พฤกษศาสตร์

ผลจันทน์เทศ (Myristica fragrans)

พฤกษศาสตร์ (อังกฤษ: Botany) หรือ ชีววิทยาของพืช (อังกฤษ: Plant Biology) หรือ วิทยาการพืช, พืชศาสตร์ (อังกฤษ: Plant Science) เป็นสาขาวิชาหนึ่งของชีววิทยา ที่ศึกษาเกี่ยวกับพืชและการเจริญเติบโต พฤกษศาสตร์มีขอบเขตการศึกษาที่กว้างขวางครอบคลุมตั้งแต่พืช สาหร่าย และเห็ดรา ศึกษาทั้งในด้านโครงสร้าง การเจริญเติบโต การสืบพันธุ์ เมแทบอลิซึม โรค และคุณสมบัติทางเคมีและความสัมพันธ์ทางวิวัฒนาการระหว่างกลุ่มต่าง ๆ การศึกษาทางด้านพฤกษศาสตร์เริ่มต้นจากความรู้ที่สืบต่อกันมา จากการจำแนกพืชที่กินได้ พืชสมุนไพรและพืชมีพิษ เป็นศาสตร์ที่เก่าแก่สาขาหนึ่งของวิทยาศาสตร์ จากความสนใจในเรื่องพืชของบรรพบุรษทำให้ปัจจุบันจำแนกสิ่งมีชีวิตในด้านพฤกษศาสตร์มากกว่า 550,000 ชนิดหรือสปีชีส์

ขอบเขตและความสำคัญของพฤกษศาสตร์

ดังเช่นสิ่งมีชีวิตอื่น ๆ พืชก็สามารถศึกษาได้จากหลายแง่มุม ทั้งในด้านโมเลกุล พันธุศาสตร์ หรือชีวเคมี และศึกษาได้ตั้งแต่ระดับออร์แกเนลล์ เซลล์ เนื้อเยื่อ อวัยวะ ต้นพืช ประชากร ไปจนถึงระดับชุมชนหรือสังคมของพืช ในแต่ละระดับเหล่านี้ นักพฤกษศาสตร์อาจสนใจศึกษาได้ทั้งในด้านการจัดหมวดหมู่ (อนุกรมวิธาน) ด้านโครงสร้าง (กายวิภาคศาสตร์) หรือด้านหน้าที่ (สรีรวิทยา) ของส่วนต่าง ๆ ของพืช

ในอดีตนั้น สิ่งมีชีวิตทั้งหมดจะถูกจำแนกให้อยู่ในกลุ่มพืชหรือกลุ่มสัตว์ พฤกษศาสตร์จึงครอบคลุมสิ่งมีชีวิตทั้งหมดที่ไม่ได้ถูกพิจารณาให้อยู่ในกลุ่มสัตว์ สิ่งมีชีวิตบางจำพวกซึ่งครั้งหนึ่งเคยอยู่ในสาขาพฤกษศาสตร์ไม่ได้ถูกจัดอยู่ในอาณาจักรพืชมานานแล้วได้แก่ เห็ดรา (วิทยาเห็ดรา) แบคทีเรีย (วิทยาแบคทีเรีย) ไวรัส (วิทยาไวรัส) และสาหร่ายเซลล์เดียว ซึ่งกลุ่มสาหร่ายเซลล์เดียวถูกจัดส่วนหนึ่งของโพรทิสตาในปัจจุบัน อย่างไรก็ตาม นักพฤกษศาสตร์ยังคงให้ความสำคัญกับสิ่งมีชีวิตเหล่านี้ เห็ดรา ไลเคน แบคทีเรีย และโพรทิสที่มีกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงยังถูกจัดให้อยู่ในวิชาพฤกษศาสตร์เบื้องต้น

การศึกษาพืชมีความสำคัญมากเพราะพืชเป็นสิ่งมีชีวิตชนิดแรก ๆ บนโลก พืชสร้างแก็สออกซิเจน อาหาร เชื้อเพลิง และยา ซึ่งทำให้สิ่งมีชีวิตชั้นสูงกว่ารวมทั้งมนุษย์สามารถดำรงชีวิตอยู่ได้ พืชยังดูดกลืนแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ในกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง ซึ่งเป็นแก๊สที่เป็นสาเหตุของปรากฏการณ์เรือนกระจก ความรู้และความเข้าใจเกี่ยวกับพืชมีความสำคัญต่ออนาคตของสังคมมนุษย์ดังต่อไปนี้

• การผลิตอาหารให้แก่ประชากรมนุษย์ที่กำลังเพิ่มจำนวนมากขึ้น
• ความเข้าใจในกระบวนการพื้นฐานของชีวิต
• การผลิตยาและวัสดุต่าง ๆ เพื่อรักษาโรคภัยไข้เจ็บและโรคด้านอื่น ๆ
• ความเข้าใจในการเปลี่ยนแปลงของสิ่งแวดล้อม

การผลิตอาหารให้แก่โลก

อาหารแทบทุกชนิดที่เรารับประทานมาจากพืชอย่างเช่นข้าว ซึ่งเป็นเหตุผลหนึ่งที่ทำให้สาขาวิชาพฤกษศาสตร์เป็นหัวข้อการศึกษาวิจัยที่สำคัญ

ความจริงแล้วอาหารทุกอย่างที่เรารับประทานล้วนมาจากพืช ทั้งโดยตรงจากอาหารหลักจำพวกแป้ง ข้าว รวมทั้งผักและผลไม้ หรือโดยอ้อมผ่านทางปศุสัตว์ซึ่งกินพืชเป็นอาหาร ความหมายอีกนัยหนึ่งคือ พืชเป็นรากฐานของห่วงโซ่อาหารเกือบทุกห่วงโซ่ หรือที่นักนิเวศวิทยาเรียกว่า ลำดับขั้นแรกของอาหาร ความเข้าใจในการผลิตอาหารของพืชมีความสำคัญต่อการผลิตอาหารให้แก่คนทั่วโลก และเก็บรักษาอาหารไว้สำหรับอนาคต แต่พืชไม่ได้มีประโยชน์ต่อมนุษย์ทุกชนิด วัชพืชบางชนิดสร้างปัญหาในการเกษตรกรรม และนักพฤกษศาสตร์ก็พยายามศึกษาเพื่อหาวิธีลดผลกระทบให้น้อยที่สุด

เกรกอร์ โยฮัน เม็นเดิล บิดาแห่งวิชาพันธุศาสตร์ จากการศึกษาต้นถั่วลันเตา

ความเข้าใจในกระบวนการพื้นฐานของชีวิต

พืชเป็นสิ่งมีชีวิตที่เหมาะสมและสะดวกต่อการศึกษากระบวนการพื้นฐานต่าง ๆ ของสิ่งมีชีวิต (ตัวอย่างเช่นการแบ่งเซลล์และการสังเคราะห์โปรตีน) โดยไม่มีปัญหาทางจริยธรรมจากการศึกษาในสัตว์หรือมนุษย์ กฎการถ่ายทอดทางพันธุกรรมของเกรกอร์ โยฮัน เม็นเดิล ก็ได้รับการค้นพบโดยการศึกษาด้วยวิธีนี้ โดยศึกษาจากการถ่ายทอดลักษณะของถั่วลันเตา

การผลิตยาและวัสดุต่าง ๆ

ยารักษาโรคและสารที่มีผลต่อประสาทอย่างเช่น กัญชา กาเฟอีน และนิโคติน ส่วนใหญ่แล้วได้มาจากพืชโดยตรง ตัวอย่างเช่น ยาแอสไพริน ซึ่งสกัดจากสารจากเปลือกของต้นหลิว อาจมีวิธีรักษาโรคภัยไข้เจ็บโดยใช้พืชอีกหลายวิธีที่ยังรอการค้นพบอยู่ เครื่องดื่มที่นิยมอย่างกาแฟ ช็อคโกแลต และชา ก็มาจากพืชเช่นกัน เครื่องดื่มแอลกอฮอล์ส่วนใหญ่ก็ได้จากการหมักพืชอย่างเช่นข้าวบาร์เลย์ มอลต์ และองุ่น

นอกจากนี้ พืชยังเป็นแหล่งของวัสดุธรรมชาติมากมาย เช่น ฝ้าย ไม้ กระดาษ ลินิน น้ำมันพืช และยาง ผลิตภัณฑ์ผ้าไหมจะไม่เกิดขึ้นหากไม่มีการเพาะปลูกต้นหม่อน และไม่นานมานี้ อ้อยและพืชอื่น ๆ ก็ถูกใช้เป็นแหล่งของเชื้อเพลิงชีวภาพ ซึ่งเป็นทางเลือกใหม่นอกเหนือไปจากเชื้อเพลิงฟอสซิล

ความเข้าใจในการเปลี่ยนแปลงของสิ่งแวดล้อม

พืชสามารถทำให้เราเข้าใจการเปลี่ยนแปลงในสิ่งแวดล้อมได้จากหลายทาง ได้แก่

• ความเข้าใจในการทำลายถิ่นที่อยู่อาศัย และการสูญพันธุ์ของสิ่งมีชีวิต มีความสำคัญต่อการจัดหมวดหมู่และการศึกษาอนุกรมวิธานของพืชได้อย่างถูกต้องและสมบูรณ์
• พืชมีการตอบสนองต่อรังสีอุลตราไวโอเลต จึงใช้ศึกษาและตรวจสอบการลดลงของโอโซนได้
• การศึกษาวิเคราะห์ละอองเกสรจากซากดึกดำบรรพ์ของพืช ช่วยให้นักวิทยาศาสตร์จำลองสภาพภูมิอากาศในอดีต และทำนายสภาพอากาศในอนาคตได้
• การบันทึกและวิเคราะห์ช่วงเวลาของวัฎจักรชีวิตของพืช มีความสำคัญต่อการศึกษาปรากฏการณ์และการเปลี่ยนแปลงของภูมิอากาศ
• ไลเคน ซึ่งเป็นสิ่งมีชีวิตที่ไวต่อสภาพอากาศ สามารถใช้ตรวจวัดมลภาวะได้

ศัพทมูลวิทยา

พฤกษศาสตร์ตามความหมายของพจนานุกรม ฉบับราชบัณฑิตยสถาน พ.ศ. 2542 มีความหมายว่า วิชาว่าด้วยต้นไม้ พฤกษศาสตร์มาจากคำว่า พฤกษ (พฺรึกสะ) หมายถึงต้นไม้ มีรากศัพท์มาจากภาษากึ่งบาลีกึ่งสันสกฤตจาก วฺฤกฺษ ในภาษาสันสกฤตและ รุกฺข ในภาษาบาลี กับคำว่า ศาสตร์ (สาด) หมายถึงระบบวิชาความรู้ มีรากศัพท์มาจากภาษาสันสกฤต

ประวัติศาสตร์ของพฤกษศาสตร์

พฤกษศาสตร์ยุคแรก

อินเดียโบราณ มีการค้นพบการจำแนกพืชขึ้นเป็นครั้งแรกในคัมภีร์ฤคเวทซึ่งแบ่งพืชออกเป็น ไม้ต้น ไม้ล้มลุกที่มีประโยชน์ต่อมนุษย์ และไม้เลื้อย ซึ่งในภายหลังได้ถูกแบ่งย่อยออกไปอีกเป็น 8 กลุ่มในคัมภีร์เวทอาธารวา คือ ไม้ที่กิ่งแผ่กว้าง ไม้ที่ใบเป็นกระจุกและยาว ไม้พุ่ม ไม้ที่แผ่ราบ ไม้ใบเลี้ยงเดี่ยว ไม้เลื้อย ไม้ที่มีกิ่งก้านมาก ไม้ที่มีปุ่มปมซับซ้อน ผลงานทางด้านสรีรวิทยาของพืชที่สำคัญในสมัยอินเดียตอนกลางประกอบด้วย the Prthviniraparyam of Udayana, Nyayavindutika of Dharmottara, Saddarsana-samuccaya of Gunaratna และ Upaskara of Sankaramisra

จีนโบราณ บันทึกรายชื่อพืชและพืชที่นำมาปรุงยามีมาหลังสงครามระหว่างแคว้น (481-221 ก่อนคริสต์ศักราช) แพทย์จีนจำนวนมากตลอดศตวรรษได้เขียนบันทึกเกี่ยวกับความรู้ทางด้านการปรุงยาสมุนไพร ในสมัยราชวงศ์ฮั่น มีงานเขียนของคัมภีร์หวงตี้เน่ยจิง และแพทย์จีน จาง จงจิ่งที่มีชื่อเสียงมากในคริสต์ศตวรรษที่ 2 ในคริสต์ศตวรรษที่ 11 นักวิทยาศาสตร์และรัฐบุรุษ ซูซ่ง และ เฉิน โค่ว ได้รวบรวมวิธีการรักษาโรคด้วยพืชสมุนไพรรวมกับการใช้แร่ธาตุอีกด้วย

กรีกโรมัน ผลงานทางด้านพฤกษศาสตร์ในแถบยุโรปมีมาราว 300 ปีก่อนคริสต์ศักราช ทีโอฟราตัสมีงานเขียนสองเล่มที่สำคัญคือ On the History of Plants และ On the Causes of Plants หนังสือสองเล่มนี้ส่งผลให้เกิดการศึกษาทางด้านพฤกษศาสตร์มากขึ้น นายแพทย์ชาวโรมันเขียนหนังสือรวบรวมการรักษาด้วยสมุนไพรซึ่งเป็นหลักฐานสำคัญที่แสดงถึงความรู้ทางพฤกษศาสตร์ของกรีกโรมัน

พฤกษศาสตร์สมัยกลาง

อัล ดินาวาริ นักพฤกษศาสตร์ชาวเคิร์ด เป็นผู้ก่อตั้งอาหรับพฤกษศาสตร์ ผลงานของเขาคือ หนังสือพืช เขาได้อธิบายถึงลักษณะพืชอย่างน้อย 637 ชนิดและได้อภิปรายเกี่ยวกับพัฒนาการของพืชตั้งแต่การงอกจนกระทั่งตาย อธิบายช่วงระยะเวลาการเจริญเติบโตของพืช การออกดอกและผลของต้นไม้แต่ละชนิด หนังสือ ฮีสทอเรีย แพลนทารัม ของทีโอฟราตัส เป็นข้อมูลที่ใช้อ้างอิงทางพฤกษศาสตร์ในหลายศตวรรษต่อมา และได้ถูกปรับปรุงขึ้นประมาณปี 1200 โดย Giovanni Bodeo da Stapelio ซึ่งได้เพิ่มข้อคิดเห็นและวาดรูปประกอบ

มหาวิทยาลัยที่มีการเปิดสอนในประเทศไทย

ปัจจุบันในประเทศไทยมีหลักสูตรการศึกษาด้านพฤกษศาสตร์ตั้งแต่ปริญญาตรีไปจนถึงปริญญาเอก และหนึ่งหลักสูตรปริญญาโทนานาชาติ ในปีการศึกษา 2553 มีคณาจารย์ในสาขารวมทั้งสิ้น 66 ท่าน และนักศึกษาระดับปริญญาตรีจำนวน 141 คน จาก 3 มหาวิทยาลัย

การเรียนการสอนของภาควิชาพฤกษศาสตร์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล

• ภาควิชาพฤกษศาสตร์ คณะวิทยาศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย คณาจารย์ 30 คน

1. วิทยาศาสตรบัณฑิต วท.บ (พฤกษศาสตร์), B.Sc (Botany)
2. วิทยาศาสตร์มหาบัณฑิต วท.ม (พฤกษศาสตร์), M.Sc (Botany)
3. วิทยาศาสตรดุษฎีบัณฑิต วท.ด (พฤกษศาสตร์), D.Sc (Botany)

• ภาควิชาพฤกษศาสตร์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ คณาจารย์ 19 คน

1. วิทยาศาสตรบัณฑิต วท.บ (พฤกษศาสตร์), B.Sc (Botany)
2. วิทยาศาสตรมหาบัณฑิต วท.ม (พฤกษศาสตร์), M.Sc (Botany)
3. ปรัชญาดุษฎีบัณฑิต ปร.ด (พฤกษศาสตร์), Ph.D (Botany)

• ภาควิชาพฤกษศาสตร์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล คณาจารย์ 12 คน

1. วิทยาศาสตรบัณฑิต วท.บ (พฤกษศาสตร์), B.Sc (Plant Science)
2. วิทยาศาสตรมหาบัณฑิต วท.ม (วิทยาการพืช) หลักสูตรนานาชาติ, M.Sc (Plant Science) international program

ดูเพิ่ม

• เกษตรกรรม
• เครื่องเทศ
• ชีววิทยา
• พืช
• ไม้ดอก

• ผลไม้
• วนศาสตร์
• สมุนไพร
• สวนพฤกษศาสตร์