自然科学是在人与自然的长期关系中积累的知识。从亚里士多德到达尔文，历史上许多重要的学者都被视为博物学家。他们对自然多样性的观察和描绘，将美与科学整合到文献文献中，是当时自然记录中的重要文献，现在是自然科学史上的一份宝贵文献。
与自然打交道的古老知识
自然科学始于古希腊圣人对自然界多样性的分析。亚里士多德之后，活跃于公元1世纪的古罗马自然哲学家老普林尼编纂了一本百科全书《自然史》（又译作《自然史》，拉丁文《历史》原意描述、研究，涵盖动物、植物、冶金、矿物、人体生理学等诸多领域，这本巨著是自然史的书名。然而，在科学不发达的岁月里，《自然之书》也包含着很多荒谬的谣言和鬼故事，由来世而来。但是沿着老普林尼的方法和思想，这本书的写作持续了一千多年。
古罗马学者老普林尼编纂的《自然史书》是第一本全面介绍万物多样性的自然书。
自15世纪末以来，伟大的地理发现和商业繁荣掀起了一股自然探索的浪潮，使自然科学真正繁荣起来。无数新事物从四面八方汇聚到欧洲，这是欧洲人以前从未听说过的，也没有历史记录，所以写新大陆的自然愿望成为自然历史的热点话题。
16世纪，欧洲大学医学院越来越重视植物学教育，这是植物自然发展的契机。植物园由意大利博洛尼亚大学的尤利西斯·阿德罗凡迪（Ulysses Adrofandi）于1568年创立，是欧洲最早的植物园之一。除了引入新物种外，制作标本和绘画已成为博物馆的两项新技能。博物馆诞生于博物学家大量收集标本并公开展示时。阿德罗万迪在博洛尼亚的标本收藏高达7000个，他的自然博物馆是当时欧洲最大和访问量最大的收藏品。
阿德罗·范迪的主要作品是14卷《自然》。康拉德·格斯纳（Conrad Gersner）是他那个时代的瑞士博物学家，专注于动物研究，他的五卷本"动物书"被认为是现代动物学的起源。文艺复兴时期的自然主义是基于人文主义的写作传统。格斯纳的《动物》既有逼真的动物，又有传奇，除了介绍动物本身的生理特征和外貌外，还掺杂了相关的格言、寓言和道德符号。在他的著作《鸟类学》（Ornithology）中，阿德罗凡迪将鸟类分为硬喙鸟、沐浴在尘土中的鸟和唱歌的鸟，这些鸟类在对自然的观察性描述中显然不是客观或中立的。
18世纪是大自然伟大展览的时代。自然主义者不再关注自然的象征和隐喻，而是客观理性地解释"自然秩序"。瑞典生物学家卡尔·冯·林恩（Carl von Linne）和法国博物学家乔治·布冯（Georges Buffon）的贡献使自然科学走上了科学发展的道路。
在1735年出版的《自然系统》中，林奈首先根据植物性器官的特征提出了轮廓、主体、属和种的分类概念（林奈分类没有这种分类的分支）。他还通过拉丁语双名法统一了生物命名（先按名，后按名命名），结束了对生物命名的混淆。布奎特试图从天文学、地质学、地理学、动物、植物、矿物及其变化中寻找世界进化的机制，花了半个世纪才完成的伟大著作《自然》在启蒙运动中产生了广泛的影响，并对后来的进化产生了直接影响。
林奈的《自然系统》中的插图描绘了根据其雄性和雌性特征分为24个轮廓的植物。
在此期间，英国博物学家在海外探险中非常成功。1768年，约瑟夫·班克斯（Joseph Banks）和其他人带着库克船长的奋进号（Captain Cook's Endeavour）前往南太平洋探险，在新西兰、澳大利亚和其他地方大规模收集物种，带回了属于新发现的物种的3，600个植物标本中的1000多个。为期三年的探险为班克斯赢得了皇家学会主席的声誉，并经营皇家植物园50年。
在19世纪70年代库克船长的第二次太平洋探险中，画家乔治·福斯特（George Foster）首次记录了国王企鹅。这幅画目前收藏在伦敦自然博物馆。
吉尔伯特·怀特（Gilbert White）的《塞尔彭尼之书》（Book of Selpenny）于1789年首次出版，是18世纪英国书籍的近300个版本之一，该书是英语世界中重印率最高的书之一。它实际上是怀特与两个博物学家朋友分享的关于家乡自然事物的散文集，但它绝不是一篇普通的自然散文。在信中，怀特以崇敬和赞美的方式描述了大自然的丰富与和谐，表达了生态保护的理念，为他赢得了生态祖先的美誉。法布尔的《昆虫》、梭罗的《瓦尔登湖》以及其他延续这一写作传统的自然音符。
19世纪，西方自然科学进入黄金时代，大量博物学家对自然进行了更为广泛的探索和深入的描述。1831年，刚从剑桥大学毕业的达尔文登上了皇家海军舰艇"猎犬"号，进行了为期五年的环球探险。在南美洲的东西海岸和邻近的岛屿上，达尔文仔细观察了物种的分布，创造了生物进化的假说，最终在1859年的《物种起源》一书中达到高潮。这是人体工程学的重要高峰。
到了19世纪末，受整个科学分支的影响，自然界各个领域的研究越来越细致，先是分为动物学、植物学、地质学，再将动物学细分为鸟类学、鱼类学、昆虫学等。结果，博学的人在学术界逐渐被掏空。
然而，它并没有消失。越来越多的动物园、植物园、自然博物馆、野生动物保护区和自然科学的一般出版物正在以一种全新的方式将这种古老的知识带入人们的日常生活中。
科学中的艺术，艺术中的科学
什么样的草药可以治愈腹泻？什么样的水果如果吃了会毒？仅凭文字并不能清楚地看出这一点，古罗马医生迪奥斯科里德斯（Dioskorides）在他的《药物理论》（The Theory of Drugs）一书中添加了插图，以便读者能够识别它们。寻找治愈疾病的药物不能半草率，所以书中的插图力求准确。这位药典先驱，已经由后代流传了1500多年，是博物馆绘画诞生的来源之一。
由古罗马医生Dioskorides撰写的《药物理论》具有说明性，可帮助读者识别各种草药。
在自然科学的黄金时代，涌现出大量美丽的自然绘画作品，作者往往将画家和博物学家的身份加倍，既有高超的绘画技巧，又掌握了丰富的自然科学知识。当时，自然地图是记录自然的重要数据，具有很高的科学和艺术价值。
19世纪初，拿破仑的第一位王后约瑟芬在巴黎南郊的梅尔梅森城堡建造了一座宏伟的玫瑰园，种植了大约250种和30，000朵珍贵的玫瑰。这个历史悠久的玫瑰园还生产了一位杰出的玫瑰记录仪，法国花卉画家Pierre-Josef Redoud。
作为国家自然博物馆的一名年轻艺术家，Redoud被几位植物学家教导以紧凑而优雅的方式绘画，特别是在绘制玫瑰和百合花方面。当启蒙思想家卢梭写《植物学通讯》时，他邀请雷杜德为这本书绘制65幅精美的插图。1788年，雷杜德被法国王室任命为全职画家，大革命爆发后，新雇主约瑟芬女王受到欢迎。
雷杜德用细腻的笔触画了玫瑰和百合花，他的图画书被称为"花圣经"。
约瑟芬女王的花园给了雷杜德展示他才华的机会，著名的玫瑰圣经，百合圣经和花圣经的三幅地图中的大多数都是从这里绘制的。Redoud的花卉作品完美地将艺术融入科学，是世界艺术和博物馆史上的里程碑，并为他赢得了"花的拉斐尔"的美誉。在过去的200年里，Redoud的花卉地图已经以多种语言出版了200多个版本，成为欧洲装饰艺术的持久元素。
在18世纪，著名的欧洲花卉画家Redoud是法国宫廷画家，为约瑟芬女王等人画花并教授绘画。
19世纪皇家植物园画家费奇（Fitch）制作的木兰花标本。主图花具有鲜明的特征，果实及其解剖图绘制在边缘。
在动物画领域，鸟类是自然画家的对象，它们轻盈敏捷，是自然界最具动感的美。爱德华·李尔（Edward Lear）是一位才华横溢的英国画家，他在18岁时出版了科学史上第一本鸟类插图专著《鹦鹉家族地图》，其中包含42幅画精美的鹦鹉图画，细腻的笔触和灵活的姿势。约翰·古尔德（John Gould）是伦敦动物学会鸟类主任，是一位拥有377种鸟类的世代鸟类学家。他的绘画天赋同样出众，被誉为"自然的完美镜子"。《蜂鸟》和《新几内亚及邻近岛屿的鸟类》一书展示了许多奇特和独特的鸟类，在科学和艺术收藏界享有很高的声誉。
英国画家李尔画了以他的名字命名的李尔金刚鹦鹉。他曾经把鹦鹉误认为是风字金刚鹦鹉。
美国人心中"最伟大的鸟类画家"属于约翰·詹姆斯·奥杜邦。他在18岁时从法国移民到北美，很快就被五颜六色的美国鸟类所吸引，整天忙于观看，玩耍和绘画鸟类，形成了一种独特的绘画方法 - 用铁丝固定他们拍摄的鸟类，以固定姿势制作"临时标本"，然后以1：1的比例描绘它们。这种看似残忍的做法，帮助他准确地记录了野鸟出现的细节。凭借丰富的实地经验，奥杜邦的鸟类表现出各种自然习性：飞行，觅食，孵化，育雏，求偶，战斗，与传统自然画中鸟类的静态形象形成鲜明对比。一些鸟类现在已经灭绝，画作已经绝版。
美国博物馆画家奥杜邦
奥杜邦对画鸟的痴迷曾经让他破产，他不得不与卖画的想法作斗争。1826年，他的第一部作品《野生火鸡》（Wild Turkey）在伦敦广受欢迎，在接下来的12年里，奥杜邦的笔下飞出了一幅美丽的鸟类照片，其中435幅最终收录在《美国鸟类》（American Birds）中（通常装订成四卷）。奥杜邦画的鸟儿接近物理尺寸，第一版很大，宽66厘米，高99厘米，全部手工着色，售价高达1000美元。如今，《美国鸟类》第一版不到120本，其中包括2010年在伦敦苏富比拍卖行以高达732万英镑的价格售出的《美国鸟类》，使其成为世界上最昂贵的印刷书籍之一。
美国鸟类的东草甸和栖息地。奥杜邦一丝不苟地描绘了鸟类在地面上筑巢的习惯，并在巢上方的草地上建造屋顶。
奥杜邦的美国火烈鸟恶魔很漂亮，粉红色的羽毛和和谐的背部，颈部和腿部曲线完全忠于自然。
奥杜邦的《美国鸟》中的雪是夜晚的一根白色羽毛，明亮的圆眼睛警觉而勇敢。
奥杜邦的《美国鸟类》第一版大约有半个人的身高，有大而引人注目的鸟类和物体的图像。
西方科学长期以来一直是男性精英的智力游戏。但在17至19世纪的乌龙热潮中，女性也被鼓励参与。1699年，一位五十多岁的女插画家，住在阿姆斯特丹，在政府资助下踏上了南美洲苏里南（当时是荷兰殖民地）的土地，为期两年，成为第一个研究和描绘当地动植物的欧洲人。她是德国传奇画家玛丽亚·西比拉·梅里安。
梅里安对昆虫特别感兴趣，在过去的两年里，她几乎走遍了苏里南的热带雨林，收集和喂养毛毛虫，观察它们的生长，然后把它们画下来，详细描述它们。直到疟疾在那里流行，她才被迫返回荷兰。回国后，她继续从事绘画，修饰和观察笔记的工作，并于1705年出版了"苏里南昆虫变态地图"。
博物学家梅里安（ Merian ）使用充满活力的画作来展示南美洲苏里南昆虫的发展和。
在梅里安的时代，昆虫学还没有诞生，博物学家对昆虫蜕变的过程感到困惑，梅里恩通过仔细的观察和描绘告诉人们，一些昆虫在四个阶段生长和发育，包括卵，幼虫，幼虫和成虫，并完整地描绘了这些阶段，以及它们所依赖的植物， 每个都显示了昆虫的生活。
从科学的角度来看，梅里安对植物和动物的描述是有缺陷的，对图片美学的追求优先于生命周期的准确性。伦敦自然博物馆图书馆的苏里南昆虫变态地图收藏包含前主人的一句不经意的评论：有些昆虫是"凭空想象"的，构图是"不可能的"，布局是"假的"。但质疑和批评仍然无法掩盖她在昆虫研究方面的卓越成就。林奈等博物学家已经引用了她的一百多部作品。自梅里安去世以来，至少有六种植物，11种昆虫，一只蜘蛛和一只蜥蜴以她的名字命名。
大多数自然画家痴迷于描绘某种生物本身，而德国生物学家恩斯特·赫克尔（Ernst Heckel）的画作更感兴趣的是探索许多类别生物中的自然美规律。自1899年以来，Heckel将生物解剖学知识与绘画技术相结合，在他的研究笔记中添加了各种生物的结构插图，包括水母，海葵，甲壳类动物，珊瑚，蝙蝠和羚羊等哺乳动物，以及兰花，蕨类植物和猪笼等植物。赫克尔的画作细致入微，具有微小的海洋生物的柔软器官和错综复杂的矿化骨骼，其中大部分在科学上都是全新的。他不满意的是素描样本正面的"文档照片"，还从侧面、背面、底部进行了详细的描绘，这幅画看起来像是手绘的3D视图，令人眼花缭乱。但它们都有一个共同点 - 结构的惊人对称性。
德国生物学家赫克尔将水母视为动物优雅姿势的化身。照片中是他以妻子的名字命名的安纳塞西亚水母。他把顶盖画成一朵蓝色的向日葵，中间蓝色的嘴巴和金色的腺体相互衬里，就像公主的下摆一样，光滑的线条让郁郁葱葱的触手自由摆动。
海克尔自然艺术形式中的海獭
赫克尔是达尔文的忠实粉丝，从这些有序的生物结构中，他发现了生物进化的证据，即看起来彼此截然不同的生物，但实际上在几何形式和胚胎结构方面存在一些固有的规律。作为对他的学术偶像的致敬。
赫克尔在《自然的艺术形式》中编纂的100幅最具标志性的插图，一经出版，在西方科学界引起轰动，并在20世纪初对绘画，建筑和设计产生了巨大影响。摩纳哥海洋博物馆的玻璃吊灯的灵感来自他的圆盘水母;由法国建筑师勒内·比奈（Rene Binet）设计的1900年巴黎世界博览会的入口大门由赫克尔涂漆的放射性蠕虫塑造;新艺术运动中广泛使用的自然元素受到他的画作的启发。"自然的艺术形式"使科学与艺术更加紧密地联系在一起。