1859年，英国科学家达尔文在其著作《物种起源》中，提出了“寒武爆发”的进化论论点，就是说在寒武纪之初，我们的地球上突然出现了众多的动植物，于是就产生了动植物分野于约6亿年前寒武纪之初的传统观点。
植物
到1959年，划时代的《物种起源》发表整整100周年之际，发生了一件具有重大意义的学术事件：对伊迪卡拉动物群的正确鉴定。该动物群的化石在过去一直被划归为寒武纪早期，而澳大利亚学者格拉斯南经过卓有成效的工作，指出了三个具有历史意义的科学事实：该化石群中没有任何寒武纪的动物化石；而且化石群中的微体化石的组成与寒武纪的毫无共同之处；更重要的是，它所处的地层与寒武纪地层明显属于两个不同的地质年代。由于这项发现，大约6亿年前动植物出现分野的传统观察被突破了，但是，仅仅依靠这些证据，仍然无法确定具体的年代。
进入本世纪70年代后，新的化石证据不断涌现，美国学者克劳德在美国加利福尼亚东部的贝克泉组地层中，发现了生活于13亿年前的单细胞的绿藻和金藻化石。1971年，德国科学家舍夫在澳大利亚的苦泉组地层中，又发现了一些生存于9亿年前的藻类植物化石。这些证据显然表明，动植物的分野至少应该始于10亿多年前。
动植物化石的新发现为确定动植物分野年代提供了大量的直接材料，但仅仅依靠化石是不够的。于是，分子生物学家们也加入到探索动植物分野年代之谜的讨论中。所谓生物分子进化论的研究方向，主要是研究蛋白质的分子结构，因为蛋白质的初级结构——氨基酸的排列顺序，不但决定了蛋白质分子的二级、三级、甚至四级结构，更重要的是从初级结构的差异中可反映出不同物种之间的亲缘关系。
至今，科学家们已弄清了数百种蛋白质分子的结构，所建立起来的分子进化系统与传统的分类系统基本上是吻合的，说明生物种的分子进化和形态进化有着基本的一致性。1982年分子生物学家柳思尼考对动物中的血红蛋白和肌红蛋白的进化做了研究，发现其变化速度为330～610万年，因此他提出，至少在10亿年前就已出现了动植物的分野，但这依然不是最后的定论。
最近，日本学者木村资生研究了动植物体内共有的一种蛋白质——细胞色素C。在不同的生物体中，细胞色素C的氨基酸排列顺序是不同的，但数量固定，都由104个氨基酸组成，其中有35个氨基酸在已知的200万种动植物中是完全不变的，而其余的则可以被不同或近似的氨基酸所替代，从而形成了不同生物种的氨基酸在排列上有所差异。他和另一些分子生物学家在研究中发现，在不同生物种的细胞色素C中，氨基酸排列顺序上的差异与生物种在进化系统上的位置是相对的，而且这些差异变化极缓慢又极有规律，氨基酸排列顺序大约2000万年改变1%。所以，分析和比较物种之间细胞色素与氨基酸排列顺序的异同，便可掌握它们彼此间亲疏远近的关系。分子生物学家用这种方法进行了详细而又精确的计算，最后得出结论认为，植物和动物的分化年代，应该是距今12～13亿年前。
综上所述，新发现的化石资料和分子生物学的新成就，使人们在了解动植物分野年代的问题上，迈进了几大步，但要真正揭开这个谜团，尚需要有更多的证据和发现。
植物如何利用太阳能
万物生长靠太阳，在生物发展的历史上，光合作用的出现是一件划时代的大事。
在20～30亿年以前，生物界生活着的尽是些厌氧异养生物，不仅数量有限，种类也受到限制。但光合作用出现后，绿色植物就大量繁殖起来，提供了丰富的生物界自制的有机物和氧气。人类和动物界赖以生存的能源直接、间接的来自太阳光能。而将太阳光能转化为食物中的化学能的本领是绿色植物所特有的。它通过光合作用将吸收的太阳能用于同化空气中的二氧化碳和水，并进一步转化形成有机物质。在此基础上异养的好生生物开始出现，从此，生物界面貌大大改观，一直演化到今天这样百花斗艳、千鸟争鸣的繁荣的境界。太阳光是以辐射能提供能源的，以光能的光子或量子形式发射出来。那么，植物是如何利用太阳能进行光合作用呢？
关于这一问题科学家们已经探索了200多年，最早的记载从17世纪中叶开始。1779年英国著名科学家普列斯特列和荷兰的印根豪茨首先发现绿色植物照光以后可以“净化空气”（也就是吸收二氧化碳并放出氧气），再经约一个世纪，德国的萨克斯才证实照光的绿色植物中有淀粉形成。由于当时缺少正确的思路，而且实验手段又非常落后，所以研究工作进展缓慢。对诸如绿色植物是通过什么“机构”吸收太阳光能？这种吸收、利用光能的“机器”结构又是怎样的？二氧化碳到底是怎样被固定、同化再转化为淀粉的？而氧气又是怎样被放出来的？等等，那时都无法了解。直到本世纪，研究工作才加快了步伐。特别是40年代以后，实验技术有了很大发展，通过各种分离、提取技术可以得到叶绿体及其色素和其它组分，高分辨率的显微镜尤其是电子显微镜用来观察光合器官的精细结构，这些技术的应用将研究工作推向深入。
通过精细的研究发现植物吸收光能的部位是在叶绿体中，叶绿体是个结构复杂的细胞器，它由基粒和间质两部分组成，前者为一个由片层膜组成的囊状体（称类囊体）垛叠而成，膜上存在着叶绿体色素（叶绿素和类胡萝卜素）和蛋白质。叶绿体色素和蛋白质可组成不同类型的复合体，各执行不同的机能。有的色素复合体专管吸收光能，称“捕光色素”复合体；有的则担负起光能转移的功能，所有吸收的光能最终都集中到一个色素中心复合体，在那里进行电荷分离形成电子和质子，促使水的光解。
经过成千上万科学工作者的努力，动用了世界上最先进的科学仪器和技术，也有四位科学家在阐明部分机理上取得成果而获得诺贝尔奖。但对植物如何利用太阳能的完全了解还相当远。科学家们还未搞清比当今世界上最大容量集成块体积还小的色素复合体的结构；还没有捕捉到在10～15秒以下短时间内所发生的变化，而了解植物如何利用太阳能之“谜”的关键就在那一瞬间。
冬天的植物
椿树王的故事
东汉演义中说，刘秀在一棵桑树的遮蔽下躲过王莽追兵的追杀，又吃桑葚填饱了肚子。刘秀感激不尽，发誓自己当皇帝后一定要好好封赏桑树。可等刘秀派人来封赏桑树时正是冬天，结果椿树竟被错封成了树王。以至桑树气破了肚皮，枣树笑得弯了腰。而椿树虽为树王，却臭名远扬。
在地球温带寒带地区，植物一年四季的形态是不同的。在冬天那些树木都落光了叶子的时候，你还能认识它们吗？
落叶、落枝的树木
大多数落叶树的叶子在当年冬天来临时落光。石楠、枇杷等常绿树落掉上一年的老叶。松树每年都生新叶，而落的却是已经长出2～4年的老叶。松树的叶，一般2针、3针或5针一束，着生在一个不发育的短枝上。严格来说，松树每年脱落的是这样的短枝，而不仅仅是叶。侧柏的许多鳞叶排在一组扁平的小枝上，每年脱落也是这样的小枝。天冬草的情况也与松树相似。
少数落叶树种冬天叶片虽然干枯，但并不脱落干净，有的直到第二年新叶发出时才落光。如蒙古栎、辽东栎等壳斗科树木，我们称之为早春落叶的树。蒙古栎、辽东栎为什么会这样呢，可能是因为它的南方表亲——青冈、栲树等常绿阔叶林的建群种都是常绿树种的缘故吧。
另外一些植物具有脱落性的无芽小枝，例如水杉、梭梭等，通过这些小枝的脱落可以减少水分的蒸腾等方式，更好地保证植物主体度过寒冷、干旱等不良季节。
有一种植物终生只有两片叶子、几百年都不落，这就是西南非洲沙漠的百岁。
冬芽——花的襁褓
无论落叶树种，还是常绿树种，秋冬停止长出新叶时，都会形成冬芽。侧柏、桧柏等植物冬季似乎只是放慢了生长，所以你很难发现它们的冬芽。冬芽是花的襁褓，幼叶越冬的小屋。每个枝条最顶端的那个冬芽叫做顶芽，其它的冬芽都生在枝条的叶腋里，无论是枝条顶端的叶腋还是枝条侧部的叶腋。刺槐、悬铃木无论顶芽腋芽都是从叶柄下顶出来。大多数树木的冬芽都包被着一层芽鳞，如玉兰的冬芽外面毛茸茸的，像披着一层毛皮大衣。还有银芽柳的冬芽最漂亮，人们常拿来制作干花，插在室内观赏。但枫杨、夹竹桃的芽，外面没有任何包被，你一眼就可以看到那蜷缩在一起的幼小的叶片。
一般说来，一个叶片的叶腋只生一个冬芽。但是也有不少植物一个叶腋内生有多个冬芽。由于有的树木冬芽是花叶分居的，这些树木是完全的先叶开花，它们就更需要一个叶腋处生长多个冬芽了。例如杏树的冬芽两两并生，榆树的冬芽也是一大一小两个。而桃树、榆叶梅的一个叶腋处两个花芽护卫着一个叶芽。而连翘，由于它还是叶对生的植物。在一个节上我们可以看到4个冬芽，叶芽靠外，花芽靠里。不过对于花叶分居的这些植物，花芽在每个叶腋总是有的，但叶芽却不常有，因为只有在需要分枝的地方才需要生长叶芽。
苹果、梨的冬芽是混合芽，也可以说是芽中有芽，在芽萌发后先开花，然后其芽中腋芽再萌发长成枝条，但营养不好的冬芽也可能不萌发或只长出枝叶。对落叶果树，冬季修剪过程时，准确识别花芽、叶芽，调节花、叶芽比例是合理修剪，及确定合理负载量的重要依据。
还有些植物，例如：葡萄、猕猴桃等等，它们的花芽是随着新枝的生长后来形成的，花序或长在新枝的叶腋处，也有长在新枝的顶端的。对于这类植物，生长季节的打芽修剪可以调整它们的结实情况。