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生物分类学科思考 精选

已有 12700 次阅读 2022-5-23 10:14 |个人分类:学术观点|系统分类:观点评述

生物分类学科思考

中国科学院动物研究所,朱朝东、罗阿蓉、Michael Orr、陈付强、白明、葛斯琴、陈军

中国科学院植物研究所,鲁丽敏、王强、孔宏智

中国科学院微生物研究所,魏鑫丽、蔡磊

中国科学院昆明动物研究所,车静、蒋学龙

中国科学院昆明植物研究所,高连明、任宗昕

中国科学院水生生物研究所,缪炜

中国科学院成都生物研究所,李家堂、江建平

中国科学院华南植物园,罗世孝

中国科学院南海海洋研究所,林强

中国科学院海洋研究所,沙忠利

中国科学院南京地质古生物研究所,蔡晨阳

中国科学院东北地理与农业生态研究所,刘冬、吴东辉

中国科学院西双版纳热带植物园,彭艳琼、苏涛

北京市农林科学院,魏书军

浙江大学,唐璞

首都师范大学,高太平、张爱兵

中国农业大学,刘星月、李虎、周欣

南开大学,薛怀君、叶瑱

西北农林科技大学,张雅林、戴武,魏琮,黄敏,秦道正,袁向群,杨兆富,薛清泉

南京农业大学,张峰

中山大学,庞虹、谢强、刘阳

河北大学,张锋、杨玉霞、潘昭

吉林大学,王军

福建农林大学,黄晓磊

华南农业大学,刘经贤

南京师范大学,周长发

陕西师范大学,邵晨、马丽滨、魏朝明

湖南师范大学,彭贤锦

华南师范大学,栾云霞

上海师范大学,殷子为

贵州大学,金道超,陈祥盛,戴仁怀,杨茂发,邢济春,罗昌庆,徐思远,严斌、乙天慈

西南大学,张志升

新疆大学,胡红英、朱丽得孜·艾山、李勤


5月22日是国际生物多样性日。联合国《生物多样性公约》缔约方第15次大会(COP15)的第一阶段会议于去年10月在中国昆明举行。COP15的主题是“生态文明:共建地球生命共同体”;生态文明理念涵盖“以生态文明建设为引领,协调人与自然关系”、“以绿色转型为驱动,助力全球可持续发展”、“以人民福祉为中心,促进社会公平正义”。生物多样性和生态安全问题的重要性,怎么强调都不为过。

保护生物多样性是我国的国策,生物分类学在其中发挥着重要作用。中国科学网邀请到了中科院院士庄文颖、洪德元、朱敏,通过视频方式谈谈他们心目中的分类学。另外,前辈们还和生物分类学领域的多位专家,共同发表了署名倡议,呼吁正确认识生物分类学的价值,给予这门基础学科应有的重视和支持。

我们作为中青年生物分类学工作者,在感念前辈的关心和支持的同时,也结合以往的交流、讨论,共同形成了一些想法,从四个方面提出来形成本篇文字,以为呼应。欢迎各位专家指正。


分类学发现、描述、命名和识别物种,分类学家划分的物种已经成为数百年来生物学研究的核心单元。经典分类学已经为人类认识各类生物构建了基本框架,是人类探索和认知生物多样性的根基,是生物学各个分支学科的基础。它伴随人类生产生活和科学技术发展,分类学自身一直与时俱进,在生命科学理论与技术飞速发展的今天,逐步完善成为一门现代学科。

前沿与需求

首先,地球生物多样性是人类赖以生存和发展的重要基础,全面揭示现代乃至整个地球演化史的生物多样性本底信息及演化动态需要快速准确地鉴定生物物种,海量物种及多样性信息的存储和提取有待实现,目前人类对全球物种多样性的认知仍存在较大空白,大量物种有待发现和定名,分类系统需要完善修订,而这一任务唯有通过分类学研究才能得以实现。

第二,分类学是系统学的重要组成部分,是理解生命起源演化奥秘、构建生命之树的钥匙,通过对纷繁复杂的生物物种及各级分类单元建立分类系统和演化关系,进而揭示形态、行为、地理分布等方面的格局与成因,将回答包括人类在内的生物物种从何而来、去往何处的基本科学问题,有助于加深人类对生物从基因、表型到功能各个层次适应性的认识和理解。

第三,分类学关乎生物产业(如农业、林业等)可持续发展、生物安全等与人类切身相关的领域。无法鉴定和认知生物,会影响人类对生物多样性的理解,以科学为基础的分类学是全球生物多样性保护与资源利用的必要条件;准确发现和鉴别新增的入侵物种,有助于消除农、林业的潜在重大生物隐患;在全球气候变化的背景下,缺乏分类学支撑,将无法准确预测物种的分布和动态变化。在生物多样性丧失日益严重、生物安全问题日益凸显的时代,分类学具有重要的应用价值,准确评估生物样性动态变化并提出有针对性的科学保护预案,快速鉴定有害生物及入侵物种,都需要分类学提供合理的解决方案。此外,在分类学研究基础上,对于生物功能性状的深入挖掘与利用,与其他学科进行融合与交叉,具有重要的仿生应用前景。在这个角度上来看,分类学不仅增加了我们对自然的认知,同时也为提高人类的生活品质提供新的解题思路。

第四、分类学是认知生物多样性和生态服务功能的基础。人类活动所带来的全球性问题,包括全球气候变化和生物多样性丧失,往往交织在一起、相互影响。比如,在全球气候变化背景下,有害生物加速扩散,并且发生模式越来越复杂;传粉昆虫等功能生物类群多样性下降,在生态系统中造成级联效应。这使人类面临自己造成的前所未有的生存危机,但我们却几乎不知道失去了哪些物种。除了旗舰物种或明星物种,我们甚至不了解我们同时保护了什么物种。成千上万的无脊椎动物,甚至还有一些脊椎动物仍未被描述就濒临灭绝,或已灭绝。尽管有的被描记,但更多物种仍未被分类学家发现。这些生物所能提供的生态系统服务功能,包括分解、固碳、授粉、害虫控制、药用或其它产品服务等,也伴随物种的绝灭成为未解之谜。如果我们无法确定参与这些服务的物种并辨别它们的贡献,那么我们将很难制定科学有效的保护对策。

因此,分类学是我们认识自然并与之和谐共存的基础,其重要性不言而喻。

挑战与机遇

中国是世界上生物多样性最丰富的国家之一,但我国分类学在20世纪初才开始起步。中国生物不仅物种丰富,而且拥有许多珍稀濒危和特有种,在种质资源保存和进化系统中方面具有重要意义。每年有大量新物种被发现,同时已发现物种的整理和归类工作仍然在不断推进。这些基础数据是我国生物多样性研究的基石。因此,中国的分类学相比西方发达国家尚有更大的发展空间。

分类学发展面对的挑战和困境不仅仅是中国分类学所面对的问题,而是具有全球性的普遍问题。分类学价值正日益被低估,几乎没有足量资金和长期职位可以吸引优秀的青年人才。1950年以来,世界专业分类学家和业余分类学家都提出了应对队伍长期下降的建议。中国以影响因子为导向的评价体系,加剧了这一个下降趋势。“国家培养的分类学研究生80%以上未能从事本学科研究,生物分类学人才严重流失、人才梯队难以维系。”洪德元和庄文颖院士等一批分类学专家呼吁:“分类学者成濒危物种 抢救生物分类学刻不容缓”。为扭转生物多样性丧失曲线,中国需要敢于建立新的学科评价体系,率先提出扭转生物分类学者濒危趋势的方案。

中国的分类学发展明显晚于欧美等西方国家,我国分布的大量物种早期均由外国学者发现并命名,许多定名标本散布在其它国家不同的标本馆或私人收藏,对后续我国学者开展相关类群分类学研究造成了不同程度的阻碍。中国研究人员可能需要足够的资金预算才能访问多个博物馆,以便查看单个研究人员保藏在一个国家或地区,包括华盛顿特区和纽约市等生活成本昂贵地区的模式标本。

经过90多年的积累,中国分类学已经发展到可以冲击世界顶级水平的时期。但是,近一段时间以来,我国分类学发展受制于当前严苛的学科评价体系以及决策者相对较低的认可度,从而导致分类学者无法获得与从事分类学研究所做贡献等值的评价,在求职、晋升、研究经费申请等方面面临与其他领域学者相比更大的困难,相当多的青年分类学者被迫放弃自身分类学研究专长而改变研究方向,导致分类学人才严重流失,人才梯队难以维系的局面。分类学是经验学科,需要长期的积累,研究的时间越长对类群的认识越深刻。培养一名专业的分类学人才需要比其它新兴学科更长的时间。随着一批杰出的分类学家退休,拥有真正可持续职位的分类学家可能剩余得太少,无法培训下一代进行这项重要工作的专业分类学人才。新一代青年学者,在职业发展中很难看到发表高影响因子期刊论文的希望,不断远离分类学。处于濒危动态中的生物分类学工作者,如何才能能够静心安坐冷板凳,继续冲击学科高峰,产生引领性的成果?这值得我们深思和警惕。

挑战当前,青年分类学者同样面临机遇:

第一,中国经过90多年的学科发展,已经建立国际水平的分类学框架和能力。新的一百年同样让我们满怀憧憬;

第二,中国物种本底依然不清,很多门类缺乏分类学研究;

第三,野生疫源疫病和入侵生物防控,对野生生物分类提出了重大需求。农林牧草业提质增量,同样对关键功能生物分类提出了新的需求:加强生活史等基础生物学研究。各个行业专家也希望分类学能够发表专业杂志的同时,能够提供生态图鉴等更容易接受的成果;

第四,国家要加大生物多样性保护力度,提升以国家公园为主体的自然保护地比例。但要保护什么?在哪里保护?分类学工作者拥有基础的物种和分布信息,可以支撑科学评估、规划和决策;

第五,大数据、深度学习和智能AI等,不断应用于青年学者生活和工作的各个方面,必将促进分类学的发展;

第六,周边国家和一带一路大部分地区,分类学知识和能力薄弱。中国学者可以分类学为抓手,推进以我为主的联盟,谋求共同发展。


拓展与提升

从根本上理解区域性物种组成及其种群发展过程,并将其置于复杂的生态系统中去研究,才能回答生物多样性科学的前沿科学问题,支撑资源安全、生物安全、生态安全等国家需求。基于生物分类的物种组成本底若不清楚,则无法支撑应对有害生物发生越来越突然和复杂状况的能力。应加强并支持长期的、标准化的、不同生物类群的多样性监测工作。生态系统功能稳定的实质是物种间关系,因此也应拓展传统生物分类的内涵,应加强物种间关系方面的研究。应扩大并稳定一批生物系统分类专门人才,发展基于多技术手段、多数据类型、更经得起科学方法检验的整合分类学。

首先分类学研究者应加强自身对学科发展动态的清晰认识,全方位提升自身研究思路和水平。目前分类学工作者已经在不断尝试引入新思路和新技术,但大部分仍然沿用200年来的传统方式开展工作并呈现进展。因此,分类学会被一些实验学科工作者视为过时的学科。我们需要在传统分类研究的基础上,拓展传统生物分类的内涵,不拘泥于特定类群,加强物种间关系方面的研究;注重应用生态学、基因组学、古生物学、信息科学、机器学习和人工智能等理论和方法,发展基于多技术手段、多数据类型,努力开拓进取成为整合分类学研究者。

第二,分类学科工作者要积极参与学科规划工作,努力改变评价体系,降低综合性杂志对包括分类学在内的多学科导向性作用。推动学科分类评价,以事定岗,以岗定人。通过筛选,保留一支研究水平达到国际一流水平的中国综合形态分类学队伍,给予稳定支持。分类学者需要认真思考“想干什么”、“能干什么”和“该干什么”,在不同的发展阶段平衡好自己的学科兴趣和国家需求。协助决策者制定促进分类学良性发展的稳定支持政策和方案,引领广大分类学者参与国家基础资源调查、生物多样性评估、生物志书编研等国家重大项目,切实发挥分类学研究独特的价值。

第三,加强分类学者之间及与其他学科同行的交流合作,通过学术会议、培训班等各种形式促进研究成果的交流,研究思路的碰撞,凝练新的研究构想,实现分类学基础研究的提升与学科交叉。分类学的发展不是靠一个人两个人就可以实现的,需要的是众多的分类学学者们共同努力、共同奋斗。创新生物分类技术、方法发展分类学,并进而产生新的学科理论,是学科发展到一定程度后的必然趋势。高水平成果可以让分类学的发展更上一层楼。同时,设计鼓励青年分类学人才的培养计划和项目方案,加强下一代传统分类学者人才队伍的建设。

第四、通过高分辨率成像技术、虚拟分类实验室(VTL)等措施,建立整合分类学等新思路,加快分类协作并提升在线产出比率。从模式标本的数字化和在线访问开始,开展能力建设,以使分类学者能够尽最大可能在全球范围内开展合作。通过涉及培训和标本交换的互利合作伙伴关系,推动建设中国及周边国家分类学联盟。中国可以成为核心国家之一,协作发现鉴别特征、描述类群并撰写稿件。

第五、已开展过深入研究的类群,应该面向学科前沿传承坚守,努力做到世界一流;结合国家生物多样性保护战略,甄别出一批亟待开展分类学研究的重要类群和区域,牵引自然保护地本底调查工作;同时,结合其它学科的需求,如农业、林草业、生态学、保护生物学等,主动寻求合作机遇,提供从分类到评估的一揽子解决方案。同时,学者之间在标本、数据等方面遵循一定的原则互通有无,面向国家需求和学科发展等推进资源共享。今年5月22日,中国科学院生物多样性委员会在线发布《中国生物物种名录》2022版。该生物物种名录回答了“中国物种多样性有什么”的问题,也是分类学工作者十五年来资源共享,在协同创新方面取得的新进展。

第六、坚守分类学科,讲好生物多样性的故事。分类学者长期开展野外工作,在大自然探索未知的奥秘,拥有不寻常的经历和人生体验。每一个新物种的发现,都是对长期进化适应历史的科学感悟。我们在分类学框架内记述这些美丽精灵的同时,可以把发现过程、科学感悟和精妙之处,以大众能够理解的方式分享出去。

第七、坚守学科经典期刊,不断提升期刊影响力。比如动物分类学方面,可以考虑以Zoological Systematics为主要目标杂志,坚持分类修订等基础工作的同事,拓展分类与进化生物学、生态学和保护生物学等其它学科分支的结合。同时,鼓励青年一代在新概念、新理论、新方法、新数据等方面加强学术讨论、合作交流,真正形成生物分类学新的学科阵地。

期待与展望

发展整合分类学的思想,即利用新的、不同学科的证据来鉴别和认识物种,是分类学革命的核心。其中使用人工智能图像识别技术和现代机器学习可以识别并优化昆虫等物种丰富类群的自动分类。这样,可以鼓励发展新技术驱动的整合分类学框架,以确保未来的方法保持传统分类学基础上的最佳实践和严谨性。新一代分类学工作者只有引领不断变化的潮流,才能作出引领学科发展的创新研究工作。

分类学者有责任和义务,面向决策者加大呼吁分类学的重要意义,提高分类学科普,提升科研管理者和青年学生对分类学的认知。分类学一定程度上接近哲学范畴,是改变人类认知的学科,努力让管理部门了解、理解并重视这个学科, 让从业人员获得自豪感。

学界要对分类学的新方向、新范式、新模式探索保持宽容,应该鼓励一些新的探索,并允许失败。希望未来能够结合国家需求,重塑分类学新的内涵和外延,从而使分类学从业人员能获得与其他学科同样的发展空间。学界要更多支持国内分类学期刊,逐步把优秀论文发表在自己的学科阵地上,形成良性循环。各级单位应该回归学术标准,更多鼓励同行评议,根据岗位职责分类评价。

希望中国生物分类学能面向学科前沿和国家需求,建立更高平台,吸引并培养新一代优秀分类学青年人才,在学科理论和方法方面有所突破和创新,引领国际分类学科发展,为2020后生物多样性保护中国方案提供学科支撑。




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