植物标本馆藏品可以提供远超分类学的令人兴奋的全新职业道路：对巴纳巴斯·达鲁博士的采访

数字植物学正在改变我们对传统植物标本馆藏品的认知。植物标本馆的标本过去主要用于分类学和鉴定，现在正帮助研究人员在全球范围内研究进化、物种分布、环境变化和保护重点。

为了探究这种转变，《植物学一号》杂志采访了…… 巴纳巴斯·达鲁博士 加州斯坦福大学生物学助理教授他曾在约翰内斯堡学习植物学，并在哈佛大学从事博士后研究，致力于探索植物标本馆藏品在理解人类世植物生态和演化方面的新用途。目前，达鲁的研究着重于系统发育在理解物种分布、保护独特群落以及理解人类世物种分布变化中的作用。为了清晰简洁，本次访谈内容经过编辑。

是什么让您对植物产生了兴趣？

我从未计划过要学习植物学。这完全是偶然发生的。当时我参加了一个野外考察课程，叫做热带生物学协会在乌干达的野外考察，目的地是一个…… 基巴莱国家公园这个项目的目的是让即将毕业的本科生或年轻学生获得一些实地经验，并尝试一些他们从未做过的事情。我大学主修动物学，主要研究昆虫，所以我想做一些与动物学略有不同的事情。我们花了一个月的时间在野外进行研究，并接受不同教授的指导。我研究了一种入侵植物的授粉昆虫，这种植物叫做 马缨丹卡马拉于是，我开始对观察蜜蜂、蝴蝶和苍蝇以各种不同的方式造访这种植物产生了浓厚的兴趣，尤其是将它们与其他本地植物的造访方式进行比较。这让我开始思考，一个物种究竟能为这些动物提供多少食物。由此，我渴望了解更多植物学知识，最终攻读了植物学硕士和博士学位。

是什么促使您追求当前的研究领域？

我的博士学位 曾从事应用植物学、生物地理学和进化生物学方面的研究，重点关注生物地理学、进化生物学和生态学方面的方法和技术。之后，他获得了一个博士后研究机会。 哈佛大学植物标本馆，重点在于利用馆藏资源进行生态学和进化生物学研究。我提出了三个目标：研究物种灭绝风险、微生物与植物的相互作用，以及研究植物的行为或…… 植物标本馆数据的偏差当我开始担任教职时，我必须弄清楚实验室里的同事们在研究方向和研究问题上将要开展哪些工作。这促使我撰写了几篇论文，然后启动了一个项目，着眼于…… 例如，海草的植物标本馆数据。后来，我最终来到了这里，在斯坦福大学担任教职，在那里，我撰写了一些评论文章，以真正了解（充分利用植物标本馆数据）领域正在发生的事情。

在植物标本馆/植物标本馆藏品工作中，你最喜欢的部分是什么？

我认为关键在于能够重返田野。对我而言，就是重走植物样本采集的路线，然后重新采集植物。我站在这里，想必一百年前也有人站在这里采集过同样的植物。而且我相信，在未来的某个时刻，一百年、两百年后，某个学生也会站在这里，说出同样的话。研究这些标本让我意识到，这关乎成为历史的一部分，如果你仔细观察，会发现每个标本背后都有一个故事，因为每个标本不仅仅是一个数据点。所以，能够重返田野，真的让我明白，采集这些标本蕴含着比简单的数据点更多的信息，而且采集植物需要付出巨大的努力。 

植物标本馆的数据能告诉我们哪些关于全球生物多样性变化的信息？

我们可以使用 利用植物标本馆数据了解生态相互作用 并了解随时间推移发生的变化。我们可以利用植物标本馆的数据进行某种长期监测实验，以检验植物群落的演变情况。例如，我们可以轻松追踪的一点是种群动态——例如，标准的生态逻辑斯蒂增长模型可以检验一个物种是否正在达到…… 承载能力 在特定条件下是否如此，这可以通过植物标本馆的数据来追踪。 

虽然植物标本馆的数据存在一些问题（例如抽样偏差），但经过适当的校正和调整后，我们甚至可以研究植物的移动方向。我们可以研究它们偏好的生态位，以及它们的分布是否呈现向北、向南、向东或向西移动的趋势，或者它们是否正在向更高海拔地区迁移。

植物标本馆的数据也可以帮助我们[了解] 功能生物地理学功能生物地理学是一个新兴领域，其理念源于功能多样性，即如何利用生物体的性状来理解它们之间的差异。 生物地理学 目的是了解植物功能性状在空间和时间上的分布情况。植物标本馆的数据对此大有裨益。 

植物标本馆数据的收集或​​最初构想，其本质是为了服务于传统的分类学和系统学，而如今人们正以新的方式使用它。但在系统学和分类学的语境下，至少要能够采集植物标本并将其登记入册，一个主要前提条件是标本必须具备一些关键的鉴别特征，以便进行鉴定。 

一些关键特征包括：它必须有叶、花，最好还能有果实。这些本身就是功能性状。因此，像计算机视觉模型这样的新方法或许能够轻松提取这些信息。我实验室的一位学生正在使用这种方法。 测试北极地区的植物植物对环境的反应方式可以反映在其性状上，因为性状决定了它们的功能。[...]

我们在阿拉斯加和加拿大北部努纳武特地区考察时，那里的夏季气温与加利福尼亚州相似，大约在华氏70度左右。所以问题是，如果北极地区的情况也在发生变化，我们该如何验证这一点呢？ 

我们重走了100年前植物标本采集的路线，测量了叶片面积和其他性状，并与5年前、10年前和100年前的数据进行比较，以观察是否存在任何变化。我们跨越不同纬度带进行了测试，发现即使是同一种植物，随着纬度降低，叶片尺寸也会增大，叶缘也会发生变化。植物标本馆的数据是一个非常棒的数据集，我们可以利用它来提取这些信息。

最后，我们可以利用植物标本馆的数据来理解保护生物地理学。一个思路是预测生物多样性变化的曲线走向。我们可以设想未来可能出现的三种曲线，其中一条曲线代表如果我们继续沿用目前的做法，那么未来我们将只剩下少数几种分布广泛的物种，而那些真正具有独特性的物种将会消失。 

但如果我们适应环境并做出一些改变，那么未来某些物种的境况或许会比最糟糕的情况略好一些。当然，还有最好的情况，如果我们做出一些非常出色的改变，情况甚至可能好转。 

植物标本馆的数据确实能帮助我们解决这类问题，比如如何扭转生物多样性丧失的趋势。生物多样性丧失还有另一个相反的方面，表面上看起来是生物多样性的增加，但实际上却是一种负面的增加，这主要是由于入侵物种造成的。入侵物种进入一个地区后，通常看起来它们似乎丰富了该地区的生物群落，但实际上，它们只是导致了生物群落的同质化，使群落变得更加相似。同样，我们可以通过不同的方式来扭转物种入侵的趋势——例如，积极管理入侵物种。此外，还有最坏情况、中间情况和最佳情况三种情形。

是否有某些特定的植物或物种引起了您的兴趣或启发，促使您进行研究？

我喜欢研究生物地理学，而且，某些物种也越来越引起我的兴趣。海草就是一个例子。在加利福尼亚的海岸线上，生长着四种海草，其中包括 Zostera码头两 叶柄 物种，然后还有…… 鲁皮亚海事我喜欢这四种植物，我们还去田野里采集过它们。我甚至还写了一首关于海草的歌。加州罂粟也让我很感兴趣，因为它是加州的州花，而且只生长在加州。所以这些都是我最喜欢的植物。对了，我们还有一首关于植物的歌，叫做《我的植物》。 

您能否分享您工作中的一段经历或轶事，这些经历或轶事在您的职业生涯中留下了深刻的印象，并重申了您对植物的迷恋？

我们的一个野外考察点位于加拿大努纳武特地区的伊卡卢伊特。我们先飞到蒙特利尔，然后从那里转机向北飞往一个叫库朱瓦克的地方。飞机越来越小。从库朱瓦克出发，我们换乘了一架更小的飞机，一架螺旋桨飞机，那是我第一次体验这种飞机。当我们降落在伊卡卢伊特时，一切都变了；眼前呈现出一个全新的景象。我们也与伊卡卢伊特的因纽特人建立了联系。我们去采集植物样本时，有些地方无法进入，因为其中一个地方是原住民的墓地，所以我们必须格外尊重，谨慎选择采集地点。还有一个地方，我们甚至远远地看到了一头熊。所以，每次我们把样本带回来，装裱在植物标本馆后，我都会看着它们，脑海中仍然浮现出当时的情景，以及促成所有这些采集的缘由。这是我最喜欢的部分。 

对于考虑从事植物生物学/生态学领域的年轻科学家或学生，您有什么建议？

我觉得这太令人兴奋了！整个想法就是展示如何利用这些植物标本，而关键在于植物是生命的基础。它们位于食物链的底端。我们需要植物，这就是为什么研究植物如此有趣。植物的世界如此奇妙……有时我们周围的植物如此丰富，以至于我们甚至都视而不见。能够探索这些事物本身就令人兴奋，因为其中蕴藏着无数的机会，甚至可以从理解基础科学、基础生态学，到检验诸如相互作用、进化或生物地理学等问题。这些都是基础研究。 

从职业生涯的开始到结束，你永远也无法穷尽植物的奥秘。[植物对我们来说至关重要，它们是食物和治疗人类疾病的来源，对人类健康也同样重要]。我们生活在一个人们渴望与自然建立联系的世界，因为自然有益于身心健康。因此，植物生物学是一个充满激情和机遇的领域，一旦你踏入其中，就会发现其中蕴藏着无限的乐趣和机遇，而你需要做的就是保持耐心，并享受其中。

公众如何才能为这些馆藏做出有意义的科学贡献？

那无疑是一大步，尤其如此。 iNaturalist 真的很棒。我和iNaturalist项目的开发者Scott Loarie聊过，我提到整个项目都很棒。人们都在积极参与，但总的来说，这群拿着手机外出采集数据的公民科学家，大多是在一些比较知名的地方收集数据。而且有时候，他们实际上并没有真正增加新的数据点。 我们真正需要数据的地方 例如东南亚、非洲刚果盆地或亚马逊地区。 

有些地方植物多样性非常丰富，但可惜的是，很少有人有机会去那里采集植物标本。后勤保障方面存在相当大的挑战，但如果有办法…… 内置位置算法 对于那些已经被过度采样过的区域，将其排除在外，这样就无法进行任何新的采样，这可能非常有用。因此，我们和 Scott 一起开发了一个名为“绿色地图”（Green Maps）的工具。绿色地图可以与 iNaturalist 程序配合使用，后者可以预测某个区域可能出现的植物种类。假设你想去圣克鲁斯山脉的某个特定地点徒步旅行，你可以输入该地点的地址，然后获得一份该区域可能出现的植物清单。这样，当你到达那里时，就可以根据预测结果来寻找这些植物。它可以引导用户前往特定地点，比较预期出现的植物和实际采样到的植物。因此，作为用户，你可以利用这个工具为研究贡献新的数据。

对我个人而言，我们工作的宗旨始终是帮助人们认识到藏品的价值。原因在于，近年来，博物馆藏品和植物标本馆藏品也面临着诸多威胁，无论是预算削减还是资金撤离。

最近的例子是 杜克大学关闭了其植物标本馆。 现在正将这些藏品转移到其他地方。所以，虽然我们的研究未必直接面向政策，我们只是想做基础研究，但有时对政策而言，真正重要的信息是这些数据集非常有用。它们并非毫无用处。因为大多数管理或政策制定者往往将这些视为过时的科学，但实际上，所有这些新兴的、看似光鲜亮丽的科学，例如基因组学和计算机建模，其基础都是分类学、系统学和标本。

作为一名植物学家，我的最终目标是真心希望人们能够亲自采集植物标本。这可能因为一些后勤方面的原因（例如许可证）而充满挑战，但如果有机会，我更希望大家能把标本寄给我们。对于研究而言，实物标本远比数据点重要得多，因为我们无法从手机数据中提取DNA。这些标本非常宝贵，这一点我怎么强调都不为过。我们需要更多的资金，才能让年轻人对植物学产生兴趣，并渴望投身其中。

与巴纳巴斯·达鲁交谈后，最能清晰地感受到的是，植物标本馆的藏品并非尘封已久的科学档案。它们是鲜活的研究工具：记录着植物的过往分布、演变历程，以及我们现在可以利用新方法提出的问题。随着藏品检索功能的日益完善，以及与生态模型、性状数据、基因组学和公民科学的联系日益紧密，它们的价值只会与日俱增。但达鲁的最后一点或许最为重要： 数字记录功能强大，但它们无法取代实物标本。如果我们希望未来的研究人员继续发现生物多样性变化中隐藏的故事，我们仍然需要收集、整理、资助和维护实物藏品本身。

阅读更多：

卡伦，E., 埃斯蒂安，C., 卡斯皮，T., 珀金斯，D., 戈尔茨坦，B., 克雷林，S., 亨塔蒂，Y., 威廉姆斯，T., 斯坦顿，L., 德罗什，S., 约翰逊，R., 杨，A., 库珀，C.和 Schell，C. （2024）构建社会生态偏见在贡献性科学数据中的情境化框架。《人与自然》，6(2)，第377-390页。可访问： https://doi.org/10.1002/pan3.10592. 

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特约撰稿人简介

艾丽莎（她/她的代词）是一位加拿大生态学家和自然历史爱好者。自2017年以来，她一直在植物标本馆工作，最初在安大略省渥太华的农业部任职，随后于2023年跨越大西洋加入英国皇家植物园邱园。她目前正在寻找科学领域的下一个挑战。

封面图片：一张来自 巴纳巴斯·达鲁博士's 实地考察 前往加拿大努纳武特地区。图片来源 达鲁实验室 / 北极植物野外考察：努纳武特 2023.