关于入坑植物分类学的几个小问题 Q&A

摘要

野外遇到不认识的植物如何处理?拍照去询问别人或者自己查植物志,植物志如何查?这种情况下要记录哪些有用信息,要如何拍照,如何保存,是否需要采集标本?新物种要如何发现,他们是怎么被鉴定为新种的,又如何知道还未发表过?

题图
 (文/ArtemisiaLiu)

​​​这是去年春天对研究生院学弟学妹们提出的几个问题作的回答,略作修改之后,贴上来与大家分享。

今天上午有一个小插曲,我在多识植物百科的QQ群里发了一张老标本的采集签,求大家帮忙辨识其中的字迹极为潦草的采集地(一个西藏的县名),经过群策群力,终于解决问题,原来是“更张县”,后归入林芝县,改名为“更张乡”。师妹@这个布瓜有点冷 感叹道“原来做分类不仅要懂拉法德俄日……语,还要懂书法”,@水杉之子 马金双老师评论“上至天文气象,下至历史地理,古今中外,无所不在!”,@刘夙 随后说“所以,不要以为到处拍了点照片认出来在网上一发是分类学。分类学要难得多。” 我随即想起去年春天的时候,曾经给研究生院的学弟学妹们提出的一些分类学问题作过粗浅的回答,现贴上来与大家分享,作为有志于植物分类学研究的朋友入坑此行的Q&A。

以下纯属个人观点,仅供批判性参考。

Q1: 野外遇到不认识的植物如何处理?拍照去询问别人或者自己查植物志,植物志如何查?这种情况下要记录哪些有用信息,要如何拍照,如何保存,是否需要采集标本?新物种要如何发现,他们是怎么被鉴定为新种的,又如何知道还未发表过?

遇到不认识的植物,首要的建议是采标本回来查,如果不能采标本,就拍照,依据不同类群,拍摄的部位也有所不同。花侧面、叶背面、枝条、芽等处的特征,往往是查检索表的重要特征,如果拍照部位不全面,仅凭几张照片很难鉴定。但如果对某个类群的特征掌握多了,拍照时就知道应该拍它的什么部位。经过不断积累,在野外遇到不认识的植物时,就能越来越轻松地将其限定到某个科属、或者某几个科属,这个积累的过程没有捷径(也见Q8的回答)。

 尽管现在网络资源和信息都有很多,五花八门的照片充斥各大网站,很多人觉得只要上网对一下图片就能鉴定了,但如果你是分类学的研究生,我仍然强烈建议采标本,多少张照片也不可能代替一份标本的价值。看照片认植物是外行、爱好者的行为。

 另外,采标本时,不要以为自己所做的事情是所谓的滥采滥挖、破坏生态等罪恶的事情,那是某些极端环保主义份子的偏激观点;除了比较珍稀、濒危的种类应避免采集外,在野外采集少量普通的植物标本根本不会对环境和物种造成坏的影响,这也是学术研究的正常过程和手段。花开堪折直须折,莫待无花空折枝。

 新物种可以在研究标本时发现,也可以在野外调查中发现,当作者认为一个物种(或一份标本所代表的物种)与所有该属内已知物种都不相同时,就可以立为新种进行发表。在确认为新种之前,要对该属内所有物种的信息有所了解,在最大可能的条件下查阅那些已有物种的资料和模式标本,如果该属较大,则要尽可能地获知该属在某一地区所有种类的资料。当然,是新种与否,也跟作者个人观点有关。有人认为是新种,有人则认为是某个广布种的变异。此处省略一千字,我持中立观点,仁者见仁,智者见智。

Q2: 就像紫草科升级成目,亚科升级为科;唇形目独立出来的很多科,例如泡桐科、母草科、通泉草科;广义的锦葵科和忍冬科。它们的划分有什么依据和标准,基于什么准则或原理。

APG系统对目、科等类群的划分处理,依据是分支分类学的单系原则,标准是尽量合并小科。

很多目、科的划分都是人为性很强的(也见Q4的回答)。广义紫草科在之前的研究中是系统位置不确定的一个群,尽管有证据表明它与唇形目可能为姊妹群,但是支持率不高,所以它自己单独作一个目比较合适。泡桐科、母草科、通泉草科这些由于分支分类学的单系性原则,必须独立为科,而不宜与其它科合并。广义的锦葵科如果按单系原则划分,则要分出9-10个小科,APG系统是以合并小科为原则的,所以就合并椴科、木棉科、梧桐科成为一个广义锦葵科。忍冬科同样,若按单系原则划分,也要分出7-8个小科,所以干脆合并川续断科、败酱科等(同时排除荚蒾属和接骨木属),成为广义的忍冬科。

当然,以上所有目、科的处理都是人为划分的,或者说按照分支分类学的单系原则和尽量合并小科的标准,又掺杂了APG小组成员的个人观点来划分的。但纵观APG系统来看,也有很多地方不依照此标准,而是为了照顾传统,保持传统概念的科范畴(也见Q4的回答),也有少数是纯粹人为的划分,可以说是APG的败笔。

Q3: 根据形态、解剖、化学等特征进行分类和分子系统的分类的关系,按照哪个标准来?为何要相信并选择分子,分子和形态的冲突需要如何看?

形态、解剖、化学、分子等各种性状都是分类学的证据,要按照哪个标准就看个人观点了。相对来说,分子系统学的原理和算法更加客观,现在多数学者选择相信分子结果。

在大多数情况下,分子和形态的结果是一致的,当有冲突时,要有理性的判断,有时候可能是形态认识偏差,有时候可能是取样错误或分子片断的分辨率不够。

现在流行的APG系统,看似与基于形态的传统分类系统相差很大,但实际上绝大多数结果是一致的,有很多传统系统的部分结果都显示了与APG系统的一致性。比如Cronquist把杨柳科放在五桠果亚纲,并认为是由刺篱木科Flacourtiaceae的类群演化而来,后来的分子结果显示,杨柳科Salicaceae与Flacourtiaceae的70%类群聚在一起,按优先权,后者成了前者的异名。Takhtajan把绣球科从虎耳草科分出置于山茱萸亚纲,APG系统的绣球科同样也是与山茱萸科近缘,置于山茱萸目。基于分子系统学结果的APG系统,恰是从不同方面验证了各传统分类系统的部分正确性。

Q4: 科这个分类单元的独特性。有的科很大,如Asteraceae(1620/ca. 23600)、Fabaceae(745/ca. 19560)、Orchidaceae(880/ca. 27800)。有的科很小,如Stemonacea(4/27)、Garryaceae(2/17)、Eucommiaceae(1/1),它们的地位相同吗,都为科它们之间能互相比较吗?为何不将小科并入大科?

植物类群的划分,多数都是人为的,尤其是科和科以上类群,而且很多是遵循了长期以来的沿用传统。科与科之间可以相互比较,但这种比较在某种程度上来说,并不一定是客观的。

APG系统划分科有一个大的原则,就是在保持单系性的情况下,尽量合并小科。如马尾树科Rhoipteleaceae与原胡桃科Juglandaceae为姊妹群,APG将前者合并入后者,叠珠树科Akaniaceae与伯乐树科Bretschneideraceae为姊妹群,APG将后者合并入前者。当然,考虑到分类学界的使用习惯,有些小科并未被合并,如悬铃木科Platanaceae与山龙眼科Proteaceae为姊妹群,在APGII时曾试图将前者合并入后者,但由于担心很多人反对,APGIII时仍保持了独立。天门冬目中,兰科Orchidaceae位于最基部,剩余所有科的属种数加起来,还不及兰科的一半,但仍然把剩余的类群划分为13个科,在考虑到使用习惯之外,也是有很多人为性在里面的。

再举一些例子:叶顶花科Phyllonomaceae和青荚叶科Helwingiaceae为姊妹群,且均为单属的小科,一产亚洲,一产美洲,APG系统处理为独立的两个科;丝缨花科Garryaceae和桃叶珊瑚科Aucubaceae同样为单属小科,分别产亚洲和美洲,APG系统却合并为丝缨花科。天门冬目的天门冬科Asparagaceae采取较为广义的概念,共有120余属,2300多种,科下类群形态差别较大;同目的耐旱草科Boryaceae、火铃花科Blandfordiaceae、聚星草科Asteliaceae、雪绒兰科Lanariaceae、仙茅科Hypoxidaceae组成一个单系分支,共12属,约200种,却各自独立为科。其它的类群,如苦皮桐科Picrodendraceae和叶下珠科Phyllanthaceae、粗丝木科Stemonuraceae和心翼果科Cardiopteridaceae均可以分别合并为广义的大科,APG系统却均保持其独立。如前所述(Q2的回答),个人认为这些都是APG系统处理原则不统一、比较败笔的地方。

Q5: 为什么有的植物中文名如此奇怪,如马蹄香、熏倒牛、牻牛儿苗、锦鸡儿。

很多植物名称是来自古书,尤其是古本草书,如神农本草经、本草纲目等,也有非本草的书,如植物名实图考,然后由近现代的植物学者考证古书与现代植物的对应关系得来的,但这种对应关系并非都是准确的。大家有空翻一翻植物名实图考,就可以发现有不少植物的图明显不是现代的那种植物。

至于马蹄香、熏倒牛、牻牛儿苗、锦鸡儿这些具体的名字是来自哪个古书,我没有仔细研究过,可以问我师兄@刘夙 。

Q6: 植物物种的定义,形态有明显差异,分布区不重叠,系统树能分开的物种仍然能杂交,这样没有生殖隔离的物种是否能划分为两个种?

关于物种的定义,比较流行的是“生物学种”概念,即占有一定分布区、相互之间可以交配并繁衍后代的个体的总和,且与其它个体有生殖隔离。不过,生殖隔离有多种类型,除生理方面导致的隔离外,花期隔离、地理隔离也属于生殖隔离,尤其地理隔离是分类学上划分物种非常重要的依据,常常以地理分布划分不同的近缘种,或同种下的不同亚种。所以,尽管形态有明显差异、分布区不重叠、系统树能分开的物种仍然能杂交,但不妨碍它们划分为不同的种,或不同的亚种。

比如耧斗菜属Aquilegia有近百种,全球北温带分布,很多种类都是狭域种,但移栽实验表明它们相互之间都可以杂交且子二代可育,若不考虑地理隔离的话,整个属都得合成一个种了。

Q7: DNA条形码在不同亲缘关系植物类群中的划分标准。我们可以把所有植物统一成某个标准吗?

DNA条形码没有统一标准,一般来说,所用的叶绿体片断变异速率较慢,可用于科间、科下属上等级的区分,核基因中的ITS变异速率较快,可用于属下、种间甚至种内居群。同一片断在不同类群中也并不是通用的,对同一片断,有的类群变化慢,有的类群变化快,又如种子植物常用的ITS,在蕨类中竟然不能用。

更多关于DNA条形码的知识,可详询周世良老师及其相关文章。

Q8: 如何认识更多的植物,要认到什么程度才行,怎么去记忆那么多的植物呢?

认识植物是个无底洞,而且只有一个笨办法,就是不断的积累。另外就是自力更生,采标本自己查,比拍照片问人要好,印象更深刻。

另外,认识植物多少并不是衡量一个人学术水平的标准,认植物只是分类学和系统学的一个小的方面,更重要的是理解和分析植物之间的亲缘关系和演化历史。攀比认植物的多寡,是外行、爱好者的行为。我老师曾说过:认识植物就像数学里的数数,你会数1、2、3……乃至10000,你也不是数学家。

Q9: 师兄为什么如此喜爱植物?在植物的探索和研究工作中有什么有趣又难忘的事情?有没有相对大家说的话和分享的经验之类的?

此处省略吧。只说一件事,我记得大一时院里举行了一次辩论赛,论题是对于大家的专业,是爱我所学,还是学我所爱。我选了后者,你们呢?
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ArtemisiaLiu——雪中采兴安白芷 云间寻大理青兰-中科院植物研究所 刘冰​​​​

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科学公园
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目前评论:1   其中:访客  1   博主  0

  1. avatar 坦克 1

    以前买了很多植物识别的书,后来发现一个手机APP就胜过了所有的识别书籍,感慨科技进步带来的便利和变革

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