不愛鮮花愛標本?談植物臘葉標本的數位化

植物標本是植物分類學者發表時必要的元素,也是分類處理時重要的證據。為了存放大量的植物臘葉標本,世界各國皆有建立專門安放標本的標本館(herbarium)。隨資訊交換的方便性提升,世界各地的研究者皆可憑藉網路取得標本照片及詮釋資料,而數位化的資料,以資料庫的形式儲存後,還能進一步分析植物族群的其他特性,延伸利用。

撰文|何郁庭

你喜歡乾燥花嗎?相較於保存期限短,需要時常加水的新鮮切花,乾燥花持久好照顧,又富有文藝氣息,成為近年妝點居住空間的新選擇。乾燥花有許多製作方式[1],其中,押花乾燥法只要把植物夾進書頁就能製作,是個相當方便的做法。

乾燥花可以長時間保存植物的外觀/來源:https://pixabay.com/

 

不過,你知道把植物壓成扁平,永久保存它們的倩影,不僅僅只有做書籤的用途。早年還沒有拍照技術的時候,要進行植物研究,為了留下生物證據,除了請畫師把植物活生生的美麗樣子描繪下來,另一件重要的工作,就是製作各種植物的押花——植物臘葉標本[2]

直到今天,現代人們在採標本時,做的事情與19世紀大航海時代,日本、英國,以及歐美各國的博物學家在異國的森林穿梭,尋找珍稀新奇的植物,並仔細壓製標本的樣子如出一轍,每每想到都讓人感到無比浪漫。

 

● 標本,與收藏標本的地方

製作植物標本有其不可取代性:植物學家發表新的物種,一定需要指定正模式(holotype);進行物種訂正、分類處理的時候,也一定要看過各大標本館(herbarium)的模式標本,才能確認自己的修訂是否正確,並說服同行的其他學者。植物臘葉標本的功能有證據、查閱、交換...等功能。目前世界各地有許多專門的標本館,專門在收藏植物標本,臺灣也不例外[3]

位於台北植物園內的台北植物園腊葉館/圖:維基百科

 

既然製作標本的目的是讓所有植物學者都能觀察檢視,那麼,標本製作就一定要具有明確的規則及標準,才能讓所有研究者、研究機構以相同的規則利用、保存,甚至交換。那麼,確切的規則有哪些呢?

簡要來說,一份稱職的植物標本,會將乾燥的標本縫或黏貼在標準規格的無酸台紙上,乾燥標本包含枝條、葉等營養器官,以及花、果等繁殖器官;資訊方面,植物會掛上標示採集編號的標牌,台紙上則會貼上標籤紙,紀錄採集者、日期、地點、環境、花色、物種名稱等資訊。製作好的標本,會按照植物標本館的科別分類,依序收納進標本櫃中,標本館必須維持固定的溫度和濕度。收好的標本,還需要定期燻蒸、除蟲,確保標本能保存更長的時間。

 

● 現代臘葉標本的用處,不僅僅是擺放與收藏

了解標本的重要性後,或許會有人想問:這些重要的標本都只放在世界各地的標本館,根本沒有人會去看,況且,如果我是台灣的研究者,難道要全球各國跑透透,踏遍各個標本館嗎?

確實,這也是所有植物學者遇到的困境。好在今日的攝影技術、資訊傳遞的效率已不可同日而語,近代標本館陸續展開工程浩大的「數位化工作」。很直觀地,數位化就是將標本掃描成照片,只是還要加上標本採集資訊等詮釋資料[4]。在台灣,也有許多數位化的計畫,將植物分類重要的典籍與植物標本數化上線,供國內外學者使用[5]

台灣水青岡(Fagus hayatae Palib.)的模式標本/圖:台灣植物資訊整合查詢系統

 

拜數位化所賜,許多模式標本的照片都可以從標本館的網站上取得,為植物學家減省許多舟車勞頓及翻閱文獻的時間,可以說是因為新科技的發展,加速科學研究的速度。標本數位化,意味著需要使用資料庫管理所有數化的標本,每一個數化的標本,都是包含各種採集資訊的單元,它通常是一個種,但也可能是亞種或變種。

每一個數位化標本,都包含原始採集日期、地點、物候資訊。有了大批的採集、分布地點、海拔等詮釋資料,就可以精準的了解物種的分布位置;由於有時間及空間的資訊,甚至可以了解族群遷徙的歷程,以及開花結果時間,是否有隨著年代、氣溫不同而有所改變,而這樣的資訊,也可以用來討論氣候變遷的議題。

舉例而言,憑藉標本的資訊,也能協助推估紅皮書受脅物種的現況,並且提供保育行動上的建議與協助。Albani Rocchetti (2021) 回顧近年的相關研究,說明植物標本館的資料,利用結合人工智慧(AI, artificial intelligence )與機器學習(ML, machine learning)的技術,能夠推測受脅物種未來潛在的分布範圍,並依預測模型判斷現有生態保護區的範圍,是否能有效達到原地保育的作用。

 

● 今天,也要認真採標本

或許以前的採集者並沒有想到,兩三百年後的人們,可以利用他們當初採集的標本,做出這麼大規模的應用和分析,但過去幾世紀許許多多研究者,秉持專業與科學精神所累積下來的知識結晶,著實成為現代新研究推展的最大資產。

雖然浪漫,但現在已經是21世紀了,可能有人會好奇,拍照、GPS、網際網路都這麼方便了,到底還需不需要採標本?就法律層面而言,《國際藻類、真菌和植物命名法規》(ICN, International Code of Nomenclature for algae, fungi, and plants) 規定新種發表必須要指定引證標本為正模式;就研究層面而言,植物臘葉標本可以提供DNA分析、以及解剖用的材料,這是平面的照片沒有辦法取代的。

 

2018年國際植物大會落幕後所發表的新版《國際藻類、真菌和植物命名法規》/圖:IAPT

 

所以,即便是如此方便的今日,採標本的行為及技術,仍然有傳承的必要。需要注意的是,採標本之前,要確認採集的目標植物,不因為你的採集而遭受滅絕的威脅;有限度的採集,是所有地球上的人類都應該要有的默契。並且,如果為了研究而採集,詳實記載採集資訊,才有利於未來標本數化工作,避免辛苦採集、製作的標本被浪費。

植物採集、標本製作是辛苦的工作,萬事離不開網路的今日,需要用新的方法改進現存的不足,並且最大化現有成果的效益。因此,不只是今日的標本需要詳細記錄,過去的標本更需要積極數位化,增加資訊交換的效率,並且建立共同標準協定,才能使植物研究及標本與時代一同邁進。


註釋:

[1] 乾燥花的製作方式有倒掛風乾、水插,甚至是微波爐乾燥等不同的方法。

[2] 臘葉標本是製作植物標本的其中一種方式,另外還有浸液標本、玻片標本、活體標本等。由於臘葉標本製作方式相對簡單,且體積較小,為標本製作的常用方式。

[3] 目前臺灣的標本館有國立臺灣大學植物標本館(TAI)、中央研究院生物多樣性研究中心植物標本館(HAST)、台灣林業試驗所植物標本館(TAIF)、國立台灣師範大學植物標本館(TNU)、國立中興大學森林系標本館(TCF)、國立自然科學博物館植物標本館(TNM)、國立嘉義大學森林系標本室(CHIA)以及國立屏東科技大學森林系植物標本館(PPI)等8座。

[4] metadata,又稱後設資料、元資料,描述各類資源的屬性,並確保該資源在數位環境可以被人或機器充分利用、溝通與執行任務。

[5] 以臺灣而言,最具代表性的可說是由謝長富教授主導的〈台灣大學植物標本與歷史文獻典藏數位化計畫〉,該團隊架設的【台灣植物資訊整合查詢系統】網站包含臺灣植物經典文獻、18萬餘份標本,以及6千餘種植物資訊。

 

● 參考資料

  1. Giulia Albani Rocchetti, Chelsey Geralda Armstrong, Thomas Abeli, Simone Orsenigo, Caroline Jasper, Simon Joly, Anne Bruneau, Maria Zytaruk, Jana C. Vamosi (2020) Reversing extinction trends: new uses of (old) herbarium specimens to accelerate conservation action on threatened species. New Phytologist. 230:433–450. https://doi.org/10.1111/nph.17133
  2. 台灣植物分類學會(舊站)-臺灣的標本館
  3. 林奐宇、李祈德(2014)森林植物的資料庫—談植物標本及其資訊效益之運用。台灣林業,40(4):35-40。
  4. 【台灣植物資訊整合查詢系統】網站
  5. HAST 中央研究院植物標本館 央研究院植物標本館-標本製作流程
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