Начиная с 16 века физиология стала темой ботаники. Циркуляция сока в растениях, превращение почвенных соединений в специфические для растения компоненты, связь поглощения воды, давления сока и испарения сока и отдельных растительных веществ стали предметом интереса. В это же время ботанические исследования начали использовать физические и химические методы.
История физиологии, как и история систематики, состоит из давней истории прошлого и медленного процесса признания. Знания 16 и 17 веков не отличались от знаний античности.
Было известно, что корень не только служит для удержания растения в почве, но также необходим для поглощения питательных веществ и что некоторые удобрения, такие как зола, способствуют росту.
C. PERRAULT (1613 - 1688) сделал обширные наблюдения за циркуляцией сока в растениях. Он полагал, что «брожение почвенной влаги» и влияние сока в корнях были причиной роста сока в растении.
Он считал, что было создано тепло и что сок будет расширяться. Он объяснил нисходящее движение сока ростом корней и взаимодействием листьев и корней.
Настоятель монастыря S. Martin Sous Traune, E. MARIOTTE (1620 - 1684), понял в 1679 году, что самые разные растения могут получать свои питательные вещества из одних и тех же компонентов почвы и что они способны образовывать гораздо больше соединений, чем должны быть найдены в почве. Кроме того, он заметил, что один и тот же сок может давать плоды острого вкуса на диком грушевом дереве и приятные на вкус - в прекрасных побегах, привитых к дикому дереву.
Дистилляцией он доказал, что одни и те же виды всегда содержат одни и те же соединения, и тем самым продемонстрировал, что превращение вещества должно происходить в растениях.
Чтобы подтвердить это мнение, он сделал следующий расчет:
"... Вы можете выращивать 3000 - 4000 различных видов растений в 7-8 фунтах почвы ..... Теперь: если соки, масла и минералы различны для каждого вида растений, то все они должны содержаться в этом небольшом количестве почвы и дождевой воды. Очевидно, что это невозможно. Ведь если каждый из этих видов растений содержится в состоянии зрелости, по крайней мере, одна большая фиксированная соль и две большие почвы, и все они добавляются к тем, которые растворяются в воде, которая будет составлять не менее 2-3 унций по весу для каждого вида растений, а это означает, что те из 4000 видов растений будут весить до 500 фунтов".
Дж. Вудворд, профессор Лондонского колледжа Грешам (1665 - 1728), поместил растение в стакан с водой и накрыл поверхность воды так, чтобы испарение было возможно только растением. Таким образом, он обнаружил, что растение выделяет в течение трех месяцев в 46 раз больше воды, чем оно хранит в себе.
Этот тип эксперимента был усовершенствован С. Халес (1677 - 1761), который также указал на важность гидростатики для объяснения роста сока. Он определил связь между силой давления сока и испарением и представил весы как новое устройство для экспериментов, тем самым установив связь с физикой.
Сравнивая вес, он попытался определить период времени между поглощением и испарением воды и использовал свои результаты для расчета скорости переноса воды через установку.
Экспертиза отдельных растительных веществ, особенно кислот, была проделана благодаря работе шведа CW SCHEELE (1742 - 1786), чьи исследования по этому вопросу начались в 1770 году, и исследованию француза Ванклина, который начал исследования в конец 18 века. Они сделали винную кислоту, лимонную кислоту, яблочную кислоту, щавелевую кислоту и галловую кислоту известными веществами.
AS MARKGRAF (Маркграф) из Берлина (1709 - 1782) и DUHAMEL du MONCEAU (Монцау) проанализировали растительный пепел и идентифицировали ряд солей.
Маркграф также является исследователем тростникового сахара в сахарной свекле и первым использовал микроскоп в качестве вспомогательного средства для аналитической химии (кристаллы сахара в высушенных корневых срезах).
SF HERMSTAEDT (1760 - 1833; Берлин) ввел химический анализ как средство характеристики полезных растений. Он подчеркнул важность брожения и разложения.
В 1838 году Геттингерская академия дер Виссеншафтен (Академия наук в Геттингене) организовала конкурс, на котором было задано вопрос «... можно ли найти в растениях так называемые неорганические элементы, которые можно найти в растительной золе, даже если если они не были предложены в качестве питательных веществ и являются ли эти элементы такими важными частями растительного организма, что он не сможет нормально расти без них».
Победителем конкурса стал химик Ж. Либиг (1803 - 1873) из Гиссена с его работой "Die organische Chemie in ihrer Anwendung auf Agricultur und Physiologie" (Органическая химия и ее использование в сельском хозяйстве и физиологии). Его следует ценить за его решительное использование химических методов в ответах на вопросы о питании растений.
Либиг исследовал связь между урожайностью сельскохозяйственных культур и количеством предоставленных им удобрений. Он также признал важность минеральных соединений, доступных для растения в результате разложения животного и растительного материала.
Изучая природу соединений почвы, используемых растениями, и количество, до которого они используются при выращивании сельскохозяйственных культур, он обнаружил, что основные элементы необходимы растениям (C, H, O и N) доступны в изобилии, так что снабжение ими было ненужным.
Его результаты были дополнены анализом, проведенным Карл Спренгел по урожайности и питанию сельскохозяйственных культур.
Спренгелу удалось доказать, что некоторые минеральные соединения столь же важны для роста и процветания растений в очень небольших количествах, как те соединения, которые до этого в изобилии добавлялись в удобрения.
Начиная с середины 19-го века исследования, особенно те, которые проводились в аспектах использования и коммерческого интереса, поддерживались во все возрастающей степени.
Независимые исследовательские станции были основаны сначала частно, потом, ближе к концу 19-го века и в начале 20-го века также государством и промышленностью.
В Ротамстеде, недалеко от Лондона, землевладелец Лавес основал исследовательскую станцию, которая была обременена большими деньгами и обширными поместьями.
До сегодняшнего дня он принадлежит выдающимся, всемирно признанным сельскохозяйственным исследовательским учреждениям: экспериментальной станции Ротамстед.
В Германии подобные институты были созданы в некоторых местах. Интерес к значению белков растений для питания человека начал проявляться, и вскоре было обнаружено, что азот важен для белков растений, в то время как крахмалсодержащие соединения (углеводы) не содержат азота. Были разработаны процессы, позволяющие ученым определить количество растворимых и нерастворимых углеводов и, независимо от этого, сахара и жира.