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分类学是生命的检索表 (Taxonomy as the key to life)--译文一篇

已有 687 次阅读 2020-7-5 23:01 |系统分类:论文交流

    刚刚完成对学生翻译文章的仔细阅读,深有感触。之所以让学生看,也是希望学生能够了解分类学,但对学生看的结果,一定程度上不太放心,自己仔细阅读了一遍,自认为翻译不好,但感觉还是读懂了不少内容。在这里与朋友们一起分享。不当之处,请朋友们多多指正!

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分类学是生命的检索表
Taxonomy as the key to life

摘要

分类学是生命的检索表,不仅在于它能够为鉴别物种提供指导,而且在于它打开了生物多样性知识的大门。作为生物多样性的唯一标准化量度,物种的名称对于自然信息的交流至关重要。但新的知识意味着我们对每个物种的理解可能会随着时间而改变。在线物种数据库正在提高对这些知识和专业技术的可获得性,并提供了一种简单的方法来保持物种命名和分类等级的更新。我为分类学提出三个实际的优先事项:(1)完成一份全世界所有已知物种的名录;(2)建立一个在线合作的群体基础设施,它能更新物种命名,并将其与相关文献、信息和专业知识关联;(3)创建一个网络门户,作为地球上生命的检索表。第一件事生物编目已接近完成。第二件事在《世界海洋物种登记》中有一个范例。第三个目标尚未开始,但其中的一些要素已经存在。这个生命的检索表应该可以让任何有互联网接入的人很容易得到准确的物种名称,发现未命名的物种,并了解它们的自然历史。此外,一个由群体和科学组织支持的“生命的检索表”基础设施,能成为一个世界分类协会和一个以分类学为基础的大科学装置的焦点,目的是为了了解地球上的生命。

关键词:数据库,清单,物种,分类群,生物多样性,地球,海洋

引言

每个人都对为什么生命会存在感兴趣。如果我们想了解地球上所有的生命,那么我们必须支持分类学,因为分类学是这类研究的起点。第一步是给一个物种命名,进而去了解其在进化、生态学和生物学等方面的更深入的知识。物种的名称是打开自然这座图书馆大门的三把钥匙中的第一把。

物种名称

无论是人、地点、现象、物质还是物种,命名就是为了认识它的重要性。给物种命名就是认识和尊重自然。就像给人和地点起名字一样。我们需要给物种起名字,这样我们就能交流有关它们的信息。因此,分类学可能是最古老的科学,而且大约分别在25001000年之前,它确实被圣经和锡克教经文中引用。圣经上说上帝要求人类说出所有物种的名字,锡克教经文中说地球上有840万“物种”。

命名物种的实际目的有时会因物种概念的争论而被忽视。这种目的表明被定义为物种的种群必须有持续的、便于与其他种群区分开的表型特征。这些特征可能与进化的差异有关,因此,种群的独特性可能在他们的形态、生理、行为、栖息地偏好、生态、基因或地理分布方面被反映出来。如果这些特征在不同个体样本间形成了一个连续统一体,那就这就是物内变异。如果不同样本群体间的特征表现出明显的差异,那么这就为将他们假定为不同物种提供了基础。然而,只有不同性别、年龄、生命阶段、生长形式间的差异被搞清楚后,这一假设才能得以确认。

林奈系统(双名法)是物种命名的世界标准,但我们也有亚种的名称,以及需要分享信息的众多养殖水果、蔬菜和动物的名称。如果没有标准的命名系统,我们不仅不能在科学和社会上准确地交流这些信息,而且缺乏一套有效命名体系(包括同物异名和错误鉴定),无法管理和保护物种。

当物种名称改变了的时候,你可能会感到好奇或沮丧,但这不应该令人很惊讶。人名、街道和其他地方的名称也会发生变化,并具有替代形式,这会给数据库带来问题。与物种一样,国家的概念可能会随着其边界的改变而随时改变。随着时间的推移,许多被认为是一个物种的分类群可能被确定为是一个以上的物种,反之亦然,即当一些名称被发现指向同一物种时,就会有同物异名发生。这种不断变化的知识不可避免地意味着物种的名称可能会随着时间的推移而发生改变,而这在在线数据库和文献中通常是不明确的。例如,出版物可能会报告一个“物种”的地理分布或生态学、生物学的某些方面,但该物种名称现在可能指的是几种物种。只有通过检查更新的出版物,用户才能知道该名称的应用已经随时间而变化。因此,在线物种名录的好处是,用户可以检查他们正在研究的物咱是否与他们假定的物种相一致,或者例如是否是近亲。因此,最佳做法是用物种名称来与当前命名法进行对照。

我们真正需要的是使用一种质量保证的方法来将指代相同或相近物种的名称连接在一起,而不是努力使物种名称保持“稳定”。此类体系已经被开发,并且可能会被扩展到所有物种。例如,《世界海洋物种记录》(WoRMS)是一个包含所有海产和许多相关物种名称的集中的开放式在线数据库,其名称由大约300个分类学编辑组成的集体不断更新。它具有一个自动工具,可为用户提供他们的物种名称如何与WoRMS中的物种名称匹配的分类列表,从而提高文献和其他数据库中使用的物种名称的准确性。

到目前为止,我一直专注于物种名称、概念和名称法管理的重要性。但是,分类学不仅是命名科学,而且还是描述生物多样性即自然历史的科学。命名过程至少涉及描述一个物种长什么样、生活在哪里及其与相关物种的关系,以便人们可以区分它们。这超出了“什么(What)”,“何处(Where)”,“何时(When)”和“为什么(Why)”,即物种的自然历史、生态学及其演化历程。重要的不是名称,而是名称的含义,因为每个名称都是概念的标签,和一种假设它将在进来研究中得以完善的标签。在命名物种的第一阶段,分类学比某些人认为的要先进得多,并且分类学长期以来一直在深入理解物种的进化、生物学和生态学。这包括给物种识别和自然历史提供指导,以向学生和社会提供基本知识。

分类的实际应用

七年前,有人提出了若干行动来提高分类效率。现在,那些有关出版的行动已经成为常规做法:出版速度更快;论文接收后立即在线发表;对物种以上阶元或群体进行更多的分类修订,以识别同物异名并阐明它们之间的关系;和新物种的注册。提出的其他多数行动也在进行中:经专家核实过的地球上所有已知物种的开放编目,这些编目信息与文献、分布和由分类学家合作提供的其他信息相链接;出版物、数据库和学术网站之间进行在线互动以便更容易找到权威信息;更容易找到更多的分类文献,以帮助确认和识别未被描述的物种,例如生物多样性遗产图书馆(Biodiversity Heritage Library, BHL Consortium 2020);协调不同地理区和栖息生境的野外采样方式,以有效增加世界范围的采集量;进行国际合作以促进新物种的采集、发现和描述;利用数字成像和分子技术加速物种的描述;寻求来自政府和非政府机构的资金支持,用来资助分类学出版物和学术数据库的开放访问,以及为访问博物馆收藏提供资金支持。

其他建议包括与公民科学家(citizen scientists)合作以观察和收集标本,举几个取得显著成功的例子,“iNaturalist”对标本和观测到的现象进行记录,“eBird”即随时在全球范围内定位鸟类轨迹,以及“珊瑚礁寿命调查”,它对全球数千个地点的珊瑚和礁石鱼进行计数。目前,一些并未受命从事相关工作的人士描述了大量昆虫和其他类群新种,例如,一半的欧洲动物。然而,在这些实例背后,尚不清楚是否有科学社团在全球范围内进行了足够合作,对于专业和业余人士分享分类学知识并填补专业知识的空白;并与生物多样性极其丰富国家的分类学家建立新的约定。

自从上述行动提出后,图像分析软件得到了很大的改进,从理论上讲,现在可以调整图像识别软件来区分和命名一些物种了。用于识别(至少)鱼类、植物和鸟类的几个智能手机“应用程序”已经再现,并将随着时间的推移提高准确性和综合性。这些工具可能会变革物种识别的方式,使海关官员、学生、公民、兽医、医学专业人员和科学家等都可以使用。如今,红外相机已广泛用于陆地环境并在水下试用。通过自动扫描软件可以减少分析静止图像和视频图像所需的时间。它可以快速分析历史系列照片,以记录物种随时间变化的趋势。可能需要对更多人进行分类学培训,为图像分析系统提供质量保证。

分类学的三个优先事项

上述措施是从事分类研究的方法学的一部分,换句话说,就是实现更大目标的手段。在这里,我提出了三个了解生物多样性的实用步骤:

1.      完成一份所有已知物种的带注释的名录。

2.      形成一个综合的、在线的分类学团体,围绕自动同步(和/或集中化)的永久托管的全球数据库进行协调,使公众能够最大程度地访问质量有保证的信息。

3.      发布一把开放获取的、图像丰富的生物检索表,使任何人都可以通过互联网连接来识别野外、实验室和家中的动植物。

在这三个优先事项中,第一个大约完成了85%。生命目录(CoL)包含了估计的150万种命名物种中的130万种,并旨在列出所有命名物种。此外,在AlgaeBase中有51,000种藻类,占《国际藻类,真菌和植物命名法》所述物种的85%。在CoL中,维管植物、古细菌、细菌、真菌和病毒的物种名录相当全面,占动物界各门的9032个门中的29个)。主要的差距似乎是在40,000种失踪的螨,蜗牛、半翅目昆虫和线虫各失踪20,000种,扁形动物、叶蜂、盲蛛和无翅昆虫各失踪10,000种。这个数量未加在一起事实反映了一种不确定性,即这些众多的阶元中到底有多少种物种,很可能存在更大的缺口。

我们可以预期,随着好的分类学修正工作的开展,大多数生物类群中被接受名称的数量会下降。例如,开花植物的命名物种的数量可能不会变化,因为发现的同物异名可能与新发现的物种一样多。同样,由于分类名称法规的调整,尽管每年命名的新物种超过一百种,但2012年至2016年,WoRMS中的多毛纲物种数量减少了1,200种。因此,清理当前的名称可以显著减少当前计数的物种的数量,并且在估计总数时需要被考虑到。

WoRMS演示了如何实现第二个目标。 这样一个经过专家验证的集中式数据库可以扩展到地球上的所有物种,并通过辅助信息(例如物种属性,比如它们是现生的、灭绝的、化石、环境、栖息地和体型)继续扩展。事实上,这种系统现在是由全球生物多样性信息基金(GBIF)和物种2000,被称为生命名录+CoL+)合作开发的。

虽然有几种资源提供了可能有助于实现第三个目标的内容,即在线生命检索表,尽管它的缺失已经被注意,但没有人提供一个界面来帮助人们识别遇到的任何动植物和微生物,而且它被包含在“生命百科全书”(Encyclopedian of Life)的原始资助申请中。目前,进入主要的在线资源要求人们已经知道他们感兴趣的物种。尽管(至少对于欧洲海洋生物类群而言)印刷版的物种识别指南的数量自1970年代以来一直在增加,但并不能与线上资源相提并论。数字检索表的一个优点是用户可以在任一水平的分类阶元,选择他们观察到的特征并在线识别。这些可识别的特征包括横剖面线图、栖息地、地理位置、图像、视频声音或多种语言和文字的文本,而无需遵循分类阶元的线性层级结构。这样的检索表对于生物多样性丰富国家中的无脊椎动物而言尤其重要,因为在该些国家,要熟悉一个分类群,收集整理相关科学书籍和论文在时间和成本上都非常昂贵,以至于大多数人无法熟悉这个生物类群。

为了创制生命检索表,需要资金来支持培训、野外和实验室工作、对名称的严格审查、数据分析和出版。它需要专业人士、学生和公民参与其中,而不仅仅是物种鉴定和描述,还需要探索他们的自然历史、生态学、生物地理学、系统发育学、生理学和行为,以便更充分地了解生命是如何开始和持续的。因此,除了提供识别物种的检索表之外,我还建议,这样一个生命检索表门户网站应该成为国际的、合作的、团体管理的重点。这个基础设施将显示出哪里存在缺口,并支持资助机构填补这些缺口的提议。

讨论

分类学推进的障碍是极少的推测,即有数百万种尚待发现和/或面临灭绝的威胁,这使该目标显得无望。这些陈述未能充分认识到成千上万已经成功描述了物种及其自然历史的人的努力,而且忽略了这样一个事实,即当今有比过去任何时候都多的人正在描述物种,大约50,000人(专栏12)。单单这个数字就表明分类学是一项后科学活动(Mega-science activety)。我们之所以知道这一点,是因为这些分类学家的名字记录在参考文献以及诸如CoLWoRMS之类的数据库中。

因分类学正在失去或减少专业性而祈求给予更多资助是不会成功的,因为它给人的印象就是想为一项失败的努力而争取更多资金。此外,证据表明,全球范围内的专业知识并没有减少,而且大多数物种已经被命名。确实,分类学正在蓬勃发展,涉及的人员比以往任何时候都多,并且出版的分类学成果也比以往任何时候都多。令人激动的是,在未来几十年中,随着分类阶元数量的增加,发现新物种将越来越困难。相反,呼吁政府和基金会资助完成所有的物种名录、为分类知识提供永久的用户驱动的合作化基础设施和构建生命检索表是切实可行的目标,在发现和理解地球生命方面对社会具有广泛的益处。越来越多的生物分类知识获取将为潜在的有害生物和病原体(包括其地理和寄主分布以及传播手段)提供更快的、有质量保证的和更具成本效益的鉴定。这就如同在化学领域发现化学物质、在物理领域发现粒子一样具有价值。因为它包括自然历史、生态学、生理学、生物化学和分子生物学,变量的数量是无限的,我们无法想象还有什么秘密等待着我们发现。

分类学已经有了多个物种命名委员会,为如何识别病毒、细菌、真菌、藻类、植物、栽培植物和动物的名称制定规则,几个分类阶元特定“社团”和一个海洋生物分类网络正围绕WoRMS开展集中研究。正如Zhang2020)所建议的那样,建立全球生物分类学会似乎已经过时了。这可能是分类学这个后科学时代的公众和科学的想法。它可以促进生物分类群体、专家和用户之间的关系,并为未来的研究争取优先权。


以下略。 





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