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对大自然的直接观察,我们一直都需要 精选

已有 7489 次阅读 2014-6-8 14:11 |个人分类:一起读顶刊|系统分类:科研笔记| 博物学, 自然观察

不管是博物学还是自然史*,对于我们来说似乎是既熟悉又陌生的名称。说熟悉,因为我们在读书时总是会碰到一些有关博物学家的故事;说陌生,日常生活中我们很少碰到有哪位自称为是学博物学的。其实,许多青少年都有博物学情怀,天性是热爱大自然的,特别是那些具有朦胧研究意识的青少年,肯定有不少都曾憧憬要做一个研究大自然的科学家。

自然史从来就不仅仅是科学,她更是一门手艺和一种激情,拥有自己的直接审美和发自内心的快乐,是与自然积极联系的缩影对大自然和自然史在科学与社会上关注度的减少,其原因是很难衡量的。城市化和缺乏接触自然、社会的整体富裕,减少了孩子们非结构化的时间,增加了他们看电视和用电脑的时间,这都会减少探索大自然的公众意识。

自然科学的发展,并不说创造了什么新的领域或者消灭了什么旧的领域,只是慢慢从一种形式转变到另一种形式。在生物学研究中,虽然自然史不再受到重视,但分子生物学、遗传学、实验生物学和生态模拟却得到了蓬勃发展。问题是,许多这些新兴的领域,最终会依赖于来自大自然的标本和数据。目前已经逐步显现的情况是,在科学研究和政府决策中,由于缺乏一些来自大自然的第一手至关重要的的数据,正进入了一个发展的瓶颈。对大自然的观察,我们一直都需要,如果没有充分理解一些事物的来龙去脉,世界上最好的算法也无法准确指导我们的行动。

有关生物学的直接认识,目前仍然是至关重要的。随着生物灭绝速率的加剧和全球变化问题的关注,这些知识显得愈发重要。对自然的观察有助于对抗跨物种的传染病,有助于找到有前途的新药物,有助于管理渔业和森林等自然资源,最终保护物种和生态系统。

人类健康取决于我们对人类与其他生物之间关系的理解。据估计,困扰人类的新发传染病有75%与其他动物生命周期存在某种程度的相关性。目前许多用于控制这些疾病的策略仍然必须依赖于对相关物种和群落分布及行为的理解,因为这会影响到其传播、扩散和流行。同样,了解生物竞争和抵御捕食者和病原体,可以揭示新药发现的通路,或许能刺激新药的开发,一些生态学研究成功地证明了这一点。例如,热带区域具有警戒色的食草动物所食用的植物被证明具有对抗肿瘤细胞和某些寄生虫的生物活性,热带森林中幼嫩的叶子缺乏物理防御机制,但它们的蛋白质含量相对较高,因此进化出很强的化学防御能力。

发展可持续农业,同样需要详细了解作物物种的本地需求以及其共存物种的长期作用。有关生长条件、物候、传粉者、食草动物、杂草和病原体都来自自然历史的观察。农业实践,诸如混栽、轮作害虫控制,也必须基于当地的自然史知识。这些知识在绿色革命出现后被丢弃了,很大程度上是由于依赖于大量使用化学物质、灌溉和高产作物品种,甚至出现一些在农业生产中不顾当地的具体情况而采用那些放之四海而皆准的种植方式,最糟糕的是进行了大范围的推广。由于过度关注这种人为控制的田间管理,有关当地环境和适应这些环境作物方面的知识反而被忽视了,总体上农业生产的可持续性受到了重创。现在一些农学家们开始回归到关注何种品种适合本地条件这样的问题了,希望通过整合自然史观察进行农业改进,包括采用综合病虫害管理和生物防治。

森林保护和景观恢复的成功显然也必须依赖自然史的详细信息。例如,林业修复实践中给树木和当地植物接种菌根,这已经成为一种常规方法,完全得益于了解了植物-真菌共生对森林系统健康的重要性。对于一些需要保护的物种来说,如果我们缺乏对它们的观察,根本就无法提出任何有实际意义的保护方案。

另外,值得一提的是,在海洋中自然史知识的利用是一把双刃剑:成功的渔民一直依赖自然史知识找到鱼,但这方面的知识,结合鱼跟踪技术的改进,却导致了广泛的海洋渔业压力。

当前人类改变地球自然系统的能力创造了对生态预测前所未有的需求。对复杂自然系统的经验信息是进行准确预测的基础,自然史提供了最基本的信息,可用于衡量变化的实际情况和范围。虽然科学家现在建立复杂系统模型的能力比历史上任何时期都要强大,但是基本信息的收集与组织并没有赶上这些复杂模型日益增长的的需求。因此,缺乏基本的自然史知识,往往是预测生态理论的发展的限制因素。复杂环境系统的行为不能用简单的模型进行预测,复杂模型在缺乏对现实条件下生物的经验性认识的情况下也是不可能建立起来的。

总之,整合这些知识,有助于我们理解理解和优化复杂人类环境相互作用,对于推动人类健康,以及扩大从仿生科学与生物学相关的设计。仔细观察生物在环境中所获得的和所付出的代价,有助于我们研究人类健康、食品安全、自然保护和管理方面的问题。

 

【注】:这里的术语“自然史”,是来自英文“Natural history”,大家一直都这么翻译,或者翻译成“自然历史”,我觉得不是特别恰当,因为容易让人联想到研究自然科学的历史。如果翻译成“大自然记录”可能更好,history也有记录的含义。另外,Natural science一般翻译成“博物学”而不是“自然科学”。


参考资料
Nature 508, 7–8 (03 April 2014) doi:10.1038/508007b
Nature 508, 33–35 (03 April 2014) doi:10.1038/508033a
Tewksbury et al. 2014. Natural history's place in science and society. BioScience, 64(4): 300-310.



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