賀 鵬 陳 軍 喬格俠
中國科學院動物研究所 北京 100101
生物標本是自然界各種生物最真實、最直接的表現(xiàn)形式和實物記錄。生物標本在許多領域都為社會帶來利益,包括生物安全、藥物研發(fā)、公共衛(wèi)生和安全、環(huán)境變化監(jiān)測以及傳統(tǒng)分類學和系統(tǒng)學研究等[1]。生物標本館(博物館)則是長久妥善保存這些記錄的場館,其建立的目的之一就是讓生物標本的收藏不斷擴大、保存時間不斷延長,從而為科研提供多種多樣的研究材料,為社會大眾展示千姿百態(tài)的自然生命,為國民經(jīng)濟建設和國家生物安全提供資源保障。
我國生物標本館(博物館)始于 19 世紀外國傳教士的建設,我國自己的生物標本館(博物館)事業(yè)則起步于 20 世紀 30 年代,直到新中國成立后才隨著生命科學研究的發(fā)展得到壯大。截至 2016 年,我國已有 300 余家各類生物標本館(博物館),收藏量近 3 500 萬號/份,其中中國科學院系統(tǒng)的 19 個生物標本館(博物館)的館藏量約占我國的一半[2]。本文在總結近 5 年(2014—2018 年)來中國科學院生物標本館(博物館)發(fā)展現(xiàn)狀的基礎上,對目前面臨的問題進行了分析,并對未來的建設與發(fā)展進行了展望,提出相應建議。
中國科學院生物標本館(博物館)是國家動物、植物、菌物、化石等標本保藏、研究和科學教育的重要實體,是全國生物標本集中保藏的最主要場所,在國家生物資源的保護與可持續(xù)利用中具有不可替代的重要作用。自 20 世紀 50 年代建立以來,中國科學院生物標本館(博物館)一直擔負著我國戰(zhàn)略生物資源的收集、整理、保藏、研究與可持續(xù)利用的國家與歷史使命,代表著國家戰(zhàn)略生物資源的整體水平,致力于研究生物多樣性、揭示生物進化規(guī)律,為國民經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展服務。
2008 年,中國科學院成立了中國科學院生物標本館(博物館)工作委員會(以下簡稱“工委會”),主要任務是在中國科學院科技促進發(fā)展局領導下,協(xié)助調(diào)查中國科學院生物標本館(博物館)的工作狀況,提出改革、發(fā)展和建設的意見與建議,編制中長期發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃報告,并進行檢查評估;促進中國科學院生物標本館(博物館)之間的科技協(xié)作、學術交流和信息資源的共建共享,促進與國內(nèi)外其他生物標本館(博物館)之間的合作,組織和參與與生物標本館(博物館)工作有關的學術活動,促進中國科學院生物標本館(博物館)的對外宣傳與交流。
目前,中國科學院生物標本館(博物館)包括了由 18 個研究所作為依托單位的 19 家標本館(博物館)(圖 1),分布于全國 12 個省、直轄市、自治區(qū)(圖 2);收集保藏的生物標本資源涵蓋了動物、植物、菌物、古生物等,擁有我國乃至亞洲最大的生物標本館(博物館),以及一系列我國最大、最有特色的專類標本館;是我國最大、國際上具有重要影響力的生物標本資源保藏體系與數(shù)字化數(shù)據(jù)網(wǎng)絡,也是生物標本資源整合與共享利用的平臺;其收藏生物標本的采集地基本覆蓋全國所有地區(qū)和生境類型(包括海域)。
圖1 中國科學院生物標本館(博物館)工作委員會組織結構圖
截至 2018 年 10 月,中國科學院標本館(博物館)共保藏各類生物標本共計 2 038.5 萬號/份(表 1),其中:定名標本占一半以上,達 1 146.1 萬號/份;模式標本 33.9 萬號/份;近一半標本完成了數(shù)字化工作。部分場館收藏范圍遍及全國,其他則以所在地區(qū)為主,輻射周圍區(qū)域。從收藏類群來看,其中 4 個以動物為主,如中國科學院動物研究所國家動物博物館;6 個以植物為主,如中國科學院植物研究所標本館;1 個以微生物為主,如中國科學院微生物研究所菌物標本館;3 個以水生生物為主,如中國科學院水生生物研究所水生生物博物館;2 個以化石為主,如中國科學院古脊椎動物與古人類研究所標本館;另外 3 個是地方性綜合場館,如中國科學院西北高原生物研究所青藏高原生物標本館(表 2)。
表 1 中國科學院生物標本資源收集保藏現(xiàn)狀
圖2 中國科學院生物標本館(博物館)各成員單位分布
目前,世界一流的生物標本收藏機構有 10 余家,均位于歐美發(fā)達國家。美國的史密森學會(Smithsonian Institution),成立于 1846 年,擁有 16 家博物館,保藏著許多珍貴標本,其館藏總量已達到驚人的 1.45億號,是世界最大的博物館體系,同時也是美國公共教育、國民服務以及藝術、科學和歷史等領域的研究中心。英國自然歷史博物館(Natural History Museum)原為 1753 年創(chuàng)建的不列顛博物館的一部分,目前館藏量超過 8 000 萬號,是歐洲最大的自然歷史博物館。其他世界著名博物館,如美國自然歷史博物館(American Museum of Natural History)、美國菲爾德自然歷史博物館(Field Museum of Natural History)、美國加州科學院金博爾自然歷史博物館(Kimball Natural History Museum)、法國國家自然歷史博物館(Muséum National d’Histoire Naturelle)、德國自然歷史博物館(Museum für Naturkunde)等,館藏量也在 3 000 萬號以上。
表 2 中國科學院生物標本館(博物館)各成員單位及標本收藏現(xiàn)狀
這些 3 000 萬號以上級別的收藏機構大多歷史悠久,標本藏量多,代表性廣,各有特色;擁有一批著名的分類學家和穩(wěn)定的科研隊伍,便于長期從事分類學研究;出版了大量覆蓋全球的專科、專屬分類學和系統(tǒng)學專著,大多有自己發(fā)行的正式學術刊物,并已在世界范圍產(chǎn)生極大影響;同時有一支穩(wěn)定的高水平技術管理隊伍,有固定的、較為充裕的研究和運行經(jīng)費;保持與國內(nèi)外有關機構進行標本交換,并經(jīng)常有目的地組織隊伍進行標本采集;標本管理的科學性強,已建立起相應的標本數(shù)據(jù)庫,尤其大都對模式標本建立了信息數(shù)據(jù)庫。
與發(fā)達國家相比,中國科學院生物標本館(博物館)在標本收藏、管理及可持續(xù)利用方面還有差距。工委會成立前,中國科學院生物標本館(博物館)標本量、物種數(shù)和代表性仍有許多空白,分類研究力量薄弱,還不能全面反映我國的戰(zhàn)略生物資源的實況和優(yōu)勢;面向國家重大需求、為解決重大科研問題等提供技術支撐方面的作用仍然沒有充分發(fā)揮,相關科普工作需要加強,現(xiàn)代化管理水平也有待提高。工委會成立后,中國科學院生物標本館(博物館)建設事業(yè)奮起直追,經(jīng)過 10 年的發(fā)展,已有了明顯的進步。館藏量達到百萬級別的標本館(博物館)已有 5 個,其中國家動物博物館館藏量已達 800 萬號/份以上,是亞洲最大的生物標本館(博物館)。
圖 3 中國科學院生物標本館(博物館)國內(nèi)主要考察和采集區(qū)域
中國科學院生物標本館(博物館)的工作主要包括 3 方面:① 以標本為中心的收藏、整理、鑒定、數(shù)字化及管理技術研發(fā)等戰(zhàn)略生物資源收集和保藏工作;② 依托館藏標本,在支撐科學研究、服務國家戰(zhàn)略計劃、服務國家重大需求、支撐專業(yè)人才培養(yǎng)和服務社會需求方面的工作,如經(jīng)典分類研究與生物物種資源研究等;③ 科學普及工作。
1.4.1 戰(zhàn)略生物資源收集與保藏
戰(zhàn)略生物資源的收集與保藏是生物標本館(博物館)的重要職能之一。近 5 年來,配合國家重大研究計劃,各館開展針對性考察和采集,共組織國內(nèi)外考察 1 100 余次,采集標本 261.8 萬號/份,整理制作 163.2 萬號/份。國內(nèi)考察主要集中在生物多樣性研究熱點地區(qū)和以往考察薄弱的地區(qū),如青藏高原、西南山地等。各館也根據(jù)自身定位和特色進行采集。例如,東北生物標本館對東北地區(qū)動、植物的采集,海洋生物標本館和南海海洋生物標本館對我國近海及其他海域的考察和采集等(圖 3)。國外聯(lián)合資源考察則主要集中于“一帶一路”沿線國家和地區(qū),包括中亞、東南亞、非洲、印度洋和西太平洋等地。
通過不斷地考察和采集各館積累了大量標本。各館館藏量穩(wěn)步增加,標本總量從 2013 年底的 1 774.0 萬號/份持續(xù)、平穩(wěn)地增加到 2018 年的 2 038.5 萬號/份,增長率達 14.9%(表 3)。同時,定名標本和標本數(shù)字化量也穩(wěn)步增長,定名標本增長了近 10%,目前已占館藏標本的 56%,數(shù)字化標本占 48%(表 4)。
1.4.2 經(jīng)典分類研究
在分類學逐漸衰落、研究力量極度萎縮的情況下,各館堅持不懈、克服困難,通過聘請退休老專家或邀請其他單位從事相關類群的研究者前來鑒定標本等各種方式,不斷推進分類研究。近 5 年來,鑒定標本共計 102 萬余號/份,從而使得館藏定名標本量有了顯著提升,標本鑒定率也能夠維持在相對合理的水平。館藏模式標本種類增加了 6 647 種,達到 56 240 種;模式標本量也增加了 3.5 萬號/份,接近 40 萬號/份。此外,還支撐了 5 000 余篇論文和近 200 部專著的發(fā)表,22 項專利的申請,以及 3 項行業(yè)標準的制定。
1.4.3 生物物種資源研究
標本館對我國生物物種資源研究也發(fā)揮了重要支撐作用。生物標本館是我國摸清生物資源家底、有效保護和利用生物資源,以及防止有害生物入侵的堅強后盾。近年來,中國科學院生物標本館(博物館)在《中國動物志》、Flora of China、《中國孢子植物志》、《泛喜馬拉雅植物志》、《中國藥用植物志》、《中國大百科全書》(第三版)等重要志書出版的過程中承擔了大量工作,保障了重大計劃的順利執(zhí)行和志書的完成。例如,中國科學院植物研究所標本館主持了由 15 國參與的重大國際合作項目“泛喜馬拉雅地區(qū)綜合考察和植物志編研”,現(xiàn)已出版 4 本《泛喜馬拉雅植物志》。該項目集中體現(xiàn)了傳統(tǒng)方法與生物學的最新發(fā)展和手段的緊密結合——大規(guī)模野外調(diào)查、形態(tài)性狀和 DNA 分析等[3]。
1.4.4 科學普及
通過科普活動來宣傳科學知識和科學思想,以提高公眾科學素養(yǎng)是標本館(博物館)工作的重要組成部分。近 5 年來,各館共舉辦 1 500 余場各類科普活動,有條件的標本館(博物館)還常年對外開放,受眾達 365 萬余人次(表 5);并提供社會咨詢服務 1.3 萬余人次,各館網(wǎng)站訪問量總計達 4 780 萬次。
各館舉辦的活動豐富多樣,異彩紛呈,形成了常態(tài)化科普宣傳、規(guī)?;破栈顒?、品牌化科普產(chǎn)品和系列化科普成果。此外,還發(fā)表科普著作 70 余部、科普文章 500 余篇,支持拍攝科普紀錄片、宣傳片 8 部,以及發(fā)表野外考察實錄 500 余篇等。這些成果將整個學科知識成體系地呈現(xiàn)出來,有效地提升了公眾的科學素養(yǎng)。部分科研工作也得到了社會的關注和報道。由于工作出色,各館得到了社會各界的高度認可,有的還獲得了國家級或地方級各類“科普教育基地”等稱號,以及各種集體或個人的獎勵。
表 3 中國科學院生物標本館(博物館)近 6 年標本總量及各類群標本量(單位:萬號/份)
表 4 中國科學院生物標本館(博物館)近 5 年定名標本及數(shù)字化標本量(單位:萬號/份)
表 5 中國科學院生物標本館(博物館)科普服務情況
標本館(博物館)服務國家重大戰(zhàn)略、重大研究計劃和國門生物安全,對于科研工作發(fā)揮了巨大的支撐作用?!笆濉币詠砀黟^主持或者支撐的院內(nèi)外項目共計 491 項,經(jīng)費達 5.76 億元人民幣(表 6)。
(1)在服務國家戰(zhàn)略方面,各館積極組織資源考察和采集,為國家積累了大量戰(zhàn)略生物資源。例如,國家動物博物館對中亞及東北亞“一帶一路”沿線國家進行的考察,不但進行了動物資源聯(lián)合考察,還推動了各國青年人才的培養(yǎng)與專業(yè)技術培訓及一系列重大合作項目的聯(lián)合申報,因此被中國科學院國際合作局推薦參加“一帶一路”倡議實施 5 周年成果展示,并被《中國科學院院刊》報道。中國科學院武漢植物園標本館、昆明動物博物館、昆明植物研究所標本館等依托“中-非聯(lián)合研究中心”和“東南亞生物多樣性中心”,先后赴非洲和中南半島各國開展生物資源聯(lián)合考察,豐富了我國對這些地區(qū)的標本收藏,支撐了《肯尼亞植物志》《泛喜馬拉雅植物志》等相關志書的編研。
(2)在服務國家重大研究計劃方面,各館積極參與并執(zhí)行,為科學研究和國家生物資源庫的建設提供有力支撐。例如,海洋生物標本館為中國科學院海洋研究所以及其他相關院所承擔的涉及海洋生物的項目提供了標本采集、保藏及生物多樣性和分類學研究的支撐,并作為主要單位參與了中國科學院戰(zhàn)略性先導科技專項(A 類和 B 類)、科學技術部基礎工作專項、科學技術部基礎調(diào)查專項、國家自然科學基金以及其他部委或地方委托的 200 余個科研項目,收集了大量海洋生物標本,并建立了目前國內(nèi)最大的深海生物標本庫。同時,其他各標本館服務中國科學院戰(zhàn)略性先導科技專項(A 類)“地球大數(shù)據(jù)科學工程”和科學技術部科技基礎性工作專項近 10 項,參與建設 DNA 條形碼憑證標本庫和 DNA 材料庫,為國家積累了大量重要生物 DNA 材料。此外,中國科學院近 10 個標本館(博物館)參加了重大科研計劃——第二次青藏高原綜合科學考察研究,其中中國科學院植物研究所標本館還主持了中國科學院戰(zhàn)略性先導科技專項(A 類)“美麗中國生態(tài)文明科技工程”中一個項目;各標本館(博物館)憑借所保藏歷史標本的資源優(yōu)勢和人才優(yōu)勢,未來將為“美麗中國”和生態(tài)文明建設提供大量服務,發(fā)揮巨大的推動作用。
(3)在服務國門生物安全方面,各館為保障國門生物安全提供了強有力的技術支持。標本館(博物館)共主持 2 項中國科學院重點部署項目——“面向我國出入境口岸動植物檢疫工作的技術服務體系構建”和“國門入侵生物預防與控制技術”,構建了5個動植物檢驗檢疫實體庫和 3 個信息資源庫,搭建了面向口岸對接的服務平臺、國門生物安全動態(tài)響應平臺和重要檢疫及入侵物種快速鑒定平臺。由于服務工作業(yè)績突出且宣傳成效顯著,該成果已入選“率先行動,砥礪奮進——‘十八大’以來中國科學院創(chuàng)新成果展”。
中國科學院生物標本館(博物館)自建立以來,經(jīng)過幾十年的發(fā)展和幾代分類學家的努力,無論是規(guī)模、館藏量還是保藏條件,都有了長足的進步,為國家在生物資源保藏、科研支撐和社會服務等方面作出了巨大貢獻;但與發(fā)達國家國際一流標本館(博物館)相比還有很多不足,與國家高速發(fā)展的科技需求之間也存在較大差距,在發(fā)展方面還面臨一些問題。
從總體上來看,目前我國生物標本收藏存在機構和資源保存分散、重要資源重復收集、信息碎片化、存量資源整理緩慢、資源藏量增加缺乏宏觀布局和針對性、缺乏資源分類鑒定人才、標本數(shù)字化工作沒有統(tǒng)籌安排、共享仍然存在障礙、服務存在隨意性和主動性等問題;同時,統(tǒng)一的行業(yè)標準和規(guī)范有待廣泛推廣與實施。這些問題在很大程度上影響和限制了生物標本資源的有效整合和充分利用,也嚴重影響了中國從國家水平向世界展示自己的資源優(yōu)勢與科研實力。
具體來講,有 6 個方面。①發(fā)展定位方面。部分標本館(博物館)的定位與目標還有待進一步明確和聚焦,需要更加體現(xiàn)出標本館(博物館)發(fā)展以科研活動作為依托,特色研究所的標本館(博物館)建設尚待加強。②資源收集方面。雖然在采集方法和技術方面不斷涌現(xiàn)新技術、新工具,但隨著人類對生態(tài)環(huán)境的愈加重視和對生物資源保護力度的加大,生物標本采集都將越來越受到限制,館藏量的增加會受到一定的影響。③保藏及管理方面。由于標本制作專業(yè)人員的缺失,且難以用機器代替,標本制作成本越來越高,標本制作的速度遠低于館藏增加速度,造成標本積壓、無法共享。④研究利用方面。在標本借閱服務過程中需要在確保標本安全的前提下滿足科研人員需求,因而服務過程存在某些必不可少的環(huán)節(jié)(如申請許可、等待通過、提交報告等),其花費的時間和資源成本可能降低了生物標本的利用效率[4]。另一方面,對體量較小的標本館來說,標本覆蓋的地域有限[5],難以形成規(guī)模效應,標本利用率更低。⑤信息共享方面。資源挖掘與針對性服務有待加強,資源與信息共享水平也有待提升。⑥經(jīng)費支持方面。標本館(博物館)的發(fā)展需要得到研究所的支持和穩(wěn)定的運行經(jīng)費支持。
綜上所述,制約中國科學院生物標本館(博物館)運行與發(fā)展的主要瓶頸,一方面是經(jīng)費和人才問題。有了充足的經(jīng)費,可以極大地加強硬件方面的建設,增加標本保藏量和代表性,加快數(shù)字化標本館(博物館)建設,提高標本信息化水平。在此基礎上,可以發(fā)展和穩(wěn)定一支高水平的研究隊伍和技術管理隊伍。經(jīng)費和人才這兩者相輔相成。另一方面,目前中國科學院院內(nèi)各標本館(博物館)各自為戰(zhàn)的獨立管理體制,分散化的管理體制已經(jīng)不適應集中力量辦大事的形勢要求,也很大限度地制約了中國科學院生物標本館(博物館)的發(fā)展。
對于上述問題,急需對生物標本資源在國家層面進行整合,成立國家生物標本館,并讓其進入中國科學院的創(chuàng)新體系,納入統(tǒng)一的管理體制。
2018 年 9 月,中國科學院動物研究所國家動物博物館組織中國科學院院內(nèi) 7 家研究所標本館和院外 6 家高校標本館聯(lián)合申報國家科技資源共享服務平臺“國家動物標本資源庫”;同時中國科學院植物研究所標本館也組織全國 16 家植物標本館聯(lián)合申報“國家植物標本資源庫”。2019 年 6 月 5 日,“國家動物標本資源庫”和“國家植物標本資源庫”均順利獲得科學技術部和財政部批準。
兩個國家平臺旨在通過整合我國動植物標本資源,依據(jù)相關標準、規(guī)范開展動植物標本的收集、整理、制作、保藏、研究等工作,對標本進行數(shù)字化建設,以此推進我國生物標本資源保藏、管理、建設水平。同時,以實物資源、數(shù)字化資源和科研資源為依托,通過實體館、門戶網(wǎng)站等途徑面向社會進行資源共享,實現(xiàn)生物標本資源在科學研究、國家建設和科學普及等方面的服務功能。
國家平臺的建立,對于在時間和空間上大尺度的研究非常有利,因為在大多數(shù)情況下,只有大型標本館(館藏量大于 100 萬號)才能提供全世界不同地域、不同時期收集的標本,并從生物地理和全球氣候變化入手,結合新一代基因測序技術,對標本的研究可能在不久的將來提供前所未有的時空視角[5-8],從而揭示更多自然奧秘,并為國家戰(zhàn)略決策提供參考。
國家平臺建立之后,在專項資金的支持下,預期未來各館在運行管理、資源收集與保藏、科研支撐與社會服務、人才隊伍建設、科普活動普惠社會大眾等方面也會有較大的提升。
生物標本館(博物館)自其誕生以來就是基礎生命科學發(fā)展的主要貢獻者,不斷收集和積累標本資源是其使命之一。生物標本,以及與其相關的分類學和系統(tǒng)學研究,也已經(jīng)持續(xù)了相當長的時間。目前,在國家戰(zhàn)略合作的前提下,各館正在穩(wěn)步推進科研交流與合作,與相關國家和地區(qū)開展生物資源合作研究;未來,中國科學院生物標本館(博物館)將與“一帶一路”沿線國家建立更密切的聯(lián)系,組織系統(tǒng)的生物資源考察和合作,并在此基礎上探索構建“一帶一路”標本館聯(lián)盟的可行性,為國家“一帶一路”建設作出更多貢獻。此外,還將在服務國家重大項目,服務國門生物安全及科技基礎資源調(diào)查等國家重大專項中進一步積累標本資源。
然而隨著各國對生物資源的重視和保護,以及生物分類熱潮的退去,未來將不再可能有大規(guī)模的標本采集活動。取而代之的是已有標本館(博物館)之間的交流與融合,資源共享和深入挖掘利用將是未來標本館(博物館)發(fā)展的趨勢之一。如何發(fā)揮已有標本資源的價值,是我們必須要考慮的問題。在這種形勢下,擁有生物標本的機構應該以“了解地球生命”為使命,這將有助于在日益重視生態(tài)環(huán)境的背景下增加對生物標本的使用,從而使社會對這些標本、相關研究以及標本所在機構的贊賞、鼓勵和支持也隨之增加[5]。
在一個生物多樣性信息比以往需求更大的時代,全世界生物標本館(博物館)保存的數(shù)億份植物、菌物和動物標本正是提供這樣的信息、數(shù)據(jù)和知識的源泉,能夠揭示其他數(shù)據(jù)來源無法觀察到的模式,有著改變?nèi)蜃兓飳W領域的巨大潛在價值[7-12]。生物標本作為生物多樣性信息的重要載體,已被越來越多的國家和機構重視,各國正積極開展生物標本數(shù)字化工作[13]。我國也已從 2003 年開始,在科學技術部國家科技基礎條件平臺項目的支持下,對生物標本開展了大規(guī)模的數(shù)字化建設工作,取得了巨大的進步[14,15]。在國家標本資源庫建立之后,未來將進一步推動數(shù)字化工作,向全面建設地球生命數(shù)據(jù)保藏中心邁進,從而為國家、科研和社會發(fā)揮更有力的支撐作用。
為配合國家標本生物資源平臺建設,生物標本館(博物館)運行模式也將發(fā)生變化。平臺將采取“平等、互利、成果共享”原則,以分別建設、集中共享的方式進行資源共建、共享。依托單位與共建單位組成網(wǎng)絡狀結構,依托單位全面負責平臺運行,制定建設發(fā)展規(guī)劃、規(guī)章制度和標準規(guī)范,負責信息匯交、審核、發(fā)布以及門戶網(wǎng)站管理建設,對共建單位進行工作考核,負責在線服務系統(tǒng)建設和運行,組織開展資源共享服務,實施平臺經(jīng)費使用。共建單位遵守平臺管理規(guī)章制度,接受工作考核和績效評價,根據(jù)建設規(guī)范和標準開展各項工作,提供資源共享服務。平臺實物標本資源歸各單位所有和保藏,而信息數(shù)據(jù)則均須匯交平臺管理使用,其所有權和使用權歸共建單位和平臺共有。根據(jù)平臺運行與管理需求,管理人員也將進行相應調(diào)整。特別是要設立數(shù)據(jù)分析挖掘人員和共享服務人員,以極大地促進標本資源的利用與共享。
未來“國家動物標本資源庫”和“國家植物標本資源庫”的建設將充分展示資源大國的優(yōu)勢和科學發(fā)展的實力,推動生物多樣性的認知與長期監(jiān)測,支撐學科的交叉融合與創(chuàng)新,促進生物標本資源面向社會開放共享,提高資源的利用效率。