第一章 什么是植物？

植物和愛情一樣，很容易識別，卻很難去定義。在英國，人們在許多自然風光優美的景區入口，都可以看到一塊要求游客避免“毀壞樹木和植物”的標志牌。我們肯定要問上一句，樹怎么就不能算作植物。植物通常被簡單地解釋為一種綠色的、不能移動的有機體，它們能夠通過光合作用來養活自己（即自養生物）。這是關于植物的一種啟發式定義，我們可以增添更多的描述來對其進行完善。有時，植物被描述為具有以下多種特征的有機體：

1）　含有葉綠體，具有對水和二氧化碳進行光合作用并產生糖的能力；

2）　具有纖維素構成的堅硬的細胞壁；

3）　可將能量存儲為碳水化合物或者淀粉；

4）　進行分裂和分化的特殊組織（即分生組織）可持續生長；

5）　細胞中含有相對較大且充滿汁液的液泡。

所以，樹木顯然是植物，而且就算其他有機體缺少上述一種或幾種特征，我們也不難將其定義為植物。例如，蘭科珊瑚蘭屬植物春珊瑚根（Corallorhiza wisteriana）能開出蘭花般的花朵，能結出典型蘭科植物的微小種子，也具有大多數陸生植物都有的維管組織。但是，這種植物卻沒有綠色的葉片，因為這種珊瑚蘭屬于菌根營養植物，它依靠能從森林地被物的腐爛物質中獲取能量的真菌而生存。正是與真菌的親密關系令這種珊瑚蘭能夠實現這一生存模式，而這也是蘭科植物在不同程度上共同具有的特征。與之類似的是生長在牛津地區查威爾河畔的歐洲齒鱗草（Lathraea clandestine），它的花朵讓人聯想起毛地黃，但它既沒有嫩枝也沒有葉片。它的花朵直接從土壤中冒出來，因為這種植物的根能夠滲入柳樹的根，并從柳樹的維管組織中轉移營養物質。這兩種植物都失去了光合作用的能力，但它們仍然屬于植物，因為它們和光合作用植物有許多其他共同特征。

上述植物定義所存在的問題就是過于狹隘，因為它并沒有將部分生活在水中的藻類考慮在內。為了給植物一個合理、明確的定義，我們需要考慮生物有機體的分類方式。在生物學中，相似的個體被歸為同一個物種，而相似的物種又被歸為同一個屬，以此類推進而歸類為科、目、綱、門、界。這種分類等級中的每一層次都可被稱為一個分類單元，而關于分類的研究就是分類學。在19世紀之前，分類學家們嘗試創建一種能夠揭示造物主計劃的自然分類。而自19世紀起，生物學家們就開始質疑物種是否能通過保留這些變化并將其傳遞給后代而發生改變和進化。

目前，生物學家們已經進行了大量的工作來構建“生命之樹”（或者說是系統發生），以此來展示所有生物體之間的關系。1859年，達爾文發表《物種起源》之后，這項工作便實現了快速啟動，而且至今仍在進行。進化樹是《物種起源》中的唯一一幅插圖，而第一版圖書的第13章也對分類學進行了清晰的介紹。達爾文在書中探討了構建一種自然分類的可能性，但是如今“自然”意味著進化過程的揭示而非上帝的旨意。目前，分類學的基礎在于達爾文所謂的共同祖先學說。一個分類單元中的所有物種只有一個共同的祖先，而且它們就是該祖先的所有后代。如果能夠滿足這種分類標準，那么該類群便是單系的。從物種到界，單系類群出現在分類的每個層級中。

圖1　列當屬植物Orobanche flava是一種寄生植物。寄生植物不能進行光合作用，但可以從其他植物中獲取營養

如果我們將38億年來的物種進化看作一棵分叉樹，那么植物就是生命之樹上的一組分支，而這組分支都能與同一個分叉點發生聯系。當你試圖確定究竟是哪個分叉點成為植物的起源時，爭論便就此產生了。此時值得一提的是，真菌絕對不是植物。在生命之樹中，真菌實際上是與動物并列的分支。盡管如此，在高校的院系組成中，真菌學家確實比較容易和植物學家（而不是動物學家）歸為一類。