第一节 植物分类概述（1学时）
一、分类原则
1．人为分类
2．自然分类
3．细胞遗传学——物种生物学
4．化学分类学
5．数量分类学
二、分类单位和命名
1．植物分类的基本单位
2．命名原则
三、界和门的划分
1．界的划分：二界说、新二界说、三界说、五界说、六界说
2．植物门的划分：菌藻植物、苔藓植物、蕨类植物、种子植物
第二节 原核生物（prokaryotae）（1学时）
一、细菌门（Schizomycophyta）
1．细菌的主要特征
2．细菌的分类
3．细菌的繁殖方式
二、蓝藻门(Cyanophyta)
1．蓝藻与细菌的区别
2．蓝藻的主要特征
3．原核生物的生活史
第三节 真核藻类和真菌、地衣（1学时）
一、藻类(Algae)
1．藻类的主要特征
2．藻类的种类、门类
3．藻类的繁殖方式
二、真菌(Fungi)
1．真菌的主要特征
2．真菌的种类
3．真菌的繁殖方式
4．真菌的演化历史
三、地衣(Lichenes)
1．地衣的主要特征：形态、结构、繁殖等特点
2．地衣的种类
3．地衣的生境与分布
第四节 苔藓和蕨类植物（1学时）
一、苔藓植物(Bryophyta)
1．苔藓植物的主要特征
2．苔藓植物的分类
3．苔藓植物的繁殖方式
4．苔藓植物的分布与生境
二、蕨类植物(Pteridophyta)
1．蕨类植物的主要特征
2．蕨类植物的分类概况
3．蕨类植物的繁殖方式
4．蕨类植物的生境与分布
第五节 种子植物（1学时）
一、裸子植物(Gymnospermae)
1．裸子植物的生活史
2．裸子植物的主要特征
3．裸子植物的分类及主要代表类型
二、被子植物(Angiospermae)
1．被子植物的生活史
2．被子植物的的主要特征
3．被子植物的主要分类系统
第二章 植物生活和环境（9学时）
——植物生态类群的分化
本章的教学目的与要求：掌握植物个体与环境条件之间的相互关系，掌握环境和生态因素的概念，了解生态因素对植物作用的特点；掌握各生态因素对植物的影响以及植物对生态因素生态适应特点。
重点：环境与生态因素的概念、植物对各生态因子的生态适应特征。
难点：植物适应性的形成。
第一节 概述（1学时）
一、环境与生态因子
1．基本概念：环境、环境因子、生态因子、非生态因子、生态环境、小生境、
2．生态因子的分类
3．最低量定律和限制因子
4．生态因子作用的三基点
二、植物对生态环境的适应
1．基本概念：适应、驯化、忍耐力、生态类群、生态型、生理幅度、需求性、生态幅度
2．适应
3．忍耐力及其特点
4．生态类群和生态型
第二节 光和碳素营养（1学时）
一、光照条件
1．基本概念：光补偿点、光饱和点、光合能力、阳生植物、阴生植物、净光合率、光能利用率、生理辐射、补偿深度
2．光照强度的生态作用
（1）光强与光合作用
（2）荫蔽胁迫与适应类型
3．光的性质与光周期的生态作用
（1）光的波长与植物
（2）光周期和植物
二、碳素的生理生态作用
1．CO2补偿点
2．CO2对植物的限制作用
第三节 水分条件（1学时）
一、陆生植物的水分平衡
1．植物水分状况与生命活动
2．植物吸水与失水的内外条件
（1）植物的吸水能力
（2）土壤水分对植物吸水的影响
（3）影响蒸腾作用的内外条件
3．基本概念：吸胀作用、半透性、渗透势、衬质势、压力势、蒸腾作用、饱和含水量、饱和亏、蒸腾系数
二、适应陆地水分条件的生态类群
1．旱生植物(xerphyte)
（1）肉质旱生植物（succulent）
（2）硬叶旱生植物(sclerophyllous xerophyte)
（3）软叶旱生植物(malacophyllous xerophytes)
（4）微叶型和无叶型强旱生植物(supperxerophyte)
2．中生植物(mesophyte)
（1）形态特征
（2）生理特征
3．湿生植物(hygrophyte)
4．划分水分生态类群的方法
（1）生态序列法（环境梯度法）
（2）形态结构分析法
（3）生理生态特征分析法
三、渍水土壤和水体的生态作用
第四节 土壤条件（1学时）
一、氮和矿质元素营养条件
1．生理生态意义
2．植物对营养元素模拟吸收特点
3．适应土壤营养条件的生态类群
二、适应有毒害土壤的生态类群
1．对富铝化土壤的适应类群
2．对盐渍土的适应类群
3．对重金属元素富集土壤的适应类群
三、沙生植物与石生植物
1．沙生植物
2．石生植物
第五节 温度条件（2学时）
一、植物生命活动与温度条件
1．温度对植物生理过程的影响
2．温度对植物生长发育的影响
3．需热量及温度生态类群
4．基本概念：生理性干旱、春化作用、积温
二、适应极端温度的生态类群
1．低温胁迫与植物适应特征
2．高温胁近和植物适应特征
三、植物物候节律
1．物候历
2．物候剖面图
第六节 生物条件（1学时）
一、动物对植物的生态作用
1．植物与动物之间的营养关系
2．动物对植物的授粉作用、传媒作用及其生态意义
二、植物之间的生态作用
1．植物之间的营养关系
2．机械性相互关系
3．化学性相互关系
4．竞争性关系
菊科植物
菊科是比较年青而进化程度较高的一个大科。虽然出现在地球上的时间较晚，但由于该科植物在形态结构上先进，对环境适应能力强，使这个年青的科在较短的时间内，不论在种的数量上还是分布范围上，均跃居世界种子植物之冠。许多植物分类专家和系统演化专家都一致认为它在被子植物（尤其是双子叶植物）系统演化中的地位，发展到了最高阶段。
菊科植物的绝大部分属、种的营养体都是草本，木本者甚少，仅占本科植物种数的1.5%。从进化角度看，草本植物以种子或地下器官（根、根茎、块茎、球茎等）度过环境的不良时期，比木本植物适应性强，因而较木本植物进化。菊科植物除少数种类（如百日草、鬼针草）为对生叶外，多为互生单叶。
1．菊科植物繁殖器官的特点是头状花序。
头状花序是由许多无柄小花（或仅有一朵花）密集着生于花序轴的顶部，聚成头状。外形酷似一朵大花，实为由多花（或一朵）组成的花序。一般再由许多头状花序组成圆锥花序、伞房花序等。漏芦属的头状花序小，只包含一朵花，由许多小的头状花序又组成较大的复头状花序。
头状花序的最外面，包有总苞，一般为绿色，叶状，它的功能无疑是在头状花序未开放之前，包在外面起保护作用。但本科中许多属、种的总苞，特化成具有特殊用途的器官，如蜡菊的总苞变成膜质，并有鲜艳的色彩，用它吸引昆虫；牛蒡、苍术及苍耳等的总苞变成钩刺，腺梗菊、豨莶等的总苞上具粘质的腺毛，可利用动物来传播果实、种子。
由许多小花集成头状花序，这就使本来不太明显的每个小花集在一起，显得较大而醒目，尤其当某些属、种花序边缘的舌状花开放后，使花序变得更大、更醒目，以利于招引更多的昆虫。
有些属、种的头状花序中，各小花之间有了明确的分工，如向日葵，花序边缘的舌状花是不能结实的无性花，中间的管状花既能产生花粉，又能结果实，是两性花，而金盏菊与之不同，边缘的舌状花是能结实的雌花，而中间的管状花全是只能产花粉而不能结实的雄花。
2．头状花序上每朵花的结构，简要概括有如下几点：萼片变成冠毛，花瓣5枚连合，雄蕊聚药、子房2心皮下位。但各属、种之间差异很大，简化或特化现象很普遍。
萼片：萼片是保护器官，尤其在花蕾时期。菊科的头状花序外围有总苞统一保护，所以萼片失去了它原有的作用，有些种类特化成为果实顶端刺状、毛状或片状的“冠毛”，成为果实种子的传播器官，如蒲公英、鸦葱等具毛状冠毛，可借风力使果实到处飘扬。又如鬼针草，冠毛变成刺状，可使果实附着于动物身体上，借以传播。
花瓣：5枚，互相连合成管状或舌状。从进化角度看，合瓣花是后出性状，要比离瓣花进化。若花瓣的基部连合成较长的管，顶端五个花瓣呈辐射对称排列的，叫管状花，如向日葵花序中央的小花。若花瓣基部连合成较短的管，五个花瓣连合成为片状，两侧对称，向一侧伸展的叫作舌状花，花瓣顶端五个齿，表明该舌状花是由五枚花瓣连合而成。如蒲公英的花。有的种类花瓣基部连合成较长的管，但花瓣五枚形成唇形，分上下二唇，往往有的只发育一个唇，另一个唇退化，形成假舌状花，如金盏菊和向日葵花序外围的小花。在花冠管的基部，有环形的蜜腺，可分泌花蜜贮存在管的基部。
雄蕊：5枚，花丝互相分离而花药边缘互相连合形成空筒形，即聚药雄蕊。每当花药成熟时，将花粉粒撒在聚药雄蕊的“筒”中，待雌蕊花柱生长时，将它们“推”出筒外。有些种类花药的基部特化成“尾”状，其功用是保护花瓣管基部的蜜腺和花蜜，免遭灰尘或雨水的侵蚀。在每个花药的顶端有突出的“药隔”，在雄蕊未成熟时，此五个药隔互相靠合形成一个“盖子”，封住花药管的口部，起防护作用。
雌蕊：子房下位，二心皮构成，一室，一枚倒生胚珠，基底着生。花柱一条，伸于花药管中，顶端柱头2裂，但在雌蕊尚未成熟时，柱头不张开。在花柱上部，常生有一圈毛，叫“扫粉毛”，每当花柱发育而伸长的过程中，此“扫粉毛”即可将雄蕊花药“撒”在花药管中的花粉粒“推”出，便于来访的昆虫携带。菊科植物花一般都是雄蕊先熟，花柱伸长过程中将花粉粒“推”出后，顶端的柱头再张开来接受其它花传来的花粉。这是避免自花传粉的适应。但是，一旦柱头上没接受到其他花传来的花粉，即异花传粉遭到失败，也无妨，柱头可以下弯，将“授粉面”接触到自己的花柱上，沾上自花产生的花粉粒，完成自花授粉。
3．菊科的果实是不开裂的干果，果皮致密，其中只含有一粒种子，一般认为是瘦果。但它来源于二心皮，并且是子房下位形成的，这与由一心皮形成的子房上位的瘦果有所不同，严格说起来应叫“菊果”或“连萼瘦果”（Cypsela）。
菊科植物大多数花序较大而鲜艳，适于虫媒传粉，但另外有些属、种的花并不鲜艳，例如蒿属（Artemisia）、苍耳属（Xanthium）及豚草属（Ambrosia）等，它们的花序很小，黄绿色，很不鲜艳。这些植物是由虫媒特化成风媒的一个类型。苍耳属植物是雌雄同株，异花，雄花序较小，还保留扁平的头状花序，花期很短，花谢后即脱落，往往不被人们注意到。雌花序（即所谓的“苍子”）的花序轴（托）木质化，外有许多钩刺，其中包有两朵雌花，每朵雌花只剩下一个子房和二裂的花柱，成熟时整个花序脱落。
向日葵在我国各地广为种植，取材容易，而且花序及花都较大，便于观察，下面将它的各部器官作一简述，供教学参考。
向日葵是原产北美洲的一年生大型草本油料作物，种子含油量43.9～52%。高2～4米，大型的心脏形叶，互生。头状花序单生于茎顶，一般直径30厘米，大的可达60厘米。头状花序的花序轴（托）扁平，其中充满白色海绵状的填充物（薄壁细胞）。花序边缘围有3～4层绿色的总苞。最外圈的花为鲜黄色的“舌状花”（边花），中央为黄褐色的管状花（盘花）。舌状花（边花）（见图c）是不育性的无性花，功能就是吸引昆虫来访，帮助传粉。花瓣基部连合成短管，花瓣上部扁平、伸展，由三枚花瓣连合而成，另外两枚花瓣退化，所以有人称它为“假舌状花”。子房三角柱状，内无胚珠，花柱和雄蕊皆退化，不复存在。萼片退化成膜质的“冠毛”，一般三枚，分别着生在子房三个角的顶端。子房基部无明显的苞片。管状花（盘花）（见图B）的五枚花瓣基部连合成管状，上部五个齿，辐射对称。在花瓣管的下部膨大成球形，上生纤毛，其作用有二：1．膨大的空腔内贮花蜜供来访的昆虫采食。2．膨大的部分彼此靠得紧密，填充了花冠管之间的空隙，防止雨水、灰尘或长吻昆虫伤害下面的子房。萼片退化成膜质三角形的小薄片，着生在扁平子房的两个上角，已无明显的作用，果实成熟时脱落。雄蕊的花药黑褐色，连合成管，药隔三角形，黄褐色。雌蕊的子房下位，未成熟时白色，壁薄而软，待成熟后，果皮变硬而具黑色花纹。每个子房的基部都有一枚膜质的苞片包住子房，白色，顶端有三个裂齿，当果实成熟脱落时，此苞片仍存留在扁平的花序轴上。
菊科植物依据头状花序内花的形态及乳汁的有无可分为两个亚科12个族。划分标准即：
管状花亚科（Asteroideae）植物体不含乳汁，头状花序皆为管状花或至少花序中的盘花为管状花。包括11个族，大多数菊科植物都属于此亚科。应当说明的是我们日常栽培的菊花（Dendranthema morifolium）虽花序中央的盘花似舌状，那是长期人工选择的结果，它无乳汁应归于本亚科。蒿属、向日葵等，也都属于本亚科。
舌状花亚科（Cichorioideae）植物体含乳汁，头状花序上皆为舌状花。只包含一个族。蒲公英、莴苣、苣荬菜等都属于本亚科。
菊科植物与人类生活关系较为密切。其中有许多著名的观赏花卉如菊花、大丽菊、万寿菊、金盏菊、翠菊、蜡菊、大波斯菊（秋英）、瓜叶菊、雏菊等。日常食用的蔬菜有莴苣、茼蒿（北京称蒿子秆），菊芋（姜不辣），生菜等。药用种类较多如除虫菊、红花、牛蒡、蛔蒿（花序中产驱蛔虫有效成分——山道年）、苍术、泽兰、大蓟等。可提取芳香油的植物有艾纳香（Blumeabalsamifera），蒸馏后提取的挥发性物质即冰片，黄花蒿（Artemisia annua）全草可提取芳香油。橡胶草（Taraxacum kok-saghyz）是北方较寒冷地区的草本橡胶资源植物，苏联曾大量栽培。对人类生活有害的植物如蒿属某些种，专门生长在农田中，是庄稼的大敌。豚草属一些种的花粉对某些人易产生过敏反应。
鲜花保鲜技术及环境影响因素分析
摘 要 通过介绍鲜花采收、预冷、贮存、运输、销售过程中的保鲜及保鲜方法,论述了采摘后
鲜花保鲜过程中应注意的各个环节及影响因素,对保鲜技术在花卉市场中的应用以及各种保
鲜技术进行总结,为鲜花保鲜市场提供了理论指导.
关键词 鲜花;保鲜技术;影响因素
鲜花是一种时间性和季节性很强且生长条件有一定要求的植物.鲜花离开母体,失去了养份的供
给,就会很快的枯萎,失去鲜活的色泽,为使鲜花将继续展示其诱人的色泽和美丽,必须进行保鲜处理
目前鲜花保鲜技术是制约花卉市场发展的瓶颈所在,对其进行研究是提高花卉市场中鲜花的品质和市
场竞争力的关键.鲜花保鲜是一个潜在的市场,通过保鲜处理的鲜花,品质也可以得到相应的改善和提
高,可以保持长时间的挺直新鲜,随着花卉市场的不断发展,鲜花保鲜技术必然成为一个长期存在而又
必需的部份,同时也将推动中国鲜切花市场的发展.
在国外,鲜花保鲜技术已得到广泛应用.对鲜花在采摘、运输、销售等环节进行保鲜处理,使鲜花的
品质在全过程得到保证.国内的鲜花市场起步较晚,花卉管理水平较低,鲜花保鲜大都进行简单的处理
甚至不处理,一般处理效果难以到位,鲜花品质下降,难以进入高端消费市场或国际市场.导致鲜切花价
格低廉,种植者利润低,培植水平难以提高,从而整个花卉市场处于一种不良的循环中[1][2].
因此,提高鲜花保鲜技术解决花期短的问题,使各类插花的最佳花姿期延长,使花朵充分绽放,能同
时满足经济需求、便利需求、审美需求.
1 鲜花的采摘及预处理
鲜花在农产品中属于娇嫩,不耐贮藏、运输的植物品种.对采摘后的鲜花采用物理或化学方法维持
其鲜活程度,延长离体花卉寿命,这对提高切花的观赏价值和提高花卉经济效益具有重要意义.
1. 1 采摘分级
鲜在花蕾期采摘是目前鲜切花生产的方向之一,在保证花蕾正常开放不影响其品质的前提下,应尽
可能采摘充分发育的花蕾,便于采后处理和提高贮运空间利用率,降低成本.应对采收后的花卉及时整
理,剔除病花、残花,并根据花卉开放的程度、花朵大小分级.
1. 2 预冷
鲜花采摘分级后由于生物呼吸加快产生大量的附加热,即所谓的田间热.田间热不利于鲜花的贮藏
和运输,鲜采收后必须迅速进行预冷过程,使之达到贮存或者运输温度.
目前,预冷方法有真空预冷,压差预冷等方法.其中真空预冷得到了广泛的应用,其原理是依据真空
条件下加快水分蒸发的特性,把鲜花放置在真空预冷槽内进行真空处理,在真空条件下,鲜花中的部分
水分向外蒸腾,其中的潜热随水分一起释放体外,从而使鲜花迅速降温.
1. 3 保鲜技术
预冷工艺进行后,需要对鲜花进行保鲜工艺.目前国内较为常用的保鲜方法有以下几种.
(1)包裹法.主要采用聚乙烯薄膜包裹.实验证明在8℃低温下,结合厚膜(0. 35mm)包装和湿藏
(透水的棉纱包扎茎基部),可明显延长鲜花的瓶插寿命[4][5].以色列波利思公司研制了一种新的鲜花
保鲜包装方法,解决了种植鲜花剪下后容易枯萎的难题.该方法是将通常用于包装电脑和电子仪器的带
有气泡的塑料加以改进,研制一种新的包装物.包装鲜花时将这种新包装物放入装鲜花的箱子作内衬,
不仅能将箱内的温度降低,还可以隔绝箱外氧气,起到了良好的保鲜作用.
(2)气调法.贮藏的环境中气体成分对鲜花保鲜有很大的影响,植物在呼吸过程中,要吸进氧气,呼
出二氧化碳同时放出热量.降低空气中氧气的浓度可降低呼吸强度,当氧气的浓度降到6%以下时,呼
吸受到明显抑制,使贮藏期延长.但氧气的浓度过低造成缺氧呼吸将不利于贮藏保鲜.同时二氧化碳要
从0. 003%提高到3% ~5%甚至百分之十几,以利于抑制呼吸,降低呼吸强度,延长贮藏保鲜时间.但二
氧化碳的浓度过高也会产生无氧呼吸,造成二氧化碳中毒.因此必须根据鲜花的特点合理的控制空气中
各成分的含量[6].将气调保鲜与低温冷藏保鲜相结合,保鲜的效果则更佳.
(3)冷藏法.
冷藏库冷藏的条件是-0. 5℃~4℃温度和85% ~95%湿度.不同种类的鲜花,最适宜的贮藏温度
和贮藏期各有所不同
(4)化学法.化学保鲜即利用保鲜剂处理,来抑制花卉产生乙烯,降低呼吸强度,延长切花寿命.我
在平平淡淡的学习、工作、生活中，大家对作文都不陌生吧，作文根据体裁的不同可以分为记叙文、说明文、应用文、议论文。那么你知道一篇好的作文该怎么写吗？下面是我为大家整理的小学四年级植物作文300字4篇，仅供参考，希望能够帮助到大家。
我给向日葵取了个名字，叫它“向阳花”，小学四年级作文,我喜欢的一种植物——向日葵。因为它有一个骄傲的性格，每当万物生长的时候，它总是第一个见到太阳，而且每时每刻都盯着太阳不放，阳光在哪里，它就朝向哪里，真有趣。
“向阳花”还是一棵幼苗的时候，它的身子是硬朗的，在它的身体里伸展出像手掌那样宽阔的嫩绿的叶子，露珠在叶面上滚动，在阳光的照射下，像银珠那样闪闪发光。阳光雨露促使“向阳花”一天天地成长，它浅绿色的腰杆挺粗壮，神气而笔直，像草原上的哨兵一样。慢慢地，向阳花终于戴着碧绿的帽子出现，金黄色的花瓣沿着帽子转了一圈，小小的脑袋被帽子扣得紧紧的，还不肯露脸呢！“向阳花”张开眼睛，看到温暖的阳光在朝着它笑，微风细雨在为它打扮，它高兴极了，露出了圆圆的、漂亮的大脸蛋。
“向阳花”还是个懂事的.孩子，大自然给了它一切，它也要为人们奉献自己。它把丰盛的果实放在脸上，那密密麻麻的瓜子儿，饱满得不得了。
多么可爱的向阳花呀！
我家门口有三棵香樟树、一棵松树，树下有许多小树苗，我想那肯定是它们的孩子吧！
香樟树很高，枝繁叶茂，就像守护神一样伫立在门前，一棵松树和它比起来，就显得小多了，这也不奇怪，因为松树的年龄比樟树小很多，要论起辈分来，香樟树还是松树的姑妈了。
一天，我忽然发现松树的枝干上有许多小虫子，我再看看香樟树上，可樟树上没有一个虫子，这个现象使我百思不得其解，前不久，我从《十万个为什么》中找到了答案，原来境树本身有一种香味，这种香味正是虫类的克星，所以虫子不敢爬到樟树上。现在我们用的樟脑丸正是樟树的树皮经过加工制成的，把樟脑丸放进衣柜里，就能保护衣服的“安全”了。
看来，植物真是人类的好朋友啊！我决定在我家院子里种上这种树，也让这种干净、清新遍布全球吧？
4月中旬，我在阳台上的花盆里种植了各种各样的蔬菜，分别是：黄瓜、绿豆、橙色甜椒、红薯叶……
随着时间的推移，它们有的很快发芽，长出了小苗，有的就发芽很慢，千呼万唤始出来！橙色甜椒的叶子很小、尖尖的；红薯叶就很大；绿豆的小苗长得很快、很高……看着它们都发芽了，我欣喜若狂。不久，我发现绿豆苗长得东倒西歪，垂头丧气地弯着腰，一副弱不惊风的样子，我很奇怪也很着急，不知道它为什么会这样。
我正因为找不到原因而苦恼着，碰巧在学校听朱老师说：“如果植物长得歪，可能是因为阳光不够充足；也可能是因为撒种太密，种子间距太小。”听了朱老师的话，我仔细地回想了一下：我种的绿豆种子间距合适，但放在靠墙边的位子，可能阳光不够充足而长的很歪。找到原因之后，我按照朱老师的话，把绿豆搬到楼顶上，让它美美地享受“日光浴”。过了两三天，绿豆果然长得比以前直多了，也精神多了，像个挺拔的战士。看着绿豆长得越来越好，我的心情终于轻松了，真替它高兴。
通过这次种植，我更加了解了各种蔬菜的特点，也学会了根据它们的生活习性来种植。
朋友，你想见识全国各地的稀有植物吗？你想领略意式田园风光吗？你想感受法国宫廷园林布局吗？你想浏览英国风格的舒展画面吗？请到北京植物园来吧，这里的景色无比诱人。
一进入风景如画的北京植物园，你就会情不自禁的被园内风景深深吸引住，小心，可别迷路了，因为有二百多公顷的植物园被分成了十多个小植物区：有四季如春的热带雨林，有惊险刺激的沙漠园林，有鲜艳夺目的花园，有挺拔雄伟的树林……每个园林争奇斗艳，树木葱茏，共有形形色色的植物约3000———5000种。再配上各式巧夺天工的雕塑，别致玲珑的亭阁，栩栩如生的小桥流水，还有各类珍稀药材植物等，掩映在红花绿树中，让人流连忘返。
不仅如此，北京植物园内还有许多的名胜古迹，如卧佛寺、曹雪芹故居、梁启超墓等这些都格外的吸引中外游客前来参观。
我非常喜欢这包罗万象汇集世界各地植物精品的北京植物园，相信你看过后也会和我一样，深深的爱上它。
2008年8月Angewandte Chemie杂志报道了澳大利亚莫纳什大学的利昂·斯皮西亚、罗宾·布里姆布来可比和安妮特·可罗，澳大利亚联邦科学与工业研究组织（CSIRO）的格哈德·斯伟格斯和美国普林斯顿大学的查尔斯·迪斯莫克斯共同开发了由一层涂层和维持植物光合作用的基本化学物质——锰组成的系统。该系统可模拟植物的光合作用，为利用阳光将水分解成氢和氧开辟了一条新途径。此项技术突破有望革新制氢工艺，从而利用太阳光大规模生产清洁的绿色能源——氢气。
光合作用是植物、藻类和某些细菌利用叶绿素，在可见光的照射下，将二氧化碳和水转化为有机物，并释放出氧气的生化过程。对于生物界的几乎所有生物来说，这个过程是赖以生存的关键，而在面临能源和环境瓶颈的今天，这一过程中的能量转换也为人类提供了极其重要的启示。由于自然光谱的吸收率等原因，光合作用在多数植物中效率非常低，通常均低于0.5%。在人工设计的系统中，研发人员借鉴其光反应与电子传递的机制，并提高通量转化的效率，使其适于太阳能的转化利用。
事实上，在上述模拟光合作用的研究取得突破前，微生物制氢的已经成为了研究热点。自然界已发现有类似甲烷菌的制氢菌，但其菌种繁育不如甲烷菌那样简单。若能建立合适的菌种群落，制造氢气也会像制造沼气一样得到大规模应用。
模拟光合作用制氢或者微生物制氢过程正是仿生学“向自然学习”的思想典型。20世纪40年代以来，工程技术领域中出现了调节理论，人们开始在一般意义上把生物与机器进行类比，认识到二者包含自动调节系统。此后，科学研究和生产实践完全证实了生物和机器在许多问题上的共同之处。而控制论则把生物科学和工程技术从理论上联系起来，成为在原理上沟通生物系统与技术系统的桥梁，奠定了生物与机器在控制与通信方面进行类比的科学理论基础。之后，斯蒂尔提出了仿生学的研究理念。自上个世纪末以来，人们认识到大约35亿年的生命演化与协同进化过程优化了生物体宏观与微观结构，形态与功能具有无可比拟的优越性，仿生学也因此显示出巨大的生命力。
从研究模式上看，仿生学作为模仿生物建造技术装置的科学，是一门新兴的边缘科学，研究生物体的结构、功能和工作原理，并将这些原理移植于工程技术之中，发明性能优越的仪器、装置和设备，创造新技术。模拟光合作用制氢过程的例子很好地诠释了这一点。在植物的光合作用中，锰参与几种酶系统。由于锰可以在正二价和正四价两种化合价之间转换，所以主要在氧化还原和电子转移中发挥作用。这一思想为斯皮西亚等人的研究提供了启发。他们在确定锰簇是植物利用水、二氧化碳和阳光制造碳水化合物和氧气的中心枢纽后，开发出这种人造锰簇，并利用这些分子的能力将水分解成氢和氧。研究者将一层质子导体――Nafion薄膜覆盖在一个电极上，形成一层仅几微米厚的聚合体膜，这层聚合体膜充当锰簇的载体。锰在正常情况下不溶解于水，但可以和Nafion薄膜小孔中的催化剂结合，形成不易分解的稳定结构，当水到达此催化剂时，在阳光的照射下便发生氧化反应。
在能源和环境领域，这一技术显示了仿生技术的巨大应用潜力和价值。初步测试表明，此催化剂连续使用3天之后还有活性，由此分解出来的氢气和氧气可以在燃料电池中结合成水，产生电力供住宅和电动车全天24小时使用，且不排放碳而是排放水。虽然此系统的效率还有待提高，但研究者可以不断地从自然界中学习，使之更为高效，从而使氢这一能效高且没有碳排放的绿色清洁能源为未来社会所用。
生物体的电子传递过程在能源仿生技术上的另一重点研究领域是生物发光。生物发光和光合作用都是“电子传递”现象，而从某个角度上看，生物发光可以看作是光合作用的逆反应。光合作用是绿色植物吸取环境中的二氧化碳和水分，在叶绿体中，利用太阳光能合成碳水化合物，同时放出氧气。光能从水分子上释放电子，并把电子加到二氧化碳上，产生碳水化合物，这是一个还原过程。光合作用把光能转变成化学能，而生物发光是电子从荧光素分子上脱下来和氧化合，形成水，产生光。生物发光是将化学能转变成光能。生物光作为冷光源，具有效能高、效率大、不发热、不产生其它辐射、不会燃烧、不产生磁场等特点，对于手术室、实验室、易燃物品库房、矿井以及水下作业等，都是一种安全可靠的理想照明光源。通过模仿发光生物把一种形式的能量转换成另一种形式的能量，制造冷光板使其不需要复杂的电路和电力，就能白天吸收太阳光，晚上再将光能释放。人们先是从发光生物中分离出纯荧光素，后来又分离出荧光酶。现在已能人工合成荧光素，这就使人类模仿生物发光，创造一种新的高效光源——冷光源成为可能。然而，人们对于萤火虫等发光机制的研究仍然有待深入。如果将光合作用和生物发光机制在仿生学框架下同时加以研究，就有可能在能量利用的电子传递现象中取得进展，从而实现能源利用更为巨大的进步。
从仿生学的诞生、发展，到现在短短几十年的时间内，研究成果已经非常可观。仿生学的问世开辟了独特的技术发展道路，也就是向生物界索取蓝图的道路，它大大开阔了人们的眼界，显示了极强的生命力，在能源技术上的应用潜力也极其巨大，有助于破解人们所面临的能源瓶颈问题，同时解决石化能源等所带来的环境问题。
