中國通史（第九卷） · 第六十章生物學

明代，人們在總結前人認識的基礎上，並通過自己的觀察和研究，在動植物形態和分類、動植物生活習性及其與環境的關係、微生物以及遺傳變異等方面的生物學知識更加豐富，並有了進一步的發展。 第一節動植物形態和分類知識 明代的一些著作對許多植物形態的觀察和描述是很細緻和翔實的，其中以李時珍的貢獻最為突出。如李時珍對牛膝的形態描述：「其苗方莖暴節，葉皆對生，頗似莧葉而長且尖■。秋月開花，作穗結子，狀如小鼠負蟲，有澀毛，皆貼莖倒生」①，突出了牛膝的特點。據此可知這裡指的是懷牛膝。茺蔚（益母草），「其葉如艾葉而背青，一梗三葉，葉有尖歧（掌狀三裂）。寸許一節，節節生穗，叢簇抱莖。四五月間，穗內開小花，紅紫色，亦有微白色者。每萼內有細子四粒，粒大如同蒿子，有三棱，褐色」②，對茺蔚的葉、花、子的形狀和顏色，作了細緻的描述，尤其是把唇形科的輪傘花序清晰地勾畫出來。又如在動物方面，明確地記載了石首魚「弱骨細鱗，黃色如金。首有白石二枚（指頭部有兩塊大耳石），瑩潔如玉」①的形態特點。近代分類學上石首魚科的命名，即源於此。關於啄木鳥「嘴如錐，長數寸，舌長於咮，其端有針刺，啄得蠹，以舌鉤出食之」的描寫也很形象和生動②，等等。關於一些珍貴毛皮獸類的記載，如貂：「色有三種：一白者曰銀貂，一純黑，一黯黃」，「貂產遼東外徼建州地（今遼寧、吉林等地）及朝鮮國」，又「凡狐貉亦產燕、齊、遼、汴諸道」③。可見當時對貂的種類、毛色和狐的產地等都有明確的認識。 明代在動植物分類上有較大突破者，也當屬李時珍。他通過調查訪問，採集標本，繪製成圖，於1596年編成《本草綱目》。全書記載動植物一千六百多種，分植物界為五部三十類；分動物界為五部十八類。「部」相當分類學上的「綱」，「類」則相當於「目」。綱目分明，揚棄了傳統本草學中的「三品」分類體系，而主要依據動植物的形態、習性、用途分類。這與現代分類階元劃分，是相當接近的。在《本草綱目》的一些目中，又將性狀相近的種類排列在一起。例如，描述猩猩「人面人足，長發，頭顏端正」；獼猴「手足如人，亦能豎行」④等等。這和現代靈長目分類特徵相一致。可見《本草綱目》中反映的動植物分類系統是中國古代生物學史上一項重要成就。①李時珍：《本草綱目》草部卷十六，人民衛生出版社1977年版。本章所引《本草綱目》均用此版本，不再贅注。 ②《本草綱目》草部卷十五。 ①《本草綱目》鱗部卷四四。 ②《本草綱目》禽部卷四九。 ③宋應星：《天工開物》卷二《乃服》。 ④《本草綱目》獸部卷五一。 第二節動植物習性及其與環境的關係 在明代人們更進一步和更深入地認識了動植物習性及其與環境的關係。 這些知識在本草和其他著作中得到了反映。李時珍《本草綱目》中有以植物生境來分類的例子。如在「草部」之下又分為山草、隰草、水草、石草。說明這些草類的分類，主要是依據其生境而分的。宋應星指出：「凡棉春種秋花，花先綻者逐日摘取，取不一時」①，正確地觀察到棉具有開花結實期較長的習性，因此收花時期就不一致。李時珍提到，荊三棱「多生荒廢陂池濕地」②，龍舌草「生南方池澤湖泊中」③，水萍「浮萍處處池澤止水中甚多」④等，說明他已很了解在不同的水分環境裡生長著不同植物種類。此外，不同植物對陽光的需求也是不一樣的。所以有陽生與陰生之分，如石南「生於石間向陽之處」⑤，半邊蓮「生陰濕塍塹邊」⑥等。植物與環境的關係是多方面的，除水分、光照與植物有著密切的關係外，溫度、地形高度對植物也都有重要影響，這在《本草綱目》等著作中也有不少明確的記述。 動物與環境的關係更為複雜，如每種動物都有一定的棲息環境。在明代已更多地觀察和認識到動物對周圍環境中的溫度、光線等因素的反應。如獸毛有保溫作用，許多動物的毛隨著季節、溫度的變化而變化。黃省曾在《獸經》里記載：獸類「春則毛盛，夏則毛稀少而革易，秋則更生而整理，冬則生而毛細，毛以自溫焉」。李時珍寫道，狐「日伏於穴，夜出竊食」①，貉「與獾同穴而異處，日伏夜出，捕食蟲物」②，指出了狐、貉夜間捕食的習性。貂，「夷人夜伺樹下，屏息悄聲而射取之」③，指出了貂在夜間活動的習性。對蠶蛾交配產卵的情形也有非常正確的描述。如「雌者（蛾）伏而不動，雄者（蛾）兩翅飛撲，遇雌即交。交一日半日方解，解脫之後，雄者中枯而死，雌者即時生卵」④。此外，當時人們對一些海產動物的生態習性也有不少翔實的觀察和記載。徐光啟還曾注意探討一些昆蟲的生活史。例如他對白蠟蟲、蝗蟲生活史做過較詳細的研究，並把他的研究成果應用到白蠟生產和滅蝗的鬥爭中去。 ①宋應星：《天工開物》卷二《乃服》。 ②《本草綱目》草部卷十四。 ③《本草綱目》草部卷十九。 ④《本草綱目》草部卷十九。 ⑤《本草綱目》木部卷三六。 ⑥《本草綱目》草部卷十六。 ①《本草綱目》獸部卷五一。 ②《本草綱目》獸部卷五一。 ③宋應星：《天工開物》卷二《乃服》。 ④宋應星：《天工開物》卷二《乃服》。 第三節遺傳與變異 明代著作中有許多關於遺傳變異的記載，如「凡稻旬日失水，則死期至，幻出旱稻一種，粳而不粘者，即高山可插，又一異也」⑤。就是說，水稻在環境失水的條件下會大部分枯死（被淘汰），但可能出現仍能生存下去的突變植株。通過這種方式選擇的植株，顯著地改變了需水的特性，從而得到適應旱地種植的旱稻品種。夏之臣在《亳州牡丹述》中寫道：「牡丹其種類異者，其種子之忽變者也。」說明牡丹變種多的原因主要在於種子突變把各種類型保存下來。雖然由於時代的局限，夏之臣不可能像本世紀初的卡爾任斯基和德·弗里那樣，對不同植物通過實驗研究提出完整的突變理論，但是「忽變」實質上就是「突變」，他能用忽變去解釋牡丹種類的差異，這是十分難能可貴的。①有意識地利用生物界普遍存在的遺傳變異現象，進行人工選擇，以培育出各種優良品種，是近世人們廣泛稱道的重要成就。例如，對金魚的選育，當時已採用隔離飼養，逐日淘汰等手段來選擇培育人們所需的尤其是新奇名貴的品種。張丑（張謙德）《珠砂魚譜》（1596）記載：「蓄類貴廣，而選擇貴精，須每年夏間市取數千頭，分數十缸飼養，逐日去其不佳者，百存一二，並作兩三缸蓄之，加意愛養，自然奇品悉備。」②正是通過這類方法進行長期選擇，才培育出世界聞名的形形色色的中國金魚。宋應星談到蠶種時說：「凡蠶有早、晚二種」，「今寒家有將早雄配晚雌者，幻出嘉種，此一異也」③。說明他已認識到品種之間可以轉化，將早種雄蠶與晚種雌蠶配種，也就是用人工選擇和種間雜交的方法可以產生優良品種。這也是利用雜交優勢的一個突出事例。 ⑤宋應星：《天工開物》卷一《乃粒》。 ①姚德昌：《從中國古代科學史料看觀賞牡丹的起源和變異》，載《自然科學史研究》第1卷第3期，1982年。 ②張丑：《硃砂魚譜》，見《生活與博物叢書》的《禽魚蟲獸編》，上海古籍出版社1993年版。③宋應星：《天工開物》卷二《乃服》。 第四節微生物知識 關於微生物方面，明代對大型真菌已有更廣泛和深入的認識。如李時珍《本草綱目》記載真菌已近三十種，除選錄歷代關於大型真菌的資料外，其中粟奴、粳谷奴、皂莢蕈、蘑菇、雞■、舵菜六種是李時珍新增加的。就所收載的真菌數量而言，歷代文獻中當以此書最豐富，如潘之恆《廣菌譜》所載真菌，全部可見於《本草綱目》。該書記載：「蘑菇出山東、淮北諸處」，「長二三寸，本小末大，白色柔軟，其中空虛，狀如未開玉簪花」①。又稠膏蕈「生孟溪諸山。秋中雨零露浸，釀山膏木腴，發為菌花。生絕頂樹杪，初如蕊珠，圓瑩類輕酥滴乳，淺黃白色，味尤甘。已乃張傘大若掌，味頓渝矣」等等②。說明當時人們對這些菌類的產地、形色及生境的觀察和了解已相當細緻了。 對於真菌發生的問題，以前長期被蒙上神秘的色彩，沒有正確的認識。 如歷代本草著作中都沿襲《神農本草經》的說法，視靈芝為神草。李時珍則批判了靈芝為「神草」的說法，他說：「芝乃腐朽餘氣所生，正如人生瘤贅，而古今皆以為瑞草，又雲服食可仙，誠為迂謬。」③關於芝的生成，這種看法固然並不正確，但這表明李時珍已將芝的發生與其他菌類的發生同樣看待，並沒有什麼特殊的神異性。在研究大型真菌的歷史上，這無疑是一大進步。他還提到，「方士以木積濕處，用藥傅之，即生五色芝」④。這是我國較早關於靈芝培養的記載。經過長期的探索，我們現在已經掌握了靈芝的習性，不僅可在野外大量採集，而且在室內也可以大批栽培了。 有關紅曲製造方法的記載，也是較早見於《本草綱目》。其中提到制紅曲有「入曲母」，「以帛密覆」，「熱即去帛攤開」，用新汲水分次蘸濕等工藝過程。⑤由於紅麴黴生長緩慢，在自然條件下很難像其他黴菌一樣生長得好，所以在培養紅麴黴時要先加入曲母，這相當於現在的接種，以便使紅麴黴從一開始就獲得生長優勢。在培養過程中原料時攤時聚，是為了維持較高的有利於紅麴黴而不利於其他黴菌生長的濕度，這是利用紅麴黴比其他黴菌耐溫的特性來抑制雜菌的生長。分次蘸水，是為了控制原料的含水量，使得紅麴黴可以長入米粒內部，而又不至於在米粒內部進行糖化發酵和酒化發酵①。通過這樣的操作程序，就可以得到色紅心實的優良細曲。宋應星《天工開物》也詳細記述了紅曲的製法，其中在原料里加明礬水的做法，是紅曲培養技術上的一大創造。加入明礬水可以調節酸度，有助於抑制雜菌生長。這些培養技術體現了古代人民對微生物生長特性的深刻認識，即使在今天，對於培養微生物來說，也是值得借鑑的。 此外，明代在對植物病害和病原微生物的認識和防治方面也有不少有價值記載。如《天工開物·乃粒》對稻瘟病的發病原因和處置方法作了較全面①《本草綱目》菜部卷二八。 ②《本草綱目》菜部卷二八。 ③《本草綱目》菜部卷二八。 ④《本草綱目》菜部卷二八。 ⑤《本草綱目》谷部卷二五。 ①方心芳：《曲櫱釀酒的起源與發展》，《科技史文集》第四輯，上海科學技術版社1980年版，第147頁。的敘述。俞宗本《種樹書》記有用雄黃或硫磺煙薰治療果樹病害②，這是用化學藥劑防治植物病害的方法。在未見到病原微生物的古代，這些從農業實踐中總結出來的寶貴經驗，對於防治植物病害起了重要作用。 ②俞宗本：《種樹書》，農業出版社1962年版，第24頁。 第五節解剖學知識 明代在人體解剖生理學方面的工作，大多是對古籍的整理和注釋，其中也有一些新的見解，或糾正前人的一些錯誤看法。如楊濟洲於萬曆二十九年（1601）編撰的《針灸大成》，在楊介《存真圖》基礎上，明確指出心「居肺下膈上」，符合心臟的解剖位置。書中所附臟腑圖，也較精確，接近各臟器的實際情況。此外如《內經知要注釋》、《醫中必讀》，在呼吸與脈搏的關係等方面也有不少確切的記述。①明代解剖生理學史上的另一重要事件，是西方人體解剖生理學知識的傳入。當時來華的一些耶穌會士如義大利人利瑪竇著《西國記法》，義大利人艾儒略著《性學粗述》，書中把感覺器官通過神經與腦聯繫起來，介紹了感覺、知覺（耳、目、口、鼻、體）、記憶、思維、睡眠等生理知識，德國人湯若望著《主制群征》，簡要介紹了食物消化的過程和血液運行的途徑等。鄧玉函和畢拱辰譯著《泰西人身說概》和羅雅各、龍華民、鄧玉函譯著《人身圖說》，較詳細介紹了骨骼系統、肌肉系統、神經系統、循環系統和感覺器官，其中包括各器官的形態結構及其功能。在這些著作中包含有西方的近代解剖生理學知識，但其中也有宣揚宗教神學的內容，對人體也還不可能有真正客觀的描述，並且封建禮教也限制了西方解剖學在中國的傳播，使之僅有很有限的影響。直到十九世紀中葉才掀起了西方近代生物學（包括解剖學）知識傳入的又一次熱潮。 ①苟萃華等：《中國古代生物學史》，科學出版社1989年版，第189頁。 第六節《救荒本草》和《閩中海錯疏》 明代的生物學著作為數不少。在植物方面的重要著作還有朱橚撰寫的《救荒本草》。朱橚是明太祖第五子，封周王。他看到當時黃淮地區災害頻繁，人民以草根樹皮為食，甚至誤食喪生。為此，他致力於救荒植物的研究，組織收采和整理野生食用植物，於永樂四年（1406）編成《救荒本草》。這是一部從傳統本草派生出來、結合食用以救荒為宗旨的植物書。全書分上、下兩卷，記載植物四百十四種，分草、木、米谷、果、菜五部，其中有三分之二的植物描述是來自朱橚對植物的直接觀察，他用通俗簡潔的語言敘述這些植物的產地形態、生境及食用部位和用法。每描述一種植物，都附有精美插圖，圖的精確程度遠勝於以往的本草著作。朱橚在封地河南開封府擁有自己的園圃，這實際上是一座實驗植物園。他經常在園子裡進行觀察和研究，以掌握植物的主要特徵，如花的結構、顏色，生長部位，以及果實形態等，並以之作為識別植物的依據。可以說《救荒本草》在植物描述方面具有相當高的水平。此外，書中還記載了一些消除某些食用植物毒性的方法，也很有實際價值。《救荒本草》是中世紀最卓越的本草著作之一，得到了國內外學者的高度評價。在朱橚的影響下，這一時期還出現了周履靖《茹草編》、王磐《野菜譜》、鮑山《野菜博錄》等同類著作。 在動物方面，屠本畯著《閩中海錯疏》是很有名的。此書寫於明萬曆二十四年（1596）。書中主要記載福建沿海一帶水產動物（包括少數淡水種類）二百多種，以海產經濟魚類為主，計有八十多種，其中包括著名的海產品大黃魚、小黃魚、帶魚、烏賊、對蝦和蟹等，分屬於二十目四十科。此外，還有腔腸動物、節肢動物、兩棲動物和少數海洋哺乳動物。這部著作根據動物生物學特性，將它們分成許多群，在大群中還有小群，從而體現了彼此的親緣關係，發展了自然分類體系。此書描述動物的重點是命名、形態、生境、生活習性和經濟價值等。這與現在動物志的編寫體例十分相似。《閩中海錯疏》是我國現存最早的地區性水產動物志。 萬曆二十四年（1596）張丑（字謙德）著《硃砂魚譜》。全書分上、下兩篇。上篇從十個方面敘述金魚的形態品種、遺傳變異和人工選擇；下篇，也從十個方面記載了金魚的生態習性、繁殖及飼養方法。書中正確指出金魚的尾、顏色、花紋、軀幹，各部形色都不同於普通的魚，特別是其具有軀幹粗短肥壯的特點，並首次記述應用混合選擇法培育金魚新品種。《硃砂魚譜》是中國古代較早一部闡述觀賞金魚的專著。