安顺学院动植物标本整理与数字化资源库建立
摘要
关键词
植物标本;动物标本;整理分析;数字化
正文
基金项目:贵州省大学生SRT计划 (asxysrt202110);贵州省大学生SRT计划(asxysrt202112)。
生物标本可以记录物种的分布、生境及其物种演化等信息,是动植物学等专业分类调查的重要研究基础。动植物标本的采集和保管具有分散性,研究者想要查看标本,则需要去存放单位借阅相应的标本,不仅要在很多地方辗转,还需要花费时间和经费,大大增加了工作的难度[[[] 刘娜,曹雨夏,周晓雪等.基于馆藏标本的文冠果资源分布研究[J].中国油脂,2021,46(02):86-92.],[[] 刘慧圆,覃海宁,李敏.植物标本资源共享平台与标本数字化能力建设[J].科研信息化技术与应用,2017,8(04):13-23.]]。随着信息网络的迅速发展,得以将标本资料电子化,许多动植物学家、研究者及爱好者便可以在网络上查看到标本,避免了标本的破损[[[] 林春蕊,刘演,何成新等.广西植物标本馆标本数字化信息统计与分析[J].广西植物,2008,28(2):278-284.],4]。
安顺学院自2009年生物科学专业招生以来,根据该专业的培养要求,连续12年进行野外实习实践,采集了大量动植物标本,目前标本主要面临以下两个问题:①科研研究与教学需要频繁翻阅标本,会造成标本损坏。②标本数量多,不易管理,存在部分标本在查阅、管理等过程中丢失[[[] 林文俊,马良,陈世品.植物标本数字化平台建设研究——以福建农林大学林学院为例[J].现代盐化工,2016,43(05):21-23.]]。因此,使得搭建标本数字化平台,规范管理标本成为一项十分重要的工作
1.研究材料
1.1 数据来源
本文所用的统计数据来自安顺学院农学院的动植物标本信息。统计数据信息截止至2022年9月已鉴定的动植物标本,对科属等信息不全的标本未做统计[[[] 连艳,袁昌唯,范雯嘉等.成都中医药大学中药博物馆腊叶标本的数据分析[J].成都中医药大学学报,2022,45(01):106-112.]]。
1.2数据初步处理
标本数据信息记录内容包括:采集日期、采集人、采集号、标本状态、区县、地名、生境、科名、属名、种名、中文名、鉴定人、鉴定日期、经度、纬度、海拔等信息。在统计分析前,需对所收集的数据信息中部分不符合统计分析要求的进行筛选或修改[[[] 王仁赞,李世晋,张奠湘.中国科学院华南植物园标本馆维管植物标本数据统计分析[J].热带亚热带植物学报,2012,20(06):634-641.],[[] 范小静. 以入侵植物为例探讨华南植物园标本馆标本分类管理[D].华南农业大学,2018.]]。
2.研究方法
2.1分类方法
植物标本中的被子植物采用APG IV(Angiosperm Phylogeny Group 2016)系统,蕨类植物采用PPGI( Pteridophyte PhylogenyGroup 2016)系统,裸子植物采用克氏系统(Christanhusz)进行分类。
2.2数据分析方法
选择Excel2019描述性统计分析,即汇总或描述数据集的方法,再以柱状图等形式呈现数据,使结果直观、简化。
2.3信息采集
2.3.1动植物标本文字信息的采集
将标本进行整理与分类,再输入所有标本的有关信息(中文名称与拉丁名称、地位与特征、范围与环境等),将其整理到相应的动植物标本数据库中。
2.3.2动植物标本影像信息的采集
利用佳能EOS 80D数码相机采集动植物标本影像信息,相机是身机搭配佳能EF70-200mmf/2.81L IS III USM远摄变焦镜头的照相机。将标本置于自制色卡上进行拍照。使用Adobe Photoshop CS6进行修剪、颜色复原等处理,最后整理标本的图像、文本信息,并导入相应的数据库中 [[[] 张财文,杨笑,周雪等.安徽科技学院数字化动物标本馆的建设[J].安徽农业学,2017,45(01):212-214.]]。
2.4数据库建立
植物数据库的构建采用Html、Javascript技术,动物数据库的构建采用MYSQL数据库技术。
3.结果与分析
3.1 标本概况
截至2022年9月,安顺学院农学院共保存有493件维管植物标本(详见图1-3),经标本信息数字化处理后,明确隶属于89科234属305种。其中,属于广义蕨类植物Pteridophyta(含合并系即石松类)标本30份,6科13属14种,占登记标本总数的6.09%,其中数量最多的科为石松科(Lycopodiaceae),16份;最多的属是石松属(Lycopodium),共11份;数量最多的种是石松(Lycopodium japonicum),共10份。属裸子植物标本5份,3科3属3种,占登记标本总数的0.10%,其中最多的科是银杏科(Ginkgoaceae),3份;最多的属是银杏属(Ginkgo),共3份;最多的种是银杏(Ginkgo biloba ),3份。属被子植物标本458份,80科218属288种,占登记标本总数的92.90%,其中数量最多的为菊科(Asteraceae),57份;最多的属是菊属(Chrysanthemum)和马兰属(Kalimeris),共6份;数量最多的种是野菊(Dendranthema indicum)和马兰(Kalimeris indica),6份。整理标本的过程中发现有169份标本收集信息不完整,占全部标本的25.52%,并且在全部标本中,76科标本数量不到10份,27科标本只有1份。125属标本数不到10份,27属标本只有1份。167种标本数量不到10份,27种标本只有1份,即8.86%的物种只有1份标本[[[] 束祖飞,吕江,宋相金,霍兆敏,张超,陈敏豪,杨立,肖荣高,栾晓峰.广东车八岭国家级自然保护区维管植物标本的整理与分析[J].林业与环境科学,2017,33(03):61-65.]]。
图1 安顺学院维管植物标本占比图
图2 植物标本主要科
图3 植物标本主要属
动物标本信息整理后得出,隶属于43科101属173种(详见图4-6)。其中节肢动物门(Arthropoda)标本212份,隶属31科78属132种,占登记标本总数的79.10%,其中数量最多的科是凤蝶科(Papilionidae),为23份;数量最多的属是凤蝶属(Papilio Linnaeus),为14份;数量最多的种是钩翅眼蛱蝶(Junonia iphita),为12份。脊索动物门(Chordata)中脊椎动物亚门标本56份,隶属于12科23属41种,占已录入标本总数的20.89%,其中鱼类(Pisces)标本26份,数量最多的种是草鱼(Ctenopharynodon idellus),共5份;两栖类(Amphibian)标本16份,数量最多的种是牛蛙(Rana catesbeiana),共4份;爬行类(Reptilia)标本14份,数量最多的种是巴西彩龟(Trachemys scripta),共4份。整理标本的过程中发现有87份标本采集信息不完整,占全部标本的32.46%,并且在全部标本中,有34科的标本数少于10份,17科的标本只有1份;有34属的标本数少于5份,15属的标本只有1份;有78种的标本数少于10份,45种的标本只有1份,即16.79%的种仅有1份标本,其中大多数动物标本在保存的过程中因防腐防虫不当,已大部分损坏,且采集历史较远,采集信息不完整。
图4 安顺学院动物各类标本占比图
图5 动物标本主要科
图6 动物标本主要属
安顺学院植物标本中属于入侵植物的有63种,其中主要来自安顺学院师生参与的“全国林业、草原及湿地外来入侵植物”调查以及历届农学院学生野外实习制作的植物标本,部分入侵植物名录如下表。
表1 安顺学院植物标本——部分入侵植物名录
中文名 科名 拉丁名 原产地
北美车前 车前科 Plantago virginica 北美洲
蓖麻 大戟科 Ricinus communis 非洲
草木樨 豆科 Melilotus officinalis 欧洲及东亚
白车轴草 豆科 Trifolium repens 欧洲
红车轴草 豆科 Trifolium pratense 欧洲
刺槐 豆科 Robinia pseudoacacia 北美洲
双荚决明 豆科 Senna bicapsularis 南美洲
金合欢 豆科 Acacia farnesiana 热带美洲
含羞草决明 豆科 Chamaecrista mimosoides 南美洲
长柔毛野豌豆 豆科 Vicia villosa 欧洲及亚洲
银合欢 豆科 Leucaena leucocephala 南美洲
棕叶狗尾草 禾本科 Setaria palmifolia 非洲
毛花雀稗 禾本科 Paspalum dilatatum 北美洲
扁穗雀麦 禾本科 Bromus catharticus 南美洲
野西瓜苗 锦葵科 Hibiscus trionum 非洲
百日菊 菊科 Zinnia elegans 墨西哥
苏门白酒草 菊科 Erigeron sumatrensis 南美洲
小蓬草 菊科 Erigeron canadensis 北美洲
一年蓬 菊科 Erigeron annuus 北美洲
大狼杷草 菊科 Bidens frondosa 北美洲
三叶鬼针草 菊科 Bidens pilosa 南美洲
藿香蓟 菊科 Ageratum conyzoides 墨西哥及邻近区
安顺学院动物标本中属于入侵动物的有25种,其中主要来自安顺学院师生参与的“全国林业、草原及湿地外来入侵动物”调查以及历届农学院学生野外实习制作的动物标本,部分入侵动物名录如下表。
表2 安顺学院动物标本——部分入侵动物名录
类别 所属目 中文名 拉丁名 原产地
鱼纲 鲈形目 蓝鳃太阳鱼 Lepomis macrochirus 北美、加拿大
大口黑鲈 Micropterus salmoides 加拿大、美国
罗非鱼 Oreochromisnilotica 非洲
鲤形目 鲢 Hypophtl michthys molitrix 东亚
白鲫 Carassius auratus cuvieri 日本
埃及胡子鲶 Clarias leather 非洲
克氏原螯虾 Procambarus clarkii 日本
珍宝蟹 Dungeness Crab 美国
爬行纲 龟鳖目 巴西彩龟 Trachemys scripta 巴西、美国
真鳄龟 Macroclemys temminckii 美国
拟鳄龟 Chelydra serpentina 加拿大、美国
两栖纲 有尾目 美西钝口螈 Ambystoma mexicanum 墨西哥
无尾目 牛蛙 Rana catesbeiana 北美
非洲爪蛙 Xenopus laevis 非洲
腹足纲 中腹足目 福寿螺 Pomacea canaliculata 南美洲
3.2采集历史
本校标本主要来自2个时期,第一个采集高峰期为2010—2014年,共采集405份标本;第二个采集高峰期为2017—2019年采集共获得标本411份(详见图7)。
图7 安顺学院历年采集动植物标本数量
标本采集工作主要集中在6月、7月,其中7月份最多 ( 占总数的43.23%),其次为6月 (37.49%),5月 (15.08%) 和4月 (2.40%),3月 (1.38%),2月 (0.42%)采集标本数量均小于标本数的 1%。采集高峰 (6月、7月 )共采集标本713份;采集低峰 (1月、2月) 共采集标本8份(详见图8)。
图8 安顺学院各月采集动植物标本数量
3.3数字化平台建设
植物标本数据库的检索页面(详见图9)以整理后的标本图像和文字信息为内容,采用Html、Javascript技术对标本的种类、采集记录、鉴定记录等进行统计整理与分析[[[] 矫贵松.关于我国自然博物馆生物标本数字化的方法研究[D],吉林:东北师范大学,2008.]],使学生或初学者能通过检索很快找到所需的标本,提高了初学者的检索速度,便于学习。
图9 植物标本数据库检索页面
动物标本数据库检索页面(详见图10)是利用MY SQL数据库和Photoshop等网页和制作软件,设计和制作安顺学院动物标本数据库。
图10 MYSQL数据库检索页面
4展望
标本库的数据化虽然已初具雏形,涵盖了动植物标本的大部分信息,但标本基数过于庞大,不易检索,考虑到经验、技术等原因,再加上数字化标本库还有待完善,所以后期将采用HTML5、VR、AI等技术完善网页,更好的辅助科研与教学 [[[] 聂传朋,李永民,李焰焰等.阜阳师范学院数字化动物标本馆建设初步研究[J].安徽农业科学,2009,37(22):10763-10764.]]。
参考文献:
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