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植物园历史 | 爱丁堡皇家植物园的科学和保护贡献 精选

已有 3375 次阅读 2024-4-16 16:08 |系统分类:观点评述

1. 摘要

爱丁堡皇家植物园 RBGE) 与苏格兰的合作伙伴密切合作,在英国乃至全球取得积极的科学和保护成果。从植物健康到濒危物种,从基因组测序到海草恢复RBGE 开展开创性的科学研究。RBGE 领导并促进了主要的国际研究联盟应对生物多样性监测、污染、野生物种和主要农产品贸易以及可持续生计等全球挑战。我们与合作伙伴合作,指导有关生物多样性和气候的国家和国际政策,帮助确保全球公平获取生物多样性收集和数据,建立植物科学、保护和可持续发展方面的全球能力,最终目标是国内合作伙伴有能力领导自己的计划。

苏格兰为英国的全球科学努力和地位做出了巨大贡献——c.f. 植物学故事 RBGE 顶级生物多样性科学家简介—— 关键优势包括独特的动植物、宝贵的国家收藏以及高度联系的研究和政策。阻碍苏格兰科学进步和影响的挑战包括难以在英格兰和英国媒体的决策者和资助者中保持良好形象。“地平线欧洲”计划成员的长期中断,以及具有挑战性的签证/移民制度,都阻碍了从海外招募熟练的专家级科学家,并减缓了海外合作项目的发展势头。

     英国政府和私营部门可以通过以下方式更好地支持苏格兰科学:确保科学支出在全英范围内公平分配、支持国家收藏的管理和数字化、促进高性能计算设施等基础设施的发展,以及在威斯敏斯特不断支持苏格兰科学。支持建立新的苏格兰联盟和全英范围的财团支持将有助于打破常规模式,打破向同一组织提供重复资金循环,进一步提高其声誉和形象。下面,我们将更详细地讨论苏格兰事务委员会在调查中提出的许多问题。

过去十年苏格兰科学研究发展国际影响力的贡献

    爱丁堡皇家植物园 RBGE) 拥有一支 c. 60 名核心科学家加上 20 名项目合同和 c. 30名国际博士生。我们与 40 多个国家/地区的 合作伙伴组织合作,根据我们的活体和保存收藏建立合作伙伴关系,主要集中在苏格兰、热带南美洲、撒哈拉以南非洲、东南亚、中东、中国和喜马拉雅地区。 我们在过去十年中具有国际影响力和影响力的活动概述如下。

2.1 领导并促进了重要的国际研究联盟

1欧洲生物多样性基因组学 满足使用新的、高效和可扩展的基因组学方法提高欧洲识别、监测和保护生物多样性的能力和能力的迫切需求。这个耗资2000万欧元的 地平线欧洲 计划汇集了欧洲的DNA条形码和基因组测序社区,为国际生命条形码Bioscan Europe)和地球生物组学计划European Reference Genome Atlas开发欧洲中心 RBGE是该项目的联合负责人,DNA条形码流的负责人,并协调通信工作包;

2贸易、发展和环境中心——木材、橡胶、油棕、大豆、纸浆和纸张、可可和咖啡等野生采伐和种植园产品的贸易占热带森林破坏和土地退化的90%以上,威胁着生物多样性和生计。可以利用贸易来推动积极的变革和采取行动应对这些威胁。 UKRI GCRF 计划汇集了来自15个不同国家的50多个组织,帮助实现人类和地球的可持续贸易发展;

3东南亚氮中心 氮污染主要由施用人工肥料提高作物产量造成的,对人类健康和生物多样性构成风险,并导致全球气候变化,南亚是受影响最严重的地区之一。 UKRI GCRF 研究合作伙伴关系旨在促进该地区的转型变革,倡导一种可在全球范围内应用的氮管理战略方法,作为实现多个可持续发展目标的关键一步 ;

4马达加斯加子孙后代的可持续管理——马达加斯加是全球生物多样性热点地区,也是世界上最贫穷的国家之一,在生物多样性和人口方面面临巨大挑战。该DEFRA生物多样性景观基金计划旨在开发一种可持续的景观管理模式,以社区为主导的森林保护、碳储存、粮食安全和增强马达加斯加保护区网络的生计RBGE领导火灾管理工作包;

5DryFlor 与邻近的热带雨林相比,中美洲和南美洲受威胁的季节性干旱热带森林的研究明显不足,但包含大量稀有和特有物种,执行循环等关键功能,并支持许多生计。DryFlor 是一个由研究者和环保主义者组成的网络,旨在提高对这种被遗忘的干燥森林植物的理解并促进其保护;

6全球收藏集团Global Collection Group—— 世界自然历史博物馆和植物标本馆,收藏了几个世纪以来收集的超过10亿生物标本,是保护、气候变化研究、重大疫情防范、粮食安全和生物经济效益的重要但未充分利用的资源。在这次合作中,我们正在对世界自然历史馆藏建立数据库和分布地图绘制,促进其战略协调和可持续利用(见 https://doi.org/10.1126/science.adf6434)。

2.2 引领植物科学和保护园艺的全球研究,解决当代问题

1记录生物多样性 生物多样性保护和可持续利用面临的一个主要挑战是了解存在哪些物种及其出现地点——这些信息是威胁评估、保护区设计的基础,并为监测趋势提供必要的基线数据。我们协调和编写国家和地区植物、清单和在线植物,从我们拥有 300 万个标本的植物标本室向科学家和环保主义者提供生物多样性数据,帮助开发共享和标准化生物多样性收集数据的基础设施。主要示例包括:

1) 世界植物在线 World Flora Online – RBGE共同创立和主办的所有已知植物的在线目录,以实现全球植物保护战略的目标1。作为GSPC唯一按时完成的目标,这个庞大的项目汇集了来自世界各地的专家。RBGE协调其生物分类专家网络,开发软件基础设施,并提供系统发育和生物分类数据;

2) 开发全球数据基础设施,连接自然历史收藏(例如SYNTHESYS+DiSsCo),共享标本数据(例如,https://doi.org/10.3897/biss.5.73697;BOLD),定义国际数据标准,如个人识别码(https://doi.org/10.3897/BDJ.10.e86089以及使用人工智能实现标本工作流程自动化(例如 https://doi.org/10.3897/biss.3.37647;

3) 尼泊尔植物志 Flora of Nepal,由RBGE牵头的全球伙伴关系;

4) 亚马逊植物清单(https://doi.org/10.1073/pnas.1706756114;

2在全球变化迅速加速的时代,长期监测对于了解和预测生物多样性对干扰和天气、气候和碳汇的反应至关重要。我们为全球永久性监测样地网络做出了贡献——其中一些可以追溯到几十年前,相关文章或数据顶级期刊发表或支持其综合分析Nature自然https://doi.org/10.1038/srep39102;https://doi.org/10.1038/s41586-020-2035-0)、《Nature Climate Change自然气候变化https://doi.org/10.1038/s41558-023-01776-4)、《Science科学https://doi.org/10.1126/science.aaw7578)、《 PNAS 美国国家科学院院刊https://doi.org/10.1073/pnas.2003169118)和《Biological Conservation 生物保护https://doi.org/10.1016/j.biocon.2020.108849)。我们与全球合作伙伴合作制定了一项明确的协议,将永久性样地的使用范围从热带雨林扩展到同样受到威胁和广泛的热带干旱森林生态系统(https://doi.org/10.1002/ppp3.10112;

3维护全球粮食安全取决于分类学、基因组学和生物安全数据的进步。我们正在迅速成为具有重要经济价值的茄属(马铃薯、番茄、茄子、黑夜茄)唯一的全球分类中心,包括支持创造新杂交作物的基因组工作(https://doi.org/10.1016/j.cell.2023.04.008)

4新出现的害虫和病原体对农业、林业和自然环境的威胁日益严重。我们是植物园生物安全(英国第一个获得植物健康认证的公共植物园)和植物健康领域的全球领导者,是苏格兰园艺和自然环境植物健康专业技术中心的领导者,是国际植物哨兵网络(International Plant Sentinel Network)的成员,负责识别新出现的病虫害和病原体,也是在重引进计划中使用严格植物健康措施的先驱,以保护稀有和受威胁物种的栽培种群和野生种群;

5砍伐森林继续威胁生物多样性,加速气候破坏,种植园农业是主要原因。我们率先使用高分辨率遥感方法量化全球森林损失和退化情况,为政策、立法、监测和认证计划提供信息。特别是,我们的工作大大提高了对橡胶种植园造成的森林损失量的估算(《自然》,出版中),直接导致橡胶被纳入2023 年欧盟《关于在欧盟市场上提供以及从欧盟出口与森林砍伐和退化有关的某些商品和产品的条例》。我们与森林管理委员会(Forest Stewardship Council)和全球可持续天然橡胶平台(Global Platform for Sustainable Natural Rubber)等合作伙伴合作,帮助确保监测和认证计划稳健而有意义,不会对小农生计造成不利影响;

6在物种和生态系统层面对全球变化进行有效的生物监测,包括监测恢复计划的进展,有赖于高效的物种鉴定。我们与加拿大、中国和更广泛的国际生命条形码联盟的合作伙伴合作,牵头开发基于 DNA 的识别方法(DNA 条形码)。这包括确定一组标准条形码位点(如https://doi.org/10.1073/pnas.0905845106,开发和改进植物条形码的提取、测序和分析方法(如https://doi.org/10.1007/978-1-61779-591-6_11; https://doi.org/10.1098/rstb.2015. .0338),开创从博物馆和标本馆馆藏中提取 DNA 并对其进行测序的方法--利用一个巨大的、全球性的、尚未开发的空间和时间生物多样性数据源(例如,基因组撇https://doi.org/10.1186/s13007-018-0300-0以及使用混合诱饵捕获降解 DNAhttps://doi.org/10.12705/655.9,最终为开发全面的条形码参考文献库做出贡献,所有新样本都可以与之进行比较;

7对传粉昆虫、淡水生物和入侵的非本地海洋物种等关键群落进行准确的生物监测,对于跟踪负面趋势和评估恢复计划的进展至关重要。我们开发了 代谢条形码 方法,对这些肉眼通常无法看到的生物群落进行测序,并通过粪便样本对受威胁动物物种(如中国的大熊猫和沙特阿拉伯重新引入的食草动物)的每日食物进行分析;

8全基因组测序在评估生物对威胁的脆弱性和对不断变化条件的适应性方面的作用越来越大。作为世界领先的 达尔文生命之树Darwin Tree of Life计划中的一个基因组获取实验室,我们帮助提供关键的概念验证,证明在一个国家的整个动植物群中进行全基因组测序的可实现性和实用性(迄今已测序 1000 个基因组,占英国和爱尔兰真核生物物种的 1/7),包括组装和注释英国最大的基因组--白果槲寄生Viscum album,约 90 Gb,比人类基因组大 30 倍);

9世界上一半的热带栖息地由季节性干旱森林、热带稀树草原和草原组成,尽管它们对生物多样性、土壤内含碳和生计具有重要意义,而且容易受到全球环境变化的影响https://doi.org/10.1016/j.cub.2018.03.014,但在保护热带雨林时却常常被忽视,甚至被当作大规模植树计划的潜在地点。我们是研究热带干燥林和热带稀树草原的领先中心,包括塞拉多 (如https://doi.org/10.1007/s10531-019-01819-3, https://doi.org/10.1007/s10531-018-1589-8、季节性干燥的新热带森林(如https://doi.org/10.1126/science.aaf5080)、热带稀树草原和草原https://doi.org/10.1098/rspb.2020.0598)以及植被类型之间的过渡(如https://doi.org/10.3389/fevo.2018.00104; https://doi.org/10.1111/gcb.13409),重点是与国内合作伙伴合作,支持循证保护和恢复https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2023.162600; https://doi.org/10.1098/rstb.2021.0075)。特别是,我们参与了越来越多的关于以自然为基础的解决方案的讨论,包括在草原等目前未造林的土地上大规模植树计划的益处和风险https://doi.org/10.1016/j.tree.2019.08.003; https://doi.org/10.1126/science.aay7976,并支持以证据为基础的土地管理实践和政策,以解决日益严重的火灾 (例如,https://doi.org/10.1073/pnas.1211466110;https://doi.org/10.1111/1365-2664.12559;https://doi.org/10.1126/science.1247355

10瞬息万变的世界中,受威胁物种的保护和恢复越来越依赖于基因数据,以确保适应现有条件和适应未来威胁。我们利用遗传多样性评估野生物种保护全球领(合著了苏格兰2020 年爱知目标生物多样性进展: 保护遗传多样性--制定解决爱知生物多样性目标 13 国家方法》,其中包括野生物种在苏格兰制定,但旨在全球实施);指定基因保护单位(GCUsBeinn Eighe 是英国第一个基因保护单位,指定用于苏格兰松树); 使用 安全地点和保护篱来保护稀有和受威胁物种特别是针叶树的遗传多样性的迁地收集;指导稀有和受威胁物种安全、成功的恢复/迁移/再引入计划,包括基于自然的景观解决方案,如恢复海草草甸。我们共同编辑了最全面的全球保护迁移指南https://www.nhbs.com/conservation-translocations-book

11我们是全球植物园网络的成员,这些网络组成了重要的保护联盟,如国际针叶树保护计划和全球杜鹃花保护联盟。

12通过从基因到生态系统的证据来指导国际保护政策和实践,包括:We guide international conservation policy and practice with evidence at levels from genes to ecosystems, including:

13通过评估世界自然保护联盟濒危物种红色名录的物种灭绝风险,支持保护优先次序,包括共同领导世界自然保护联盟南南合作地衣专家组、针叶树专家组和树木专家组成员以及针叶树红色名录管理局的协调;

14通过确定重要植物区(IPA,指导国家和国际规划和保护区战略,特别是在中东地区,已经确定了 100 多个 IPA 并将其纳入国家发展计划;

15通过促进《自然保护联盟全球生态系统类型学》的开展,促进知识转移,以采取有针对性的行动并监测《昆明-蒙特利尔全球生物多样性框架》(https://doi.org/10.1038/s41586-022-05318-4)各项目标的进展情况

16 NatureScot 合作,通过在格拉斯哥举行的 UNFCCC COP26 展台,提高政策制定者对基于自然的气候解决方案的认识;Working with NatureScot to raise awareness of nature-based climate solutions among policymakers via our stand at UNFCCC COP26 in Glasgow;

17通过科技咨询机构科学伙伴联合会,定期向联合国《生物多样性公约》和《全球植物保护战略》提供科学证据和专门知识。Regularly feeding scientific evidence and expertise into the UN CBD and GSPC via the Consortium of Scientific Partners to the SBSTTA.

2.3 在全球范围内倡导公平获取生物多样性收藏和数据

1对我们自己和其他植物园保存的收藏进行数字化、转录和开放式获取,包括协助制定人工成像方法,在全球多数国家(如加德满都国家标本馆)开展培训和提供设备;

2编辑和出版两份钻石级同行评审期刊: 爱丁堡植物学杂志 Edinburgh Journal of Botany Sibbaldia 植物园园艺国际期刊 Sibbaldia: International Journal of Botanic Garden Horticulture,并共同开发了一个世界领先的国家信息库和门户网站: 苏格兰研究 Research Scotland

3开发、主持和维护开放式资源中心,提供世界上一些最大和最具经济重要性的植物科属的生物多样性信息,包括秋海棠科(Begonia)、双子叶植物科(Dipterocarpaceae)、苦苣苔科(Gesneriaceae)、山榄科(Sapotaceae)、茄科(Solanaceae)和科(Zingiberaceae);

4引领植物园近期的种族公正和非殖民化行动(参见https://doi.org/10.1038/d41586-022-03797-z,例如记录和宣传植物收藏方面不为人知的历史,承认被遗忘的土著收藏家和艺术家的作用(例如在印度 https://www.rbge.org.uk/science-and-conservation/library-and-archives/library-collections/image-collection/indian-collections/; https://www.rbge.org.uk/whats-on/climate-house-presents/connecting-histories/。另请参见种族公正工作组的报告。

2.4 建设植物科学、保护和可持续发展的全球能力,包括We build global capacity for plant science, conservation and sustainability, including:

1在尼泊尔开展了一项为期二十年的合作计划,该计划建立在与该国两个世纪的联系基础之上,为花卉清查、珍稀、具有重要经济价值和非本地入侵植物物种的鉴定以及支持当地生计的社区森林管理和农林业提供培训和能力建设。该计划得到了环境、能源和农业部达尔文倡议的大力支持,包括主要项目和有针对性的达尔文研究金。目前,大部分工作由我们的合作伙伴尼泊尔森林行动(ForestAction Nepal)领导,这充分证明了我们的能力和实力;

2支持保护塔吉克斯坦宝贵的传统果树(受到不可持续的欧洲栽培品种种植的威胁),增加当地农民的收入,并通过对当地人和库洛博植物园工作人员进行繁殖和栽培各方面的培训,改善当地产品的供应;

3通过我们的实用园艺证书(CPH),使墨西哥 Francisco Javier Clavijero 植物园的工作人员和学生掌握收集馆藏管理、园艺和树木栽培方面的技能。其中许多人还接受了 CPH 培训师的培训,从而提高了工作保障和员工士气,并确保了园艺场的收入来源。这项工作得到了 INECOL 的支持;

4与中国植物园联盟合作,向全国各地植物园的工作人员提供 CPH

5每年为 20-30 名国际学生开设硕士课程--植物的生物多样性和分类学,其中许多人将在自己的国家从事植物学、保护和园艺工作;

有关爱丁堡皇家植物园科学影响的更多信息,请参阅我们的五年影响报告

3. 苏格兰科学界面临的机遇和挑战的范围和性质

机遇 Opportunities

    苏格兰的动植物包含英国和全球生物多样性的独特元素,对其进行保护和监测非常重要,包括具有支持气候适应和适应新出现的病虫害的潜基因型,以及提供气候扰动和污染的敏感晴雨表(预警系统)。

    苏格兰的研究界,包括苏格兰农业研究和培训中心(SEFARI)旗下的主要研究机构、大学以及自然苏格兰地区(NatureScot)、苏格兰农业研究和培训中心(SAMS)、苏格兰农业科学院(SASA)等机构,在应对当今世界所面临的多学科重大挑战方面有着紧密的联系,有能力提供大规模的循证解决方案。苏格兰的机构与世界其他地方的机构建立了密切的关系,以支持大型合作联盟计划;通过苏格兰科学顾问团队、NatureScot 等实施机构和其他机构与政策制定者建立了牢固、开放和积极的联系,并与公务员和部长团队建立了直接关系,所有这些都使科学与政策高度相关。英国重新加入 地平线欧洲 计划进一步扩大了国际财团的机会,而在此之前,这种机会一直受到很大限制。

    苏格兰拥有宝贵而独特的国家收藏,包括博物馆、植物园、标本馆和其他机构收藏的数以百万计的标本,代表了几个世纪以来的收集工作,并提供了独特的时间、空间和文化数据来源。对这些标本进行整理和数字化,确保其可访问性,这对英国及其他国家的研究人员都有好处。

挑战 Challenges

   苏格兰与伦敦之间的物理和政治距离在决策者和资助者心目中保持苏格兰研究的形象带来了挑战。

   全英国的媒体都偏向于报道英国科研机构(尤其是伦敦/牛津剑桥大学)和苏格兰罗素集团大学(即爱丁堡大学和格拉斯哥大学)取得的科学进步,从而降低了苏格兰其他科研机构的知名度,资金和人员吸引等方面造成了潜在的连锁反应。

   英国现行的签证/移民制度(针对欧盟和非欧盟公民)阻碍了对海外学生、博士后和工作人员的吸引和招聘,也未能为在职的现有海外工作人员提供支持。

   欧洲 地平线计划英国成员资格的中断对研究势头产生了负面影响,阻碍了我们在最急需解决生物多样性和气候变化等地球紧急状况时开展工作,现在需要努力克服这一挑战。

4. 英国政府和私营部门应采取哪些措施来支持苏格兰的研发工作

    我们认为重要的领域包括:

确保英国科学支出的公平分配,承认苏格兰现有的卓越科学成就,支持苏格兰机构获取全英国范围内的所有资源,以应对全英国和全球挑战;

为国家确保博物馆、标本馆、植物园、图书馆、动物园等的实物馆藏,并扩大科学和文化遗产馆藏的数字化规模,使其可用于英国及其他国家的研究;

在英国议会和政府中持续宣传苏格兰的科学能力和影响力,以应对议员和公务员的快速更替。

5. 联合王国研究院在多大程度上满足了苏格兰研发界的需求?

    我们赞赏英国皇家研究院在地区化和多样化方面取得的进展,注意到持续关注以确保资助中的地域偏见不会使苏格兰研究机构处于不利地位的重要性。

6. 对最近成立的高级研究和发明署(ARIA)有何评价?

     我们欢迎 ARIA 将重点放在长期解决方案上,尽管我们注意到 ARIA 的董事中存在严重的英格兰南部偏见(首页介绍的八位董事中有五位来自伦敦/牛津剑桥)。

7. “地平线欧洲谈判的延迟对苏格兰的研发环境有何影响?

    至少在两个领域产生了重大影响:

由于英国是否加入的不确定性,苏格兰科学家无法参与 地平线 征集项目的联合体规划,从而削弱了苏格兰的研究势头,如果没有实质性投资,这种势头将很难恢复,这给科学家和资助者都带来了解决这一问题的压力;

这与签证/移民问题以及欧洲研究人员对在一个没有明确的国际研究合作机制的国家寻求就业的普遍谨慎结合在一起--在此期间,我们看到来自欧洲大陆的工作申请大幅减少。

8. 任何其他意见

     我们注意到,苏格兰科研机构面临的普遍挑战在于如何在苏格兰和英国政府中保持足够的知名度和形象。



https://blog.sciencenet.cn/blog-38998-1429951.html

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