Русский ботаник, почетный член Петербургской АН (с 1895). Родился в с. Новая Бекетовка ( Пензенской обл.). Окончил Казанский университет (1849). Преподавал в гимназии Тбилиси (1849 -1854), в 1859 -1863 - зав. кафедрой ботаники Казанского университета, в 1863-1897 - профессор Петербургского университета (в 1849 -1854 - ректор), в 1867-1889 руководил также Высшими женскими курсами в Петербурге.

Основные научные работы посвящены экспериментальной морфологии и географии растений . Изучал закономерности строения вегетативных органов растений. Классифицировал различные приспособления растений к условиям существования, главным фактором формирования их считал свет. Исследовал влияние климата на растения. Почти одновременно с Ч. Дарвином и независимо от него высказал ряд основных положений о формообразующем влиянии внешних условий на организм. Изучая причины безлесья степей, впервые выделил зону «предстепье» (лесостепь). Автор первого оригинального учебника «География растений» (1896). Вместе с X. Я. Гоби основал один из первых русских ботанических журналов -«Ботанические записки» (1886-1917). Создал школу русских ботанико - географов.

Президент Петербургского общества естествоиспытателей (с 1881).