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从那激动人心的年代走来:Robert Ricklefs教授访谈 精选

已有 8058 次阅读 2012-2-6 08:42 |个人分类:生物地理学|系统分类:科普集锦|关键词:生物地理学,生态学,国际生物地理学会| 生态学, 生物地理学, 国际生物地理学会

从那激动人心的年代走来——

2011年度华莱士奖得主访谈:Robert Ricklefs教授

by Rosemary G. GillespieUC Berkeley

(黄晓磊 译注 2012-02

 

阿尔弗雷德-罗素-华莱士奖(Alfred Russel Wallace award),由国际生物地理学会(International Biogeography Society)设立,每两年颁发一次,颁发给对生物地理学领域发展做出突出贡献的科学家,相当于生物地理学领域的终身成就奖。2011年颁发的是第四届。前四届获得者是:John C. Briggs2005),Jared Diamond2007),John C. Avise2009),Robert E. Ricklefs2011)。

 

关于Robert E. Ricklefs

Robert E. Ricklefs是著名的鸟类学家、进化生物学家、生态学家,美国科学院院士,目前为美国密苏里大学圣路易斯分校教授。他在包括岛屿生物地理学和物种演化等多个领域取了显著的成就。他是两本生态学经典著作的作者:Ecology, 1973, 目前已出版第四版;The Economy of Nature, 1976, 目前已出版第五版。

Robert出生于美国加州,1963年在斯坦福大学取得学士学位,1967年在宾州大学取得博士学位。1963年的时候,岛屿生物地理学创始人之一的Robert MacArthur还在宾州大学任教,所以Ricklefs慕名前往宾大读博士。那个时候正好是种群生物学(population biology)、进化生态学(evolutionary ecology)和岛屿生物地理学(island biogeography)开始兴起的时候,比如1967MacArthurE.O. Wilson共同出版了《The Theory of Island Biogeography》。那个激动人心的时代给Ricklefs带来了很大的影响,他自己对于这些领域的发展也做出了重要贡献。他在宾州大学工作了27年(1968-1995),为了与妻子(Susanne Renner,植物学家)团聚,1995年开始到密苏里大学圣路易斯分校工作至今。

Robert webpagehttp://www.umsl.edu/~ricklefsr/

 

访谈实录

Robert E. Ricklefs,以下简称RERRosemary G. Gillespie,以下简称RGG

RGG你研究生期间最初从事岛屿相关研究,为什么选择岛屿呢?

RER:当我在宾州大学开始跟Robert MacArthur(麦克阿瑟)开展研究的时候,他和E.O. Wilson(威尔逊)刚在Evolution杂志发表了他们那篇有关“岛屿动物地理学理论”的经典论文 [1]。于是很自然的我将注意力放到了岛屿,以及鸟类——因为我一直是个忠实的观鸟爱好者,跟麦克阿瑟一样;关注西印度群岛(West Indies)则是因为费城自然科学院的James Bond发表了一个(鸟类)分布名录 [2]。我很快提出了一个研究计划,关于这些岛屿鸟类分布的变化,类似于威尔逊的“物种循环(taxon cycle)” [3] [4],但是麦克阿瑟觉得历史假说不可以验证,所以不赞成我进一步的工作。后来我自己有一个夏天(1965年)偷偷地观察了牙买加岛屿鸟类的分布,结果在1970年发表 [5]。但我实际上一直到在宾州大学成为助理教授(1968年)之后才重新开始关注这个问题,那时候我开始与圣迭哥州立大学的George Cox合作,他是一个非常棒的生态学家和博物学家。我的博士论文是关于鸟类的生活史方面的问题——与群落生态学或生物地理学没有关系 [6]

RGG:你在1960年代开始了研究生涯,跟随着Hutchinson [7]和麦克阿瑟的脚步。并且在那样一个(激动人心的)年代:洛特卡和沃尔特拉(Lotka-Volterra)的想法受到越来越多的重视,竞争排斥(competitive exclusion)是一个新而重要的议题,还有像生境特化、生态分选(ecological sorting)、相似性限制(limiting similarity)、群落饱和(community saturation)等。这些在多大程度上影响了你的想法及生物地理学领域的发展?

RER(那个年代的)人们一定会对试验研究所揭示的(物种)竞争和其他类型的(物种间)关系印象深刻。哈钦森传统下的大多数生态学家都相信生态位和资源限制,这些系统属性是性状替换(character displacement)、密度补偿(density compensation)及其他生态和进化现象的基础。因此,这些原理相互支持的很好。群落饱和可能是正在发展的理论中最薄弱的方面,因为很难在自然系统中用试验来证明,并且不同地区相似的环境有时候会有非常不同的物种数目。何种程度的物种间相互作用决定了物种分布面积以及扩散后定殖的可能性,则更加难以判断,即使一些生物地理学观点,比如Jared Diamond(杰拉德-戴蒙德)的棋盘分布格局(checkerboard distribution patterns[8],有很好的生态基础。

RGG1960年代也是板块构造学说开始发展的时候,从那个时候起,就开始了泛生物地理学(panbiogeography)、分支生物地理学、以及隔离和扩散的争论。你那时候看到这些领域的交集是怎样的?他们如何交流?并且不同领域研究者的争论如何影响了你的思维?

RER:作为一个生态学家,这些发展对我的影响相对较小。那时候生态学家不太关心系统发育关系以及任何历史性解释,虽然我们也对适应辐射、趋同进化、性状替换、及进化生态学很有兴趣。在我看来,泛生物地理学、分支生物地理学、隔离和扩散的争论 [9] 好像与我没多大关系,这些争论中所涉及的生物地理学好像跟生态学关系很小。这些是历史/地理问题,生态学家中讨论的很少。

类似的,岛屿生物地理学被认为与群落生态学不同。看法是说岛屿没有足够的物种来让生态限制起作用,也就是说岛屿上的生态空间没有饱和(被物种全部占据)。当然,是定殖限制(colonization limitation)和面积依赖的物种灭绝阻碍了大量物种的积聚。岛屿被认为与大陆地区非常不同。另外,麦克阿瑟希望生态学有一个量化基础,他自己非常倾向于理解可以预测的(生态)过程。这些领域实际上发展了它们各自的逻辑框架。

RGG:是否有某一个事件或变化真正促进了岛屿生物地理学和进化生物学的整合?

RER:那我们就要回到David Lack [10] 和加拉帕戈斯雀类(Galapagos finches)。他的书(Darwin’s Finches)非常清楚地展示了性状替换、岛屿物种分化机制、以及物种如何分配资源。人们很容易忘记他的主要贡献。后来Lack的主题被Peter GrantRosemary Grant夫妇重新捡了起来,他们针对地雀属(Geospiza)做出了经典的工作 [11]。同样的,哈佛大学的Ernst Williams团队对安乐蜥属(Anolis)也做出了漂亮的工作。Williams在很多方面尤其是形态学和分类学上都很有见地,即使没有基于一个系统发育框架。在适应辐射方面很有经验。

RGG:当系统发育被应用于隔离分化及各大陆的分离,是怎样的状况?

RER那个发生的较晚,1980年代中期或1990年代,尤其是能够开始估计一些(生物地理、地质)事件的时间的时候。这些不同领域的整合,也就是不同研究分支的分分合合,其中伴随着新的想法和研究方法的整合,这就像一条支流密布的大河,那些支流不断的流出及汇入。

RGG:在你研究生涯的早期,你去过好几次加勒比地区。这些野外经历在多大程度上影响了你的思路?关于野外工作在研究中的重要性和角色,你有什么样的建议给刚入门的研究生?

RER:作为生态学家,野外工作无可替代——不仅仅是收集数据,而且可以增加对自然系统的洞察力,并通过观察来确证或改变对自然界的固有看法。或许生物地理学家可以更多的基于地图来进行研究,但是没有空间的生态维度,很容易错失环境对于物种及它们分布的决定性影响(错失对这类问题的理解)。我同老一代的生物地理学家一样,担心使用大规模数据集及过多依赖于计算机的研究,会使得学生和年轻研究者远离更费时的野外工作。我也在想,宏生态学(macroecology)研究关注于地方(place)——多是经纬度网,这是否将科学家的注意力带离了(真正的)物种分布,并最终可能影响生态学和生物地理学整合的进程。

RGG:看起来你早期去牙买加的短期野外经历对你研究思维的发展非常重要。你会将如此强度的野外工作推荐给现在刚入门的研究生吗?

RER这对于现在的研究生非常困难,因为他们所经历的压力和早年非常不同。不得不在博士或博士后期间发表4-5篇高质量论文,这是很高的要求。因此学生们感受到很大的压力,不得不将结果尽快发表,而这与细致的野外观察和发展某个特定类群的专长是不完全相容的。只有很少的时间用于了解某个类群或地区的生态和地理状况,可能会使学生缺少有价值的思考。

RGG所以对学生来讲很重要的一件事是要精通某个类群。

RER是的,这会很有帮助,但常常不容易达到。一些研究单位坚持将重点放在类群生物学上,并由某个类群的专家讲授与标本紧密相关的课程。但也有很多单位转而注重遗传学、种群生物学、以及其他更侧重于试验和分析的生物学。

RGG从早期的Henry HespenheideReed HainsworthGeorge Cox及其他人,你多年来一直跟不同领域的很多同行开展合作研究。关于建立合作的重要性,你要给其他人尤其是学生们一些什么建议?

RER对我来说那是科学最让人快乐的方面之一,合作对于思路的拓展和集成性成果的培育非常重要。当然,还有一些现实的考虑,一个人不可能做所有事情,因此合作可以各取所长。最成功的合作应该是研究者相互挑战对方——整合他们的研究方式——从而最终发现他们对生物系统理解的共通之处。

RGG:你一直对区域性或地区性过程(regional processes)如何影响群落的发展感兴趣。这些年你的思路有什么样的变化?

RER我开始的时候对岛屿生物地理学有很大兴趣,尤其受到麦克阿瑟和威尔逊的平衡理论的影响,我一直觉得区域性过程影响了当地生态系统。许多其他生态学家也有类似的看法。但从1960年代一直到1980年代,由于被认为不可以验证甚至不科学,历史性解释(historical explanations)一直不受欢迎。在我最初与George Cox合作的20年后,伴随着系统发生生物地理学和系统发育分析的发展,我重新回到了岛屿生物地理学领域,并且和我的合作者Eldredge Bermingham一起,将物种分布事件置于时间框架下,检验了物种循环假说及其他与时间有关的想法。

RGG你很早的时候就写了Ecology的第一版。那时候为什么写这本书呢?

RER:这本书是个艰巨的任务。19721973年的时候,有67本新的生态学著作出版,这些书大多是对那个时期生态学教科书中种群和进化视角缺失的一种回应。在生态系统生态学方面,(当时)有Eugene Odum的书 [12]——我大学时用的就是这本书。但即便那本书也主要是描述性而非量化的,很少关注生态学中系统的可检验的假说。实际上生态学那个时候正变得更加量化、更加科学、更加以过程为导向,并且很关注适应,也就是进化生态学。

RGG多年来你看到了很多生物地理学领域的重大进展。你认为哪些是主要的理论突破(game-changers,规则改变者)?毫无疑问,(岛屿生物地理学的)平衡理论算是一个。其他的呢?

RER现代系统发育分析当然是过去几十年里的重大进展。将进化分歧置于一个时间框架和进化方向上,使得我们可以推测起源地、主要扩散事件的方向和时间,并且在很多例子中,可以区分隔离分化和长距离扩散。古气候重建能力的增强,以及长的化石序列,也加强了我们解释生命历史和地理分布的经验基础。虽然人们可能会哀叹基础的分类和系统学研究越来越得不到支持(即使它们有助于确保数据质量及理解某些类群的生物地理),物种分布数据量的增加、以及日益增强的数据分析能力,正在改变生物地理学的很多方面。

RGG:近来很多人关注群落系统发育(community phylogenetics)——生态分选、过滤、及生态位模拟。你对这些进展有什么看法?

RER:这类研究很多产,但实际上并没有告诉很多我们过去所不知道的东西。生态位模拟常被用来预测气候变化背景下的物种分布变化,以及引入种是否会扩散。但问题是人们事先并不知道一个引入种在其本土分布区之外是否会扩散。所以什么是那个物种合适的分布模型?那个物种的本土分布在多大程度上由与气候无关的因素决定,而仅仅是反映了与其他物种间关系呢?我们在这些方面做得并不好。并且,除气候之外,其他因素比如土壤和生境结构,也都是很重要的组成部分。所以只有等到我们更好地理解了一个物种的生境到底如何之后,(这类领域)才会有所进展。

RGG:在生态/进化理论背景下,你觉得哪些会成为生物地理学领域令人激动的重要进展?

RER我愿意一直回到威尔逊和他的同辈们。他们觉得重要的是物种的生物地理。而我们现在却为了(某个)地方的生态和生物地理而烦心,我们将地区分解为经纬度、网格,关注一个特定地方的物种编目,而非一个物种出现在哪里。虽然生态位模拟和相关方法用于研究物种分布,生态学家和许多宏生态学家关注于局部的物种集合,而非物种种群如何分布并在更大尺度生境中相互适应。因此我们应该整合起来理解某个物种以及更大尺度上的物种群落是如何运作的,现在是时机了。我觉得应该将物种种群做生态学、进化生物学和生物地理学的基本单位,这是未来生物地理学一个自然的发展方向。

RGG:我们如何才能做到呢?

RER一方面我们应该在研究某些问题时放弃地方或地区导向(place-oriented)的研究思维。岛屿是一类,它们相互独立。这与在南美洲画经纬度网格非常不同,在南美洲应该更多的关注这些大区域内物种的分布,并且发展用于解释不同物种有不同分布样式的假说。已经有了一些相关的研究,但如果想整合一个大区域内的所有物种的分布、进化历史、相互关系,我们有很长的路要走。

RGG:你觉得近来来自比较系统发育和系统发生生物地理分析的想法有多重要?

RER:这些研究模式侧重于种系内的演化,而非群落或地区内的演化。(群落演化)复杂性的增加是一个挑战,即使用一个合适的方式来确定(我们应该关注的)科学问题都是有待解决的事情。实际情况是,物种、以及物种的地理和生态分布的多样性,是随着进化时间而展现出来的。我们是不是要在如此的复杂性层面来研究并真正的理解(生物多样性的演化)?我怀疑我们这样做能够达到预期的目的。因此,我们如何才能将所有这些复杂性、历史、地理、进化适应等整合到一个简单而可操控的研究系统?岛屿有很多好处,因为它们相互独立,但又不是差别那么大。群岛则是很好的模型,因为它们往往促进了物种分化。还不清楚我们是否能够从这类比较简单的系统扩展到更大的尺度,但我们或许应该从这(岛屿系统)开始。

RGG:人们说基因组时代可以很便宜的对任何东西进行测序,从而让我们能回答很多(你刚提到的)问题。

RER:我认为高通量测序可能会使得生命更加让人困惑及具有挑战性。最终我们要开始理解生态系统的所有多样性,以及这一切是如何运转及保持的?我们能从一个小生境的土壤中获取成百上千的CytbCOI基因序列 [13],每一条序列代表一类生物,具有它自己的生态角色、历史和分布。很显然这(基因组手段)是描绘物种多样性和分布的重要一步,但我们如何从这些数据获得新的认识。

RGG:如果这个领域内的研究生想做一些新的与众不同的研究,你会给他们什么建议?

RER我会强调生物学不同领域间建立联系的重要性,但整合和广度对于学生来说是困难的。我们的学术系统在这方面做的并不好,因为各个系常常是分开的,并且学术传统各自封闭。另外精通一个以上的领域往往很难。我觉得对很多事情都有好奇心——不是集邮爱好者的好奇心——给我带来很多好处。我对几乎任何事都有兴趣,所以我涉及了生态和生物地理学领域的很多方面,这使我能够用联系的眼光看问题。这(涉及领域多)确实也使我在某些工作中做的不够深入,但让我更加整合。

RGG:为什么你觉得大众应该关注和支持生物地理学研究?

RER:我会强调经常被提起的科学的社会价值:满足我们渴望理解周围世界的心理需求;为预测全球气候变化的后果、管理具有经济意义和保护意义的物种(种群)、预测病原体的出现和扩散等提供信息。更进一步的说,科学是文化和文明的一个决定方面。并且针对各种各样现象(包括地球上生命的演化和分布)的科学实践,有助于整个社会保持足够的分析能力。我们的成功很大程度上依赖于基于数据获得理性的结论和明智的决定。当然,所有的科学家都在各自的专业内这么做,但生物地理学家非常独特,我们在时间和空间的全球尺度上研究进化和生态过程,并有很好的文化传统。

 

访谈于2011316

by Rosemary G. Gillespie美国加州大学伯克利分校教授,国际生物地理学会下一任主席(2013年起)。webpagehttp://nature.berkeley.edu/~gillespi/Home.html

 

1RH MacArthur, EO Wilson, 1963. An Equilibrium Theory of Insular Zoogeography. Evolution, 17 (4): 373-387.

2美国鸟类学家,1936年发表了《Birds of the West Indies》,该名录之后多次重印。巧合的是他的名字跟007的名字一样。詹姆斯-邦德这个小说中的名字于1954年由Ian Fleming创造。

3可能正因为麦克阿瑟的反对,Ricklefs 直到1970年之后才开始发表有关“物种循环”的论文。(有一篇综述性的文章。RE Ricklefs, E Bermingham, 2002. The concept of the taxon cycle in biogeography. Global Ecology & Biogeography, 11: 353–361.

4关于“taxon cycle”,国内有文献翻译为“类元周期”和“分类单位循环”,虽然字面上与英文单词更接近,但我觉得“物种循环”从意思上更接近。

5RE Ricklefs, 1970. Stage of taxon cycle and distribution of birds on Jamaica, Greater Antilles. Evolution, 24: 475-477.

6现在来推测下,是不是正因为麦克阿瑟当时主要开展生物地理学和群落生态学研究,所以才没有让他的学生来做这方面的工作呢?所谓的导师-学生相斥?

7乔治-哈钦森,美国动物学家,被称为美国湖沼学之父。他对生态位(niche)概念的演化有重要贡献。

8更多的指岛屿物种的分布,由于物种间竞争排斥,不同的物种分布在(群岛)不同的岛屿上,形成交错的分布格局。Jared Diamond1975年提出。

9这些领域属于历史生物地理学的范畴;而岛屿生物地理学传统上认为属于生态生物地理学的范畴。实际上现在大家都认识到历史(进化)过程和生态过程共同决定了物种的分布和演化。(黄晓磊, 乔格侠, 2010. 生物地理学的新认识及其方法在多样性保护中的应用. 动物分类学报, 35: 158-164.

10英国进化生物学家,他有关加拉帕戈斯雀类的工作是自然选择的很好例子。他的工作对于现代综合进化论的发展有重要贡献。

11Peter GrantRosemary Grant夫妇是普林斯顿大学的著名进化生物学家,对达尔文地雀开展了深入的研究。他们因为在种群生物学和物种演化方面的贡献获得2005Balzan Prize2008年达尔文-华莱士奖章、以及2009年京都奖(Kyoto Prize)。

12Eugene Odum,美国著名生态学家,对于生态系统生态学的发展有重要贡献。1953年,他和他的兄弟Howard Odum出版了第一本生态学教科书《Fundamentals of Ecology》,目前该书应该是第五版。此处Ricklefs所指的是Eugene Odum1963年出版的教科书《Ecology》。该书与Ricklefs自己1973年出版的书同名;1963年应该是Ricklefs大学的最后一年。

13主要指DNA条形码技术。

 

This translation is published under permission from Frontiers of Biogeography, with the purpose of sharing the original interview with the chinese-speaking community. The original interview is available at: http://www.biogeography.org/html/fb/FBv03i01.html

  

我之前曾翻译了2009年度华莱士奖得主John C. Avise教授的访谈,见博文:Phylogeography之父John C. Avise访谈


http://blog.sciencenet.cn/blog-111883-534664.html

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