在一次聚会上,施莱登把未公开发表的《植物发生论》中有关植物细胞结构的情况和细胞核在细胞发育中的重要作用的基本知识告诉了好朋友——德国动物学家施旺,施旺很感兴趣并大受启发,为其最终创立细胞学说奠定了基础。这样,实际上施莱登已经把他的细胞学说的范围从植物界扩大到了动物界。

1840年,施莱登被任命为耶拿大学植物学副教授。1842年,他出版了植物学教科书《植物学概论》,从1845年第二版开始又加上了一个副标题《作为归纳科学的植物学》。在这本书中,他提出了一些新的生物学方法论。他主张植物学研究必须利用显微镜进行仔细观察并进行生理学实验,观察和实验是生物科学研究的工作基础,多利用归纳的方法和因果分析的方法,才能有效地揭示科学内在的规律性。施莱登的这本教科书在整体结构上基本上是全新的,他从植物中物质元素的研究写起,接着用很大篇幅介绍植物细胞学说,然后论述形态学和组织学。不少评论者认为,施莱登的这本教科书充满生气并富于新思想,是植物学进展的一个转折点。这本教材激发了人们的热情并吸引着年轻人投身于植物学研究。这是施莱登在植物学研究上的一个重要贡献。

1848年,施莱登写出了《植物及其生活》。这是一本科普性读物,内容简单、有趣,使更多的人获得了植物学知识。这本小册子广泛流传,是人们最喜欢的科普性读物之一,他也因此成为那个时代最成功的科普工作者之一。

恩格斯高度评价了细胞学说,把它与能量守恒和转化定律、生物进化论并列为19世纪自然科学的三大发现。现在我们已经知道,绝大多数植物的细胞直径一般为10~100微米,必须在显微镜下才能看到。也有少数植物的细胞较大,肉眼就可以分辨出来,如番茄果肉、西瓜瓤的细胞,直径可达1毫米;苎麻茎中的纤维细胞,最长可达55厘米。当我们了解这些植物细胞知识的时候,不应该忘记施莱登和施旺共同建立的细胞学说。

智慧人生

如果把每一个重大发现比喻成一条大河,那它的存在是那些涓涓细流汇聚的结果。施莱登建立细胞学说的故事告诉我们,科学的发现不是偶然的,一方面需要积累丰富的知识,另一方面要有敏锐的观察力和一丝不苟的精神,同时,还需要注意借鉴前人的经验。

威尔逊与“园林之母”

进入近代后,西方英、法各国随着社会经济的进步,园林艺术的迅速发展,对海外的奇花异草有更多的需求。当时来华的西方人很快对我国众多异乎寻常的植物产生了强烈的兴趣,他们派“植物猎人”到我国搜寻植物种苗,这其中就包括英国杰出的博物学家欧内斯特·威尔逊。

威尔逊于1876年出生在英国开普敦一个铁路工人家庭。13岁那年,威尔逊成为一名花工,后来,他在伯明翰技术学院学习植物学,并到著名的英国皇家植物园——邱园深造。1899年6月3日,威尔逊受雇于英国著名的维奇公司,以“植物猎人”的身份来到中国,搜集被称作鸽子树的珙桐。

1900年2月,沐浴着新世纪的曙光,威尔逊抵达长江畔的宜昌,此后,他立即组织了一支探险队,乘船逆江而上,穿过三峡,向川鄂交界地带属于湖北一侧的巴东县进发。在这里,威尔逊发现了一棵珙桐树,遗憾的是它已被人砍断了。但几天后,他在鄂西区域的山野里发现了造型奇特营养丰富的猕猴桃。四处探访数月后,威尔逊的耐心获得了幸运之神的眷顾,5月19日这天,他终于在一片葱翠的密林里找到了珙桐。

珙桐为落叶乔木,通常高十数米,长有圆锥状婆娑树冠,绿叶呈宽卵形,叶子背面长有浓密的白绒毛,珙桐花开放时,犹如白鸽翻飞,花序下两片纯白的苞片酷似鸽子的双翅,紫红的花序像鸽头,黄绿的柱头像鸽嘴,所以人们把它叫做鸽子花。过了一段时间,威尔逊从这棵树上采集到许多珙桐种子,这些种子藏在橄榄状的褐色果核内,每枚果核里有5至7粒种子。与此同时,敏锐而干劲十足的威尔逊在同一区域里采集到上百种植物标本和植物新种,包括山玉兰、小木通、大白花杜鹃、尖叶山茶、虎耳草、盘叶忍冬、巴山冷杉、红桦、血皮槭等。

1902年4月,威尔逊回到英国,受到维奇公司老板维奇爵士的热烈欢迎。不料几天后,一个令人恼火的消息传来,一个法国人早在1897年就已把一株光叶珙桐的几十粒种子带到了巴黎,其中的一粒种子还发芽长成了小树。威尔逊作为该树种“第一个引进者”的身份被剥夺,更糟糕的是,他带回来的种子在苗圃里种下后一直没发芽。谁也没料到珙桐树种下地后需要比其他树种长得多的时间才能发芽,好在一段时间过后,那些种子终于发芽了,而且数目多达一千多株。威尔逊的首次远东之行,也因这批长势喜人的树苗而引人注目。

1903年1月23日,新婚燕尔的威尔逊第二次接受维奇公司的派遣,前往远东地区的四川寻找黄色罂粟科植物——全缘叶绿绒蒿。这年6月,威尔逊从成都抵达山明水媚的乐山。7月1日,他登上雄奇的瓦屋山,在瓦屋山采集了大约200种植物后,威尔逊和随从沿着汉源方向一路西行,经过2个星期的艰难旅途,于7月14日来到康定附近的一个小镇。在附近一座山上,威尔逊发现了被欧洲人称作“黄色罂粟花”的全缘叶绿绒蒿。第二年暮春时节,情绪高涨的威尔逊再次来到康定一带,在花香四溢的山野里找到了川西绿绒蒿、紫点杓兰、西藏杓兰等高山花卉。不久后,威尔逊离开康定向松潘高原挺进,在那里找到了首次引种后在西方引起了轰动的帝王百合,8月底,他又在松坪一带的大山上找到了火焰般盛开着的大片红花绿绒蒿。1905年3月,威尔逊满载而归回到英国。这一次,他带回了510种树种以及2400种植物标本。

1905年冬天,美国哈佛大学阿诺德植物园的负责人萨金特拜访了威尔逊,想请他作为阿诺德植物园的植物猎人前往中国。当时,威尔逊的妻子有孕在身。再三犹豫之后,威尔逊最终还是答应了下来。1906年5月21日,威尔逊的女儿诞生了,就在同一天,他采自康定的一种报春花也开花了。高兴之极,威尔逊给孩子取名为穆里尔普里姆罗斯,意为报春花,这种植物也因此被命名为“香海仙报春”,又称威尔逊报春。

1908年5月,威尔逊来到四川成都。以成都为根据地,威尔逊到灌县、汶川、岷江河谷、丹巴一带进行田野考察。冬天时,他把搜集到的一批标本和种子寄运到英国,没料到出了意外,托运18237株百合球茎时,为了省钱,没有用泥巴进行包裹,结果运到英国后,95%的百合球茎都溃烂了。这年11月14日,光绪皇帝驾崩,次日,清帝国的实际掌控者慈禧太后也去世,威尔逊得到消息,担心一场政治上的大地震将不可避免,中国将陷入混乱,于是萌生去意。正在这时,他得知萨金特和原来的雇主维奇爵士联合委派了一个叫朴顿的植物猎人来到中国。不久,威尔逊离开四川前往北京,在那里和朴顿无私地交流了在中国西南进行田野考察的经验。

1909年4月25日,威尔逊把收集到的一大批植物种子和标本寄往波士顿,其中包括三峡槭、甘青铁线莲的变种、紫金莲、山茱萸、西康玉兰、圆叶玉兰、林芝云杉、宝兴杜鹃等。随后,威尔逊搭乘火车返回了欧洲。但没过多久,萨金特便以上次采集到的百合球茎在邮寄过程中出了问题为借口,说服威尔逊开始了他的第四次中国之行。这一次,威尔逊为阿诺德植物园增添了5万余件植物标本和1283袋种子,这批东西中包含着382个植物新种和323个中国本土植物的新变种。

随着威尔逊对中国花卉了解的增多,他认识到中国花卉对世界各国的园林起到了举足轻重的影响。1913年,他写下了《一个博物学家在华西》这一有影响的著作。此书在1929年重版时易名为《中国——园林之母》。威尔逊的这一观点,立刻得到西方的普遍认同。随着时间的推移以及我国传出花卉观赏植物的增多,威尔逊的观点的依据还在不断被加强、充实。如今,原产我国的奇花异草和风景树木在世界各地的园林和风景名胜区争奇斗艳,流芳溢彩,为美化各国人民的生活做出了巨大的贡献。

智慧人生

为了探索植物之谜,威尔逊用了近30年时间,风餐露宿、披荆斩棘,浪迹于高山大川间,他的汗水和辛勤,换来的是欧美植物园内1000多个新的植物品种。威尔逊的故事告诉我们:神奇的大自然蕴藏着无穷的奥秘,只要用心寻找,就一定会有新的发现!

米丘林培育果树

20世纪,如果哪个生物学家培育了一两个新物种,那就已经是很了不起的成就了,但有一位科学家一生却培育出了300多个新果树品种,他就是苏联卓越的园艺学家、植物育种学家米丘林。

伊万·弗拉基米洛维奇·米丘林于1855年生于俄罗斯中部梁赞州的普隆斯克县一个守林人的家庭里。这是一个破落小贵族的家庭,世代爱好果树栽培事业。米丘林从小受家庭的影响,对栽培果树产生了浓厚的兴趣。果树园成了他的乐园,他爱上了果树园,把果树当成自己的伙伴。8岁的时候,米丘林已能做嫁接和压条工作。当他看到开满漂亮花朵的“中国树”竟然结出比樱桃还小的果子,而且涩得要命时,心里充满了惋惜、失望,稚嫩的脸颊上挂满了泪珠,他发誓,一定要让它结出又大又甜的果子。转眼到了春光明媚的时候,米丘林在园子里种上了“中国树”。当种子刚刚长出绿芽时,他不得不与之分别,踏上通往普隆斯克县立学校的路。1869年,米丘林以优异的成绩考入梁赞中学。他的志向是进高等学校学习自己喜爱的园艺专业知识。他学习刻苦,而且很有个性,绝不盲目地服从任何人。不幸的是,他的父亲去世了,由于家庭贫困,他不得不中途辍学。