今天小編分享的科學經驗:我老家遍地都是這種草,科學家卻説它是個“新物種”?,歡迎閲讀。
以下文章來源于科學大院 ,作者謝智
近日,中國科學院華南植物園科研團隊發表了分布于廣西百色、河池及貴州黔東南等地的一個植物新種 " 河池德昭藤 "(Cheniella hechiensis)。一些媒體報道時是這樣説的:
作為這個新種的發現者,我們一直關注着與它相關的動态。這一報道的标題 " 一全球新種 ",讓我們頓感不妙,估計要鬧出大誤會了。果然,多條評論顯示了公眾對科學研究和 " 新物種 " 的誤解,例如:" 我早就見過 "" 我老家到處都有 " ……
剛看到這些評論時,我們覺得被深深地誤解了,好像自己辛辛苦苦做的研究沒有得到認可。不過轉念一想,大家能關注到這件事,可是一個介紹我們工作的好機會呀!所以我們連夜寫了一篇推文,簡要解釋一下為什麼大家都覺得十分常見、見怪不怪的野生植物,在植物學家眼中卻是一個 " 新物種 "。
到底什麼是 " 新物種 "?
怎麼天天都在發現?
首先,新聞報道中的 " 全球新物種 " 是一個病句," 新物種 " 的概念本身就包括了 " 全球 " 這一範圍。科學報道從未使用 " 全球新物種 " 這一表述,而是用其產地、分類地位(目、科、亞科、族或者屬)來表述。例如,要報道河池德昭藤這一新物種,标題拟為 " 在河池發現!中國科學院團隊發表豆科一新種 " 即可。(PS:中國科學院簡稱為 " 中國科學院 ",不再簡稱 " 中科院 "。)新聞媒體在報道科學發現時,建議還是要與科研人員多溝通,盡量避免引起誤會。
大家經常會看到 " 發現新物種 " 的新聞:
人們也會有這樣的疑問:" 怎麼天天都在發現 "?其實,這主要是由于大家還不太了解植物分類學。
植物分類學,主要是研究植物 " 名 " 與 " 實 " 的關系。一種植物的實體(即 " 實 ")只能與一個唯一正确的學名(即 " 名 ")對應。如果一種植物被賦予了多個學名,那我們就要依據植物命名法規,從中選擇一個正确、合法的名稱作為它的學名,即所謂的 " 分類修訂 "。同樣,如果一種植物經研究發現從來沒有被描述和命名,那我們就需要賦予它一個名稱,并詳細描述其形态學特征,這就是一個 " 新物種 "。
因此,一種植物是否為 " 新物種 ",與它是否常見、是否被人類利用,并沒有直接的關系。或許它就生長在大路邊,甚至是房前屋後,它可能早已被人類利用,或采摘,或入藥,或食用,只要它從未被描述和命名,且與其他已發表的物種之間有兩個以上的性狀(可以簡單理解為兩個以上的特征)存在穩定的區别,在遺傳(DNA 序列)上也可以明顯區分開,那就可以發表為一個新物種。
2024 年 5 月 22 日,中國科學院生物多樣性委員會發布《中國生物物種名錄 2024 版》。其中,動物界新增 4045 個物種和 159 個種下單元,植物界新增 358 個物種和 16 個種下單元,真菌界新增 2020 個物種和 92 個種下單元
至于這個新物種的用途或者價值,這就不是分類學研究能夠解決的問題了。植物分類學家澄清了這個物種的 " 名 "" 實 " 關系,告訴我們如何去識别這些植物,其他學科的學者就能夠更方便地利用它們來做更深入的研究工作。例如,進化生物學家可以研究其遺傳多樣性、近緣物種的形成及分化機制,資源植物學家可以利用它來培育新型的綠色花卉品種,藥學家可以研究它是否含有可利用的化學成分,等等。但在這之前,我們首先要正确認識它們,這就是植物分類學的意義之一。
這次發現的新物種是什麼?
河池德昭藤最早發現于廣西壯族自治區河池市環江縣的木論國家級自然保護區内。随後的多次野外考察過程中,科研團隊在河池市環江縣、鳳山縣,百色市凌雲縣等地均發現了它的蹤迹。此外,還有其他學者在貴州省黔南布依族苗族自治州荔波縣采到過它的标本。因此,這個 " 新物種 " 以其首次發現地河池市命名為 " 河池德昭藤 "。
因此,河池德昭藤的分布區為跨 2 省 3 市的喀斯特丘陵地帶。它在石灰岩山坡、路邊、林緣普遍生長,一株就能長成一大片,這也是當地不少人認為這個物種十分常見、" 我家就有 " 的原因之一。
河池德昭藤的生境
此外,廣西的大多數人見到的可能是分布更為廣泛的囊托德昭藤,它與河池德昭藤相似,葉片二裂,形似羊蹄,因此也叫囊托羊蹄甲。它更為常見,在廣西壯族自治區南寧市、百色市、河池市、崇左市,以及貴州省、雲南省,不論是在石山還是在土山上,都可能看到它。
那麼,如何區分它們呢?
河池德昭藤與囊托德昭藤都是大型木質藤本,常攀援于樹林邊緣、灌叢之上或石灰岩石山中。它們的主要區别是:囊托德昭藤的花托在基部明顯膨大成囊狀,葉片膜質,較薄,摸起來較軟,葉片二裂深度為 1/6 至 1/2;而河池德昭藤的花托是直伸的,基部不膨大為囊狀,葉片革質,較厚,摸起來較硬,葉片二裂深度為 1/2 至 2/3。
看幾張圖片就能分辨它們了↓
囊托德昭藤的花托基部膨大成囊狀,花凋謝後尤其明顯
河池德昭藤的花托直伸,較長,基部不膨大
圖一為囊托德昭藤,它的葉片膜質較薄,摸起來較軟,葉片二淺裂,葉裂深度為 1/6 至 1/2;圖二河池德昭藤,它的葉片革質較厚,摸起來較硬,葉片二深裂,葉裂深度為 1/2 至 2/3
除了區别形态上相似的物種,要想發表新物種,我們還得厘清它與 " 親戚們 " 的關系。
在遺傳上(我們常用 " 系統發育樹 " 或者 " 系統發育關系 " 來説明),新物種與柔毛德昭藤(Cheniella quinnanensis subsp. villosa)和黔南德昭藤(Cheniella quinnanensis)親緣關系最為接近。但柔毛德昭藤葉片紙質(比河池德昭藤稍厚實,但更軟),葉片先端淺裂,背面被柔毛,中脈密被鏽色柔毛,花托幾乎不膨大;黔南德昭藤葉片紙質,葉片先端淺裂,背面稀疏被毛,花托稍膨大。這些特征與河池德昭藤也有明顯區别,因此它們是不同的物種。
再來看幾張圖,你能分辨出來它們的 " 身份 " 麼?
柔毛德昭藤葉片紙質,先端淺裂,背面被柔毛,中脈、葉柄及枝條密被鏽色柔毛
黔南德昭藤葉片紙質,先端淺裂,背面稀疏柔毛,葉柄及枝條幾乎光滑無毛
河池德昭藤葉片紙質,二深裂,背面沿中脈稀疏被毛,葉柄及枝條稀疏被毛
柔毛德昭藤花枝
黔南德昭藤花枝
河池德昭藤花枝
發現故事
2018 年 6 月,我們前往廣西開展野外科考,在鳳山縣采到一個德昭藤屬的種群,但當時既無花也無果,我們覺得可能是另一個物種,但是葉片形态确實又有些不同。等分子系統學的結果出來之後我們就更加疑惑了,因為這個樣本和我們猜測的兩個可能種都不一樣。随後,我們便開始了大量的标本研究和盡可能全面的野外科考。
2021 年,中國科學院華南植物園塗鐵要副研究員在研究德昭藤屬植物時,偶然發現了 2011 年由吳磊等人采集于廣西壯族自治區河池市環江縣木論國家級自然保護區内的一份标本,與之前我們在鳳山縣采集到的應該是同一個物種,但它被錯誤地鑑定為粉葉羊蹄甲(Bauhinia glauca)。
于是,研究團隊成員謝智于 2021 年 5 月 25 日至 28 日帶隊前往廣西壯族自治區河池市環江縣木論國家級自然保護區考察,在保護區工作人員的熱情接待與鼎力相助之下,順利采集到該植物帶花和果實的完整标本,當場做了形态解剖觀察和數據記錄,并采集了分子樣品和居群材料。至此,我們基本可以确定新種無疑。接着,我們聯合美國國家标本館 Jun Wen 教授等利用 DNA 序列證據,最終确定其為德昭藤屬一新種。這個 " 新物種 " 也因其首次發現地為河池市,而命名為 " 河池德昭藤 "。
我也能發現新物種嗎?
看起來 " 随時随地發現新物種 " 的可能是存在的,那麼普通人能發現麼?
也不是不行,但是并不容易。
為便于大家在野外觀察,我們将河池德昭藤的形态學描述翻譯成了中文,供參考。
河池德昭藤的形态學描述
(中文版)
河池德昭藤,
Cheniella hechiensis S.R.Gu, T.Y.Tu & D.X.Zhang, sp. nov.
主模式标本采自中國廣西河池市環江縣木論國家級自然保護區,海拔 800m
采集日期:2021 年 5 月 27 日
采集人:謝智、徐安傑
采集号:XieZ 2306 P4
河池德昭藤。A. 生境;B. 花枝;C. 花蕾及花,花盤黃色,在花成熟凋謝時會變成橙紅色;D. 葉片,二深裂,葉裂深度為 1/2 – 2/3,基部心形;E. 莖,具棱;F. 托葉,半月形,疏生短柔毛,有時有直立的鏽色柔毛;G. 卷須,對生,被柔毛;H 和 I. 花;J. 幼嫩花序的一部分,示絲狀的苞片和小苞片;K. 葉背面,疏生貼伏短柔毛,沿脈密被鏽色柔毛;L. 發育中的子房;M. 成熟果實。Gu et al., 2024. 照片由謝智拍攝
鑑别特征:
河池德昭藤與囊托德昭藤十分相似,區别在于,囊托德昭藤的花托在基部明顯膨大,而河池德昭藤的花托是直的;囊托德昭藤的葉片二裂,葉裂深度 1/6 至 1/2;而河池德昭藤葉裂深度為 1/2 至 2/3。此外,河池德昭藤與大苗山德昭藤在花冠形态上十分相似,但大苗山德昭藤(Cheniella damiaoshanensis)的葉片更大,葉裂深度為 1/4 至 1/3。
河池德昭藤墨線圖,Gu et al., 2024. 劉運笑 繪
形态描述:
大型木質藤本。莖圓柱形,無毛至疏生短柔毛,節部具深棕色和上升的毛。卷須對生,密被柔毛。單葉,深二裂,葉裂深度 1/2 至 2/3,中間具一長約 2 毫米的小尖頭,裂片先端圓鈍。葉片長 1.3-4.2 厘米,寬 1.7-4.9 厘米,基部心形。上面無毛,背面疏生貼伏短柔毛,沿脈密被深棕色柔毛。側脈 7-9 條。葉柄長 0.7-2.6 厘米,葉柄基部和頂端的葉枕長 3-7 毫米,彎曲,均具短柔毛以及直立和深棕色至鐵鏽色的柔毛。托葉半月形,長 5-7 毫米,寬 1-2 毫米,具條紋,被極疏的短柔毛及直立和深棕色的柔毛。傘房花序腋生或頂生,分枝或不分枝,花序軸長 1.2-5.8 厘米。花梗長 2.2-3.2 厘米,被毛。苞片線形,長 4-7 毫米。小苞片線形,長 3-5 毫米。花托長 4-8 毫米,與花梗呈鈍角,被短柔毛及鏽色貼伏柔毛。開花時花萼裂成 5 個萼片,或 1 至 2 對合生,呈 3 + 1 + 1 或 2 + 2 + 1,偶見 3 + 2。花瓣黃綠色,寬匙形,近等長,長 3-7 毫米,寬 3-5 毫米,基部具爪,爪長 2-4 毫米,内面無毛,外面密被鐵鏽色長毛。能育雄蕊 3 枚,長 6-8 毫米。退化雄蕊 7 枚,長 0.8-1.7 毫米,其中 2 枚離生,着生于 3 枚可育雄蕊之間;另外 5 枚着生于凸起的肉質花盤上。花盤長約 0.5 毫米,寬約 1.8 毫米。子房大部無毛,沿背縫線被鏽色毛。莢果狹長圓形,直立,不開裂,無毛,具網狀脈,長 4.8-14.1 厘米,寬 1.7-3.4 厘米,先端圓形,具長 2-5 毫米的喙;基部斜寬楔形,具長 1-2 毫米的果柄。每果實具種子 6-13 粒,種子周圍有珠柄環繞。
分布與生境:分布于中國廣西(百色、河池)、貴州(黔東南)。生于喀斯特丘陵向陽山坡。
瀕危等級初步評估:根據 IUCN 标準 v.3.1 B1ab ( iii ) + B2ab ( iii ) ,基于标本研究和近 5 年的野外觀察,僅發現 3 個種群,沒有發現更多的标本,因此評估為瀕危(EN)。
物候:花、果期 5 至 6 月。
詞源:該物種以其模式產地河池市命名為河池德昭藤。
其實每次新物種的發現,背後都有 " 曲折 " 的故事。
最近,中國科學院華南植物園研究團隊還發現了一個新物種,被命名為肇慶德昭藤(Cheniella tsoongii)。而這個新物種早在 1919 年就被植物學家采集,并在标本館中沉寂了一百多年。
盛開的肇慶德昭藤在風中搖曳
2018 年,中國科學院華南植物園系統發育與繁殖生物學團隊在研究德昭藤屬時,發現了中國數字植物标本館的一份标本的照片,是鍾觀光先生于 1919 年在廣東肇慶采集的,被鑑定為褐毛羊蹄甲。但該标本所顯示的葉裂片形态、花序和花序軸、雄蕊和雌蕊以及莢果開裂等特征與褐毛羊蹄甲的形态描述并不匹配,卻與德昭藤屬植物的描述十分符合,并且跟首冠藤(Cheniella corymbosa)最為接近。但之後科研團隊發現它的一些特征與首冠藤也有所不同。進一步的标本檢查表明,該物種僅在肇慶市端州區、鼎湖區、廣寧縣有分布,标本總共不超過 10 份,最近的一份标本是石國良先生于 1983 年在廣寧縣采集的,此後的近 40 年裏,再無人采集到該植物,在中國植物影像庫上也從未見到過照片。
自 2018 年開始,研究團隊每年都前往上述标本所記錄的采集地點及附近區網域開展野外科考,只為尋找到那個特殊的德昭藤屬植物。但由于該植物标本采集記錄上的地點較為模糊,當地村民也未曾注意到,且其中一個采集點肇慶市端州區七星岩已經開發為景區,原生環境早已不復存在,因此科考隊伍每次考察均無功而返。
直至 2022 年,團隊成員再次前往廣東省肇慶市尋找。科研人員吸取了前幾次均未找到的教訓,擴大了搜尋範圍,在包括肇慶市鼎湖區、端州區、廣寧縣的區網域内均設定了采集計劃點,不僅關注林場深處的山坡及山脊,也關注山谷和溪邊林緣。
此次科考行程的第二天,科研人員驅車前往廣寧縣洲仔鎮,途經一個叫做 " 馬鳥口 " 的地方,觀察到周圍植被為次生的闊葉林及經濟林,生境較為适合德昭藤屬植物生長,便降低了車速,沿路仔細觀察周邊的植物。突然,溪邊竹林上攀援着的一種開着白花的藤本植物引起了科研人員的注意,遠看很像是德昭藤屬植物。科研人員立即采集憑證标本,并對其進行詳細的形态學觀察與特征比較,初步判斷該物種與鍾觀光先生采集到的标本為同一物種,并認為它确與首冠藤在毛被、花序着生、花托形态等方面具有明顯區别。
圖一為肇慶德昭藤纖細、密被鏽色柔毛的枝條;圖二為首冠藤粗壯、近光滑的枝條
但僅依據形态學證據并不足以支持該植物為一新物種。科研人員同時采集了分子樣品(即采集新鮮、幼嫩葉片,立即放入變色硅膠幹燥劑中進行幹燥處理),提取其質體基因組并進行系統發育分析。結果表明,該物種與耐看德昭藤(Cheniella lakhonensis, 產于我國雲南和緬甸)的親緣關系最近,但在形态特征上與耐看德昭藤區别明顯。因此,形态學與分子生物學證據均支持該植物為一新物種。自此,這一罕見而獨特的物種得以重現在世人面前。
在科學上發表一個新物種要經歷曲折而漫長的過程,并不是随随便便就能夠發表的。這需要深厚的分類學知識積澱,同時也需要敏鋭的觀察,還需要掌握最新的研究方法和技術(分子生物學與生物信息學)。這樣發表的新物種,才經得起檢驗。所以,如果你也想發表新物種,好好學習是基礎呀。
剛發現的新物種,很可能已經 " 危 " 了
遺憾的是,上文提到的兩個新物種都已經處在滅絕的邊緣了。
目前,河池德昭藤已知僅在廣西與貴州交界的喀斯特丘陵地帶發現 3 個種群,分布範圍也較狹窄,加之其果實和種子擴散能力有限,即使在野外發現的個體數量不少,若不加以保護,有滅絕風險。
而肇慶德昭藤僅在廣東省肇慶市廣寧縣分布有 1 個非常小的種群,個體數量少于 10。它們生長在山谷溪旁的開闊地,攀援于竹林之上,周圍是一小片粉單竹經濟林。自 2022 年發現它至今,研究團隊對整個洲仔鎮進行了地毯式搜尋,均未發現更多的個體。科研人員建議将該新物種列為極危物種,并作為廣東省極小種群野生植物進行搶救性保護。
世界上有許多物種可能還沒來得及被人們認識就悄無聲息地滅絕了。如果這是人類活動所導致的,即便是非故意而為之,也或多或少有些遺憾。植物學家的一個重要使命便是和政府、機構、公眾一起努力,盡力地避免這樣的遺憾,認識并保護好身邊的物種。
(本文圖片除網頁截圖之外,均由作者提供)
參考文獻
[ 1 ] Gu, S.R., Zeng, Q.B., Clark, R.P., Jiang, K.W., P é rez-Escobar O.A., Li, S.J., Tan, W.N., Xie, Z., Mattapha, S., Shi, M.M., Wang, X.P., Zhao, Z.T., Antonelli, A., Tu, T.Y., Wen, J. & Zhang, D.X. ( 2024 ) Phylogeny and re-circumscription of Cheniella ( Leguminosae: Cercidoideae ) based on plastome data and morphology, with description of three new species. Taxon 73 ( 2 ) : 475 – 502.
https://doi.org/10.1002/tax.13177
[ 2 ] Peng, X., Jiang, K.W., Fang, T.S., Gu, Q.Y., Gu, S.R., Xie, Z., Duan, L., Li, S.J., Wang, X.P., Shi, M.M., Tu, T.Y., & Zhang, D.X. ( 2024 ) Cheniella tsoongii ( Leguminosae: Cercidoideae ) , a rare, critically endangered new species from southern China. Phytotaxa 646 ( 2 ) : 193 – 202.
https://doi.org/10.11646/phytotaxa.646.2.8
作者:謝智
作者部門:中國科學院華南植物園
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