朱光福 伊廷雙 劉杰

摘 要：? 全球自然歷史博物館中保存著約3.9億份植物標(biāo)本，這些標(biāo)本為科學(xué)研究提供了重要支撐。近20年來，隨著標(biāo)本數(shù)字化的發(fā)展，數(shù)字植物標(biāo)本在科學(xué)研究中的應(yīng)用日益廣泛。數(shù)字植物標(biāo)本不僅為標(biāo)本傳統(tǒng)的用途提供了便利，而且衍生出了新的研究主題和方向。鑒于目前中文文獻(xiàn)中缺乏數(shù)字植物標(biāo)本在科學(xué)研究中的應(yīng)用概述及所面臨挑戰(zhàn)的分析，該文概述了全球植物標(biāo)本數(shù)字化的現(xiàn)狀，并對數(shù)字標(biāo)本在生物地理學(xué)、入侵生物學(xué)、氣候變化和保護(hù)生物學(xué)等領(lǐng)域中的應(yīng)用情況進(jìn)行了綜述。主要集中在以下5個方面：（1）生物地理學(xué)研究中物種分布格局及其成因；（2）編制入侵植物名錄、重建入侵歷史和預(yù)測入侵風(fēng)險；（3）氣候變化情景下植物分布格局的變遷機(jī)制；（4）生物多樣性編目和保護(hù)區(qū)規(guī)劃；（5）其他相關(guān)應(yīng)用（如農(nóng)業(yè)和民族藥物學(xué)等）。最后，針對數(shù)字植物標(biāo)本應(yīng)用中存在的問題進(jìn)行了討論，并提出了應(yīng)對策略，同時提出開發(fā)將數(shù)字標(biāo)本與其他學(xué)科大數(shù)據(jù)進(jìn)行整合分析的新理論、新方法和新工具，為植物學(xué)及相關(guān)學(xué)科提供參考。

關(guān)鍵詞： 植物標(biāo)本， 數(shù)字標(biāo)本， 生物地理學(xué)， 入侵生物學(xué)， 氣候變化， 保護(hù)生物學(xué)， 生物多樣性， 民族藥物學(xué)

中圖分類號：? Q94

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：? A

文章編號：? 1000-3142（2022）增刊1-0127-15

收稿日期：? 2021-11-18

基金項目：? 國家自然科學(xué)基金（41971071， 31770367）； 中國科學(xué)院“從0到1”原始創(chuàng)新項目（ZDBS-LY-7001）； 云南省“萬人計劃”青年拔尖人才項目（YNWR-QNBJ-2018-146）。

第一作者： 朱光福（1995-），碩士研究生，研究方向為物種生態(tài)位模型，（E-mail）zhuguangfu@mail.kib.ac.cn。

通信作者：? 劉杰，博士，副研究員，研究方向為植物多樣性起源演化及保護(hù)，（E-mail）liujie@mail.kib.ac.cn。

Application of digitized plant specimens in

scientific research： progress and challenges

ZHU Guangfu1，3， YI Tingshuang1， LIU Jie1，2*

（ 1. Germplasm Bank of Wild Species， Kunming Institute of Botany， Chinese Academy of Sciences， Kunming 650201， China;

2. CAS Key Laboratory for Plant Diversity and Biogeography of East Asia， Kunming Institute of Botany， Chinese Academy

of Sciences， Kunming 650201， China; 3. University of Chinese Academy of Sciences， Beijing 100049， China ）

Abstract：? About 390 million plant specimens are permanently stored in natural history museums around the world， and these specimens provide important support for scientific research. Increasingly， the application digital plant specimens have become widespread in scientific research， especially with the rapid development of the specimen digitization in the last two decades. The digitized plant? specimens not only provide? convenience for the traditional use of specimens， but also open a new window for other research fields. However， few studies in Chinese literature have reviewed the application of digitized plant specimens in scientific research， and the associated future challenges. In this review， we summarized the current state of specimen digitization across the globe， and provided a brief overview of its application in biogeography， invasion biology， climate change， conservation biology， and other fields. Here， we mainly focused on the following five aspects： （1） Species distribution patterns and determinants of biodiversity in biogeography; （2） the compilation of invasive plant checklist， reconstruction of the invasion history， and prediction of future invasion risk; （3） Range shift mechanisms of plants under climate change scenarios; （4） Biodiversity inventories and protected areas designing; （5） Other fields （ Such as agriculture and ethnopharmacology）. Finally， we discuss the challenges that digitized plant specimens are facing， and suggest potential solutions such as the adoption of new theories， methods and tools for the integration and analysis of digitized plant specimens with other big data in biological sciences. The present study may offer new insights into botany and other relevant disciplines.

Key words： plant specimens， digitized specimens， biogeography， invasion biology， climate change， conservation biology， biodiversity， ethnopharmacology

源于科學(xué)目的進(jìn)行植物標(biāo)本采集的歷史可追溯到1523年（Lane， 1996）。經(jīng)過幾個世紀(jì)的積累，目前在全世界3 368個與植物標(biāo)本相關(guān)的自然歷史博物館里，保存有約3.9億份植物標(biāo)本（Thiers， 2021）。這些植物標(biāo)本主要儲存在北半球，尤其以北美洲和歐洲的發(fā)達(dá)國家為主（圖1）。儲存量排名前十的國家包括美國（7 869萬）、法國（2 401萬）、英國（2 346萬）、德國（2 245萬）、中國（2 016萬）、俄羅斯（1 596萬）、日本（1 233萬）、瑞士（1 202萬）、瑞典（1 187萬）和意大利（1 159萬）（圖1）（Thiers， 2021）。一直以來，這些植物標(biāo)本在科學(xué)研究中發(fā)揮著重要作用，從傳統(tǒng)用途的科學(xué)憑證（Funk et al.， 2005; Gómez-Bellver et al.， 2020）、分類鑒定（Francisco-Ortega et al.， 2008; Jaca et al.， 2018; Jukoniene

et al.， 2018）和植物區(qū)系分析（Sosef et al.， 2017; Cámara-Leret et al.， 2020），到與新工具和新方法相結(jié)合的基因組學(xué)（Twyford & Ness， 2017; Mosa et al.， 2019）和植物化學(xué)研究（Oberlies et al.， 2019），再到關(guān)系人類糧食安全的植物病原體（Ristaino et al.， 2001; Abd-Elsalam et al.， 2010; Bradshaw & Tobin， 2020）和物種互作的植食關(guān)系等（Lees et al.， 2011; Meineke & Davies， 2019），甚至外延到了科普教育等方面（Cook et al.， 2014; Monfils et al.， 2017）。當(dāng)前，人類活動介導(dǎo)的全球變化致使第六次生物大滅絕即將來臨（Lewis & Maslin， 2015），故基于標(biāo)本數(shù)據(jù)研究全球變化背景下生物多樣性的變化機(jī)制并尋求保護(hù)方案顯得十分迫切（Meineke et al.， 2019a）。

植物標(biāo)本可以通過自身實體和數(shù)字標(biāo)本（digitized specimens）兩種形式在科學(xué)研究中得以應(yīng)用?；跇?biāo)本本身的研究，比如傳統(tǒng)的植物分類學(xué)，需要到標(biāo)本館實地查閱標(biāo)本，但由于時間和空間限制，研究者終其一生也難以查閱完某一類群在全球各標(biāo)本館的所有保藏；而最近損毀性的標(biāo)本利用，如通過在標(biāo)本上取樣提取遺傳信息或植物化學(xué)成分等，則會對標(biāo)本造成不可修復(fù)的損傷。得益于全球指數(shù)級增長的數(shù)字化標(biāo)本數(shù)據(jù)，基于數(shù)字標(biāo)本的研究剛好規(guī)避了上述缺點。Heberling等（2019）分析了1923—2017年間13 702篇與植物標(biāo)本相關(guān)的論文分布，發(fā)現(xiàn)最近二十年來沒有論文數(shù)量遙遙領(lǐng)先的研究主題，但一些與數(shù)字標(biāo)本密切相關(guān)的新興研究領(lǐng)域（如生物多樣性和全球變化等），則呈現(xiàn)出逐年增長的趨勢。與標(biāo)本本身密切相關(guān)的傳統(tǒng)研究如植物分類和植物區(qū)系，仍是植物標(biāo)本的重要應(yīng)用領(lǐng)域；伴隨著數(shù)字標(biāo)本應(yīng)運而生的學(xué)科，則充分利用了數(shù)字標(biāo)本“高通量”的特性，聚焦解決不同時空尺度的生物多樣性格局和動態(tài)等相關(guān)問題（Heberling et al.， 2019）。

隨著計算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，20世紀(jì)80年代方興未艾的標(biāo)本數(shù)字化行動為全球或大洲尺度的研究提供了新的機(jī)遇。數(shù)字標(biāo)本作為過去幾百年來生物與環(huán)境相互作用的記錄，已經(jīng)融到許多學(xué)科的研究中，如植物物候?qū)W（Jones & Daehler， 2018）、保護(hù)生物學(xué)（Nualart et al.， 2017）和全球變化生物學(xué)（Lavoie， 2013; Meineke et al.， 2018; Lang et al.， 2019）等。隨著計算機(jī)技術(shù)、概率論與統(tǒng)計學(xué)的快速發(fā)展，用深度神經(jīng)卷積網(wǎng)絡(luò)大規(guī)模地鑒定標(biāo)本（Carranza-Rojas et al.， 2017; Younis et al.， 2018）的技術(shù)得到發(fā)展，這有望顛覆傳統(tǒng)的依靠專家來鑒定標(biāo)本的模式；使用自動或半自動的方法提取植物的功能性狀信息（Gehan & Kellogg， 2017），也將促進(jìn)植物標(biāo)本在生態(tài)學(xué)和進(jìn)化生物學(xué)等領(lǐng)域的應(yīng)用。植物標(biāo)本增加新用途的趨勢并不會掩蓋或無效化其傳統(tǒng)用途；相反，隨著植物標(biāo)本數(shù)字化的發(fā)展，傳統(tǒng)的使用方式將變得更為便捷。Heberling和Isaac（2017）借用進(jìn)化生物學(xué)的術(shù)語“擴(kuò)展適應(yīng)”來描述標(biāo)本的使用范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了采集者們當(dāng)初預(yù)期用途的現(xiàn)象。

關(guān)于實體標(biāo)本在科學(xué)研究中應(yīng)用的綜述已有很多，如Funk（2004）就列舉了高達(dá)72個不同的用途，但針對數(shù)字植物標(biāo)本的應(yīng)用仍乏善可陳。因此，鑒于最近二十年出現(xiàn)了很多與數(shù)字標(biāo)本相關(guān)的研究主題和方向，本文綜述了數(shù)字植物標(biāo)本在科學(xué)研究中的應(yīng)用概況及挑戰(zhàn)。本文簡要論述了數(shù)字標(biāo)本的概念和全球標(biāo)本數(shù)字化進(jìn)展概況；從生物地理學(xué)、入侵生物學(xué)、氣候變化、保護(hù)生物學(xué)和其他應(yīng)用5個方面細(xì)闡了數(shù)字標(biāo)本在科學(xué)研究中的應(yīng)用；探討了數(shù)字植物標(biāo)本存在的問題及對策；對標(biāo)本數(shù)字化及數(shù)字標(biāo)本應(yīng)用的新的理論、方法和工具進(jìn)行了展望。

1 全球標(biāo)本數(shù)字化概況

按Nelson和Ellis（2018）的觀點，數(shù)字化標(biāo)本（digitized specimens）的定義較為寬泛，是指“把標(biāo)本數(shù)據(jù)從模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，這包括將標(biāo)本標(biāo)簽和其他與標(biāo)本相關(guān)的文件中的文本數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)錄成數(shù)字記錄，但不考慮輸入方式［如語音、鍵盤、掃描/光學(xué)字符識別（OCR）］；將物理標(biāo)本轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像，包括二維、三維（3D）、計算機(jī)斷層掃描（CT）和其他可視化地表示物理標(biāo)本的數(shù)字圖像類型；將模擬的音頻和視頻轉(zhuǎn)換為數(shù)字記錄；將文本記錄的采集地信息轉(zhuǎn)換為特定地理坐標(biāo)系下的GPS信息，以及利用現(xiàn)有或可能具備的技術(shù)，將其他標(biāo)本相關(guān)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字格式”。

大規(guī)模的標(biāo)本數(shù)字化對于便捷地獲取生物多樣性數(shù)據(jù)和平衡全球標(biāo)本資源的不均勻分布具有重要作用（Drew et al.， 2017）。為了優(yōu)化和加速這一過程，各標(biāo)本館已經(jīng)搭建了可負(fù)擔(dān)得起的數(shù)字化工作流程（Haston et al.， 2012; Harris & Marsico， 2017）。植物標(biāo)本相關(guān)的研究從20世紀(jì)80年代初就開始增加，但與數(shù)字標(biāo)本直接相關(guān)的研究直到2008年才開始激增（圖2）。過去二十年，數(shù)字化的生物多樣性數(shù)據(jù)呈指數(shù)級增長，這離不開各國對標(biāo)本數(shù)字化的重視和投入。例如，2001年正式建立的全球生物多樣性信息服務(wù)網(wǎng)絡(luò)平臺（Global Biodiversity Information Facility， GBIF， https：//www.gbif.org/），截至2021年9月9日，已收集了3.52億份的植物分布記錄數(shù)據(jù)，其中來源于自然歷史博物館的標(biāo)本數(shù)據(jù)有8 840萬份（25%）。近年來，基于GBIF數(shù)據(jù)發(fā)表的研究論文呈現(xiàn)指數(shù)增長的態(tài)勢（圖2）。美國的整合數(shù)字化生物標(biāo)本（Integrated Digitized Biocollections， iDigBio， https：//www.idigbio.org/），已有5 468萬份植物分布數(shù)據(jù)，其中有地理信息的記錄有2 335萬份（43%）。值得一提的是，iDigBio已于2017年加入GBIF。澳大利亞生物地圖集（Atlas of Living Australia， ALA， https：//www.ala.org.au/），已有2 045萬份植物分布數(shù)據(jù)，來源于自然歷史博物館的標(biāo)本有665萬（32%）。巴西的物種鏈接庫（speciesLink， http：//www.splink.org.br/index？lang=en），已有1 067萬份植物和真菌分布數(shù)據(jù)，有地理信息的記錄有768萬（72%），其中部分?jǐn)?shù)據(jù)在GBIF中共享。

中國的標(biāo)本數(shù)字化，可以追溯到20世紀(jì)80年代初期，21世紀(jì)后進(jìn)入了快速發(fā)展時期，其中以2006年初開通的CVH為代表，為國內(nèi)標(biāo)本館的數(shù)字化管理提供了范例（覃海寧和楊志榮，2011）。中國科學(xué)院于2013年10月正式加入GBIF， 并通過中國節(jié)點向GBIF發(fā)布數(shù)據(jù)（馬克平，2014）。目前，國家植物標(biāo)本資源庫（National Plant Specimen Resource Center， NPSRC， http：//www.cvh.ac.cn/）是國內(nèi)最大的數(shù)字植物標(biāo)本整合平臺，收集了817萬份植物標(biāo)本數(shù)據(jù)，623萬張標(biāo)本照片，但遺憾的是尚無GPS信息提供（數(shù)據(jù)統(tǒng)計于2021年9月9日）。而在NSII中，約有1 146萬份數(shù)字植物標(biāo)本的記錄（訪問時間為2021年9月9日）。而根據(jù)紐約植物園Thiers（2021）的統(tǒng)計，中國館藏有2 016萬份植物標(biāo)本。因此，我國植物標(biāo)本數(shù)字化率應(yīng)已達(dá)56.84%。

除了上述已有大量數(shù)字化標(biāo)本的在線網(wǎng)站以外，還有正在開展的項目。例如，2015年開始提議，由歐洲21個國家參與的科學(xué)采集分布式系統(tǒng)（Distributed System of Scientific Collections， DiSSCo， https：//www.dissco.eu/），預(yù)計到2025年正式運行。屆時，DiSSCo將包括歐洲各博物館、標(biāo)本館等機(jī)構(gòu)中的15億份生物和地質(zhì)標(biāo)本，將覆蓋全球80%的生物和地質(zhì)收集保存。盡管標(biāo)本數(shù)字化活動在全球范圍內(nèi)不斷增加，但仍有一些重要地區(qū)相對比較滯后。俄羅斯擁有全球排名第六（1 596萬）的植物標(biāo)本儲存量（Thiers， 2021），但目前還只有少量的、對特定研究人員開放的數(shù)字化數(shù)據(jù)，尚無供公眾便捷獲取的在線門戶網(wǎng)站（Ivanova & Shashkov， 2017）。印度的整體情況和俄羅斯很相似，標(biāo)本數(shù)字化率很低，也還沒有對公眾開放的數(shù)字標(biāo)本庫（Vattakaven et al.， 2016）。其他發(fā)展中國家，比如非洲和亞洲的一些國家，標(biāo)本數(shù)字化的工作更為遲緩。

2 數(shù)字植物標(biāo)本相關(guān)的科學(xué)研究

數(shù)字植物標(biāo)本中，地理、物候性狀和文本描述中的藥用價值等方面的信息在科學(xué)研究中使用頻率最高（圖3）。其中，使用最多的是具有經(jīng)緯度和海拔的GPS數(shù)據(jù)。一般地，在數(shù)字化的過程中都會盡可能地包含地理坐標(biāo)。在進(jìn)行大尺度的數(shù)據(jù)分析時，可以直接從數(shù)據(jù)庫下載分布數(shù)據(jù)，篩選出包含經(jīng)緯度的記錄，過濾和優(yōu)化后用于分析。物種地理分布的信息通過與GIS技術(shù)結(jié)合，在生物地理學(xué)和保護(hù)生物學(xué)等領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用。其次是具有高分辨率的植物標(biāo)本照片，除了可以獲得用于植物分類學(xué)的形態(tài)性狀外，還可以從標(biāo)本中提取物候數(shù)據(jù)（如花果期），通過不同年代的時間梯度標(biāo)本數(shù)據(jù)的物候信息比較，可以探討氣候變化和物候變化的關(guān)聯(lián)。此外，標(biāo)本文字記錄信息也有重要價值，特別是采集自少數(shù)民族地區(qū)的標(biāo)本，其中有關(guān)本地民族對植物的利用信息（如藥用等經(jīng)濟(jì)價值），將為新的資源植物或藥物的開發(fā)提供線索。下面，我們將從數(shù)字標(biāo)本在生物地理學(xué)、入侵生物學(xué)、氣候變化、保護(hù)生物學(xué)和其他應(yīng)用等方面的應(yīng)用進(jìn)展進(jìn)行介紹。

2.1 生物地理學(xué)

長期以來，物種多樣性的地理分布格局是生物地理學(xué)和宏觀生態(tài)學(xué)研究的重要議題。其中一個核心的科學(xué)問題是為什么全球生物多樣性呈現(xiàn)出不均衡分布？這不僅是生物多樣性研究中的一個基本問題，它對于理解和預(yù)測全球變化對生物多樣性潛在分布的影響，并最終阻止生物多樣性的喪失至關(guān)重要（Brooks et al.， 2006）。物種分布格局研究中，數(shù)字化的標(biāo)本數(shù)據(jù)是最快捷的來源，若輔以專家經(jīng)驗以及來自文獻(xiàn)和志書等其他信息的支撐，即可獲得比較全面的物種分布數(shù)據(jù)。近年采集的標(biāo)本往往有準(zhǔn)確的地理信息記錄，可用于確定某一特定地點和時刻是否有植物存在的證據(jù)，這是物種分布格局分析的關(guān)鍵信息（Merow et al.， 2016）。

數(shù)字標(biāo)本的指數(shù)級增長改變了人們認(rèn)識生物多樣性地理分布格局的方式，從過去以文獻(xiàn)志書和地圖冊為主的模糊匹配，過渡到目前將密集樣本點和GIS技術(shù)相結(jié)合的精準(zhǔn)分析。過去，人們繪制全球植物多樣性分布圖主要是通過少量的標(biāo)本記錄信息和已發(fā)表的植物多樣性地圖的模糊關(guān)聯(lián)。這方面的典型例子如Barthlott等（2007）通過3 300多幅物種豐富度地圖，繪制了全球的維管植物多樣性地圖。目前，數(shù)字標(biāo)本提供了大量分布數(shù)據(jù)，在尺度和精度上改變了人們對植物多樣性分布格局的認(rèn)知方式。Kier等（2009）根據(jù)有物種分布范圍的在線數(shù)據(jù)庫和文獻(xiàn)，比較了315 903種維管植物在未來土地利用格局變化情景下島嶼與大陸間的生物多樣性保護(hù)風(fēng)險，指出島嶼面積小且特有物種豐富的區(qū)域應(yīng)該優(yōu)先保護(hù)。即使是植物多樣性和分布數(shù)據(jù)較為缺乏的非洲地區(qū)，也能找到足夠多的數(shù)據(jù)用于生物地理學(xué)分析。例如，Sosef等（2017）使用61萬份有GPS數(shù)據(jù)的RAINBIO數(shù)據(jù)庫，回答了非洲有多少個植物物種，并探討熱帶非洲植物生活型多樣性和分布的問題。然而，在基于數(shù)字標(biāo)本的大數(shù)據(jù)分析中，標(biāo)本鑒定錯誤和書寫錯誤的情況并不罕見，因此仍舊不可忽視專家審核對標(biāo)本準(zhǔn)確程度的重要性。最近有研究發(fā)現(xiàn)，新幾內(nèi)亞作為世界上面積最大的熱帶島嶼，從GBIF等數(shù)據(jù)庫獲取的物種名錄里，經(jīng)專家審核后減少了22%（Cámara-Leret et al.， 2020）。

基于數(shù)字植物標(biāo)本的生物地理學(xué)研究在具體類群上也可以發(fā)揮作用。如Liu等（2018）基于全球紅豆杉屬（Taxus）植物的數(shù)字標(biāo)本記錄信息，同時結(jié)合文獻(xiàn)和野外考察記錄，利用物種分布模型，模擬繪制了紅豆杉屬植物最為準(zhǔn)確全面的全球分布圖，為該屬物種的鑒定和保護(hù)提供了重要依據(jù)。此外，利用同樣的分布數(shù)據(jù)，結(jié)合歷史時期的氣候數(shù)據(jù)，對喜馬拉雅紅豆杉（T. wallichiana）在末次間冰期、末次冰期和當(dāng)前的潛在分布進(jìn)行模擬，發(fā)現(xiàn)物種的分布格局與基于分子證據(jù)的群體動態(tài)模型檢測的結(jié)果相吻合，佐證了物種的群體在冰期擴(kuò)張的假說（Liu et al.， 2013）。數(shù)字標(biāo)本的分布信息還能探討植物類群分布格局的成因。如Xu等（2019）基于數(shù)字標(biāo)本數(shù)據(jù)，利用約400種櫟屬（Quercus）的20 000多個分布點數(shù)據(jù)，比較了北半球櫟屬的物種豐富度和氣候之間的關(guān)系，結(jié)果表明亞熱帶櫟屬的物種豐富度受水分可獲得性的影響最大，而溫帶則受控于環(huán)境溫度?；趤碜詳?shù)字標(biāo)本的分布數(shù)據(jù)，還可以推斷地質(zhì)時期物種的潛在分布，Dakhil等（2019）發(fā)現(xiàn)中國西南山地的針葉林類群在應(yīng)對第四紀(jì)氣候變化時有相反的模式，喜溫針葉林第四紀(jì)經(jīng)歷了生境適宜區(qū)銳減，喜冷針葉林適宜區(qū)則向青藏高原方向擴(kuò)張。

2.2 入侵生物學(xué)

入侵植物指外來植物成功占領(lǐng)新的生境并大量繁殖，并損害到本地生態(tài)系統(tǒng)。植物的長距離擴(kuò)散在自然界中較為罕見（Nathan & Muller-Landau， 2000），人類活動劇烈地影響著植物分布的組成和全球格局（van Kleunen et al.， 2015）。伴隨人類活動搭乘“順風(fēng)車”的外來植物，占領(lǐng)新的生境并改變?nèi)郝浣Y(jié)構(gòu)、組成和功能，進(jìn)而導(dǎo)致生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的喪失（Tilman， 1999），外來入侵物種是導(dǎo)致物種滅絕的主要原因之一（Assessment Millennium Ecosystem， 2005）。因此，了解植物入侵的途徑和時空動態(tài)，有利于保護(hù)自然生態(tài)系統(tǒng)，防止進(jìn)一步破壞并可優(yōu)先采取管理行動（van Kleunen et al.， 2015）。

生物入侵會嚴(yán)重威脅當(dāng)?shù)刂参锏亩鄻有?，造成?yán)重的經(jīng)濟(jì)損失和生態(tài)破壞，在國家層面需要厘清入侵植物的名錄和分布狀況。數(shù)字植物標(biāo)本可為上述問題提供重要支撐，如截至2012年底，基于標(biāo)本記錄和分類學(xué)考證，輔以文獻(xiàn)報道和野外調(diào)查，發(fā)現(xiàn)中國入侵植物有806種（馬金雙，2013）。加強(qiáng)入侵植物現(xiàn)狀調(diào)查，有利于當(dāng)?shù)卣贫ü芾矸较蚝头乐稳肭稚?。生物入侵是普遍存在的現(xiàn)象，不僅存在于國內(nèi)，而且國外也存在。例如，在不丹，Dorjee等（2020）通過數(shù)字標(biāo)本記錄和植物區(qū)系分析，并結(jié)合其他資料，發(fā)現(xiàn)101種入侵植物中大部分都是無意識引入的，只有極少部分是作為觀賞植物和牧草而引入。

雖然現(xiàn)今的野外調(diào)查只能描述入侵植物的現(xiàn)狀，但是通過歷史標(biāo)本的分析，可以幫助我們確定外來物種的入侵過程，重建它們在時間和空間上的入侵歷史。Fuentes等（2008）通過比較不同時期的71 764份數(shù)字標(biāo)本數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)智利存在兩次植物入侵高峰期，第一次是農(nóng)業(yè)集約化（1910—1940）時期，第二次是麥田機(jī)械化（1980—2000）時期。與本土植物相比，外來植物的入侵?jǐn)U張時間較短，因此占有面積只是氣候潛在適宜區(qū)的一部分（Bradley et al.， 2015）。通過比較外來物種當(dāng)前占有面積和氣候潛在分布區(qū)，可以幫助我們辨識成功入侵物種的特征，建立入侵風(fēng)險等級，并對潛在的入侵物種嚴(yán)加防范（Dodd et al.， 2016）。通過入侵植物的數(shù)字標(biāo)本記錄，利用物種分布模型預(yù)估入侵物種在其原產(chǎn)地之外的潛在分布區(qū)，是預(yù)防生物入侵的重要手段。Zhu等（2007）用GARP 模型預(yù)測紫莖澤蘭（Ageratina adenophorum）未來的分布可能會在我國云貴高原、四川盆地、東南沿海、海南島和臺灣等地擴(kuò)張。最近，南非也開始擔(dān)心歐洲榿木（Alnus glutinosa）是否會在本國擴(kuò)張，畢竟該物種有入侵美國和新西蘭的先例。Keet等（2020）基于來自GBIF的數(shù)字植物標(biāo)本信息及其數(shù)據(jù)，用1 141個全球的分布數(shù)據(jù)，模擬了歐洲榿木未來的潛在分布區(qū)，發(fā)現(xiàn)水分可獲得性是其擴(kuò)張的制約因素。

2.3 氣候變化

全球氣候變化是21世紀(jì)的主要挑戰(zhàn)之一。人類活動造成的全球升溫比工業(yè)化前高了約1.0 ℃，預(yù)計到2030年至2052年將達(dá)到1.5 ℃（IPCC， 2018），地球已經(jīng)進(jìn)入了以人類為主導(dǎo)的人類世（Anthropocene）（Lewis & Maslin， 2015）。標(biāo)本采集是未經(jīng)計劃的、長期的和大尺度的實驗，研究歷史標(biāo)本可以幫助我們理解全球變化背景下生物的分布和物候響應(yīng)等過程。植物是固著生長的，生活史中與周圍環(huán)境變化密切關(guān)聯(lián)。這使得作為物候事件快照而被保存起來的植物標(biāo)本，成為分析植物應(yīng)對氣候變化的理想數(shù)據(jù)。

植物對全球變暖等不利條件的可能反應(yīng)是核心分布區(qū)在海拔和緯度梯度上的遷移，這可通過植物標(biāo)本的時間序列和物種分布模擬分析來追蹤和預(yù)估。將野外觀測與植物標(biāo)本的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，可以發(fā)現(xiàn)隨著全球氣候逐漸變暖，植物將會沿著它們原有的氣候生態(tài)位，向高海拔和高緯度遷移。Wolf等（2016）統(tǒng)計了美國加利福尼亞州4 426種植物的681 609份具有地理信息參考的標(biāo)本數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)15%的物種在過去的一個世紀(jì)里向高海拔方向遷移。將標(biāo)本數(shù)據(jù)和野外重調(diào)查數(shù)據(jù)相結(jié)合，可以更準(zhǔn)確估計物種遷移速率的大小。通過數(shù)字標(biāo)本的分析發(fā)現(xiàn)在臺灣的高山地區(qū)，1906—2006年間高山植物向山頂方向的遷移速率為每年3.6 m（Jump et al.， 2012）。向山頂遷移可以應(yīng)對變暖，但也面臨著可利用的土地面積減少和地形限制因素加強(qiáng)等風(fēng)險（Elsen et al.， 2020）。氣候變暖不僅直接影響著植物的地理分布，還有可能波及群落中動植物的互作關(guān)系（如傳粉、取食等）?；跀?shù)字標(biāo)本，Meineke等（2019b）調(diào)查了112年間4種植物標(biāo)本在野外被昆蟲啃食的情況，發(fā)現(xiàn)21世紀(jì)初采集的植物標(biāo)本比20世紀(jì)初采集的標(biāo)本被昆蟲破壞的可能性高23%，推測這與全球變暖促進(jìn)昆蟲的生長發(fā)育有關(guān)。

植物應(yīng)對全球氣候變暖的方式除了核心分布區(qū)的遷移，還可以通過調(diào)節(jié)物候期來適應(yīng)溫度的變化。植物物候?qū)W主要研究植物對過去和未來氣候變化的響應(yīng)模式（Willis et al.， 2017a），物候變化影響著生物繁殖、種群生存、物種邊界和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)（Chuine， 2010）。數(shù)字標(biāo)本可以為歷史物候變化提供證據(jù)。首次使用植物標(biāo)本中的物候信息研究植物物候與氣候變化關(guān)系的是Primack等（2004）。他通過分析1885—2002年間采集的372份植物標(biāo)本的物候信息，發(fā)現(xiàn)植物花期平均提前了8 d，與Willis等（2017a）統(tǒng)計的中位數(shù)（9.5 d ）很相近。年平均氣溫升高是使植物花期提前的主要因素，但冬季和秋季的氣溫升高對花期的影響完全相反。Hart等（2014）分析了喜馬拉雅地區(qū)的10 295份杜鵑花屬（Rhododenron）數(shù)字標(biāo)本數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)冬季氣溫升高通過促進(jìn)越冬芽形成而使花期提前，而秋季氣溫升高通過抑制低溫需求而使花期延后。當(dāng)然，基于植物標(biāo)本得到的物候數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性需要通過與實際觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行驗證（Bertin， 2015）。Bolmgren和L?nnberg（2005）比較了77種共5 500份植物標(biāo)本數(shù)據(jù)的花期和野外觀測數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)兩者間沒有顯著的區(qū)別。Davis等（2015）通過比較20個物種在160年的時間跨度上的標(biāo)本物候數(shù)據(jù)和野外實地觀測的物候數(shù)據(jù)，證實植物標(biāo)本記錄可作為物候指標(biāo)（如溫度和光周期）對氣候變化響應(yīng)的可靠來源。

植物物候?qū)W為人們認(rèn)識植物響應(yīng)過去的物候提供了可能，但同時也有更多的問題亟待解決。在過去的十年中，超過30項研究使用植物標(biāo)本來分析開花物候隨時間的變化，但迄今為止對熱帶地區(qū)的研究還普遍缺乏（Jones & Daehler， 2018）。同時，由于沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的植物標(biāo)本物候性狀測量方法，因此不同作者的研究結(jié)果難以進(jìn)行直接比較（Willis et al.， 2017a）。植物物候?qū)W未來研究的一個趨勢是將數(shù)字植物標(biāo)本數(shù)據(jù)與其他來源的物候數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，相互支撐驗證，如結(jié)合歷史時期的照片（Miller-Rushing et al.， 2006; Panchen et al.， 2012）以及Landsat和MODIS衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)（Park， 2012）。

2.4 保護(hù)生物學(xué)

氣候變化和生物多樣性喪失是人類面臨的雙重危機(jī)（Corlett， 2020），兩者間有密切聯(lián)系。生物多樣性是全球生態(tài)系統(tǒng)健康和人類福祉的基礎(chǔ)（Rands et al.， 2010）。據(jù)世界自然保護(hù)聯(lián)盟（International Union for Conservation of Nature， IUCN， https：//www.iucnredlist.org/）估計，全球41%的兩棲類、14%的鳥類、26%的哺乳類和34%的松柏類處于瀕危狀態(tài)。然而全世界有高等植物（苔蘚、蕨類、裸子植物和被子植物）403 911種（Lughadha et al.， 2016），IUCN尚未能做出全面的評估。最近，全球植物保護(hù)戰(zhàn)略（Global Strategy for Plant Conservation）組織評估了241 919種植物（包括藻類），其中11%的植物處于瀕危狀態(tài)（Bachman et al.， 2018）。在中國高等植物紅色名錄中，有3 879種為受威脅物種（覃海寧和趙莉娜，2017）。

保護(hù)區(qū)是全球生物多樣性保護(hù)的基礎(chǔ)，通過劃定禁止人類活動（如伐木和狩獵）的區(qū)域來避免生境被干擾。利用數(shù)字植物標(biāo)本的分布數(shù)據(jù)可開展保護(hù)區(qū)有效性的評估和優(yōu)化工作，為決策管理和生態(tài)恢復(fù)提供理論依據(jù)，以采取遷地保護(hù)或就地保護(hù)措施。隨著標(biāo)本數(shù)字化，物種分布的地理坐標(biāo)可以快速獲取，通過將物種的分布點與不同時期（過去、現(xiàn)在和將來）的氣候相關(guān)聯(lián)，來模擬物種潛在分布區(qū)的變化成為常規(guī)手段（Nelson & Ellis， 2018）。標(biāo)本記錄可用于編制某一地區(qū)的瀕危物種紅色名錄和確定優(yōu)先保護(hù)區(qū)等關(guān)鍵生態(tài)問題。Lienert等（2002）通過分析北溫帶獐牙菜（Swertia perennis）在瑞士63個地點的127年標(biāo)本采集史，認(rèn)為有15個地點的種群因劇烈的農(nóng)業(yè)活動和生境破碎化已經(jīng)滅絕。在27個西班牙已滅絕植物中，生境丟失是物種滅絕的主要原因，也與生物入侵和過度放牧有關(guān)（Aedo et al.， 2015）。Bai等（2020）分析了535種報春花科在中國的分布區(qū)，發(fā)現(xiàn)國家級自然保護(hù)區(qū)面積僅占報春花科分布區(qū)的29.5%，保護(hù)遺漏區(qū)主要集中在中國西南山地。

針對特定類群的珍稀瀕危植物保護(hù)策略，我們可以采取移栽到植物園等遷地保護(hù)措施，但是，基于大尺度的生物多樣性保護(hù)時，就地保護(hù)將會是最好的選擇。在確定中國特有種子植物有14 939種的基礎(chǔ)上（Huang et al.， 2011），通過標(biāo)本數(shù)據(jù)和文獻(xiàn)志書等途徑構(gòu)建了這些物種的分布數(shù)據(jù)庫。Huang等（2016）分析了我國的物種多樣性分布格局，發(fā)現(xiàn)種子植物的熱點地區(qū)為秦嶺和橫斷山地區(qū)，現(xiàn)有自然保護(hù)區(qū)面積僅占種子植物熱點地區(qū)的26%，保護(hù)的空白區(qū)將是未來保護(hù)區(qū)設(shè)定的優(yōu)先區(qū)。保護(hù)區(qū)和生物多樣性地區(qū)不重疊的現(xiàn)象并非只發(fā)生在特有種子植物里。Zhang等（2015）評估了《中國生物多樣性紅色名錄·高等植物卷》的3 244種瀕危物種，通過整合CVH在線標(biāo)本數(shù)據(jù)庫及文獻(xiàn)志書的分布數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)保護(hù)區(qū)（包括國家級自然保護(hù)區(qū)和省級自然保護(hù)區(qū)）面積僅占受威脅物種分布區(qū)的28%，其中有397個受威脅物種的分布區(qū)完全沒在保護(hù)區(qū)內(nèi)?，F(xiàn)有保護(hù)區(qū)和待保護(hù)物種分布區(qū)不完全重疊是不爭的事實，這為今后保護(hù)地體系的優(yōu)化提供了科學(xué)依據(jù)。

2.5 其他應(yīng)用

在農(nóng)業(yè)相關(guān)的領(lǐng)域中，數(shù)字標(biāo)本也可用于預(yù)測雜草、作物及伴生物種的適宜性分布區(qū)及變化。生境適宜性是雜草在全球范圍內(nèi)擴(kuò)張風(fēng)險評估的一個有效指標(biāo)（Richter et al.， 2013），因此，基于數(shù)字標(biāo)本的地理分布數(shù)據(jù)，生態(tài)位模型能為預(yù)防和控制全球農(nóng)業(yè)雜草擴(kuò)張?zhí)峁┯辛Φ膮⒖?。Wang和Wan（2020）使用GBIF數(shù)據(jù)庫中10種高危雜草分布數(shù)據(jù)，結(jié)合環(huán)境因素，預(yù)測橄欖和芥末等種植園將有很高的被入侵風(fēng)險。類似的例子還有黃頂菊（Flaveria bidentis），原產(chǎn)于南美洲，在中國定植后影響農(nóng)業(yè)和畜牧業(yè)，其潛在分布區(qū)將會以河北為中心向西（陜西和山西）和向東北方向（內(nèi)蒙古和遼寧東部）擴(kuò)張（Fan et al.， 2018）。此外，麻風(fēng)樹（Jatropha curcas）可以作為生物能源植物代替化石燃料實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，但是在未來氣候變化情景下其潛在適生區(qū)將會收縮45%（Hu， 2017）。除了雜草會影響農(nóng)業(yè)以外，傳粉者對農(nóng)業(yè)的影響也不能忽視。在拉丁美洲，在未來氣候變化情景下，蜜蜂和咖啡的適宜分布區(qū)主要表現(xiàn)為共同減少，但在某些區(qū)域也表現(xiàn)出兩者同時增加，或蜜蜂的分布區(qū)減少，但咖啡適宜區(qū)卻增加的反模式（Imbach et al.， 2017）。

數(shù)字標(biāo)本還可用于涉及人類健康福祉的民族藥物學(xué)。比如，藥用植物兩千多年來一直被用于傳統(tǒng)醫(yī)藥體系中，有效保障了人類的健康。據(jù)Jaiswal等（2016）統(tǒng)計，傳統(tǒng)中藥里至少有三分之一的植物被用作藥用植物。匯編和分析不同來源的文獻(xiàn)有利于增加對藥用植物的認(rèn)識，而數(shù)以億計的數(shù)字植物標(biāo)本數(shù)據(jù)，為更大規(guī)模的搜索研究提供了可能。在從植物標(biāo)本館收集藥用植物信息的評估中，von Reis（1962）發(fā)現(xiàn)哈佛大學(xué)植物標(biāo)本館的250萬份標(biāo)本中，有近6 800份標(biāo)本描述了藥用功能。自此，植物標(biāo)本已成為獲取民族植物學(xué)信息的途徑之一。例如，Lulekal等（2012）通過研究埃塞俄比亞國家植物標(biāo)本館的293個物種共4 717份標(biāo)本，發(fā)現(xiàn)其中101個物種記錄有藥用信息，其中29種只有1份標(biāo)本記錄。孤本標(biāo)本的出現(xiàn)與藥用植物本身的珍貴性和采集困難有關(guān)，這也會給評估藥用植物的保護(hù)狀態(tài)帶來困難。最近，Souza和Hawkins（2017）通過比較巴西豆科植物在105個出版刊物和15個在線標(biāo)本館中藥用植物的用途，發(fā)現(xiàn)51%的用途僅在文獻(xiàn)中記載，17%的用途僅在植物標(biāo)本的采集記錄中出現(xiàn)。這表明標(biāo)本的記錄信息可以有效地補(bǔ)充文獻(xiàn)記錄。出于植物區(qū)系和分類修訂等目的而采集的標(biāo)本，因其采集初期不是為了民族藥物學(xué)的研究，這會導(dǎo)致通過標(biāo)本記錄查找藥用信息猶如大海撈針。數(shù)字化的標(biāo)本信息，可以在較大的范圍內(nèi)快速搜索，這在一定程度上克服了搜尋的困難。

3 數(shù)字植物標(biāo)本存在的問題及其對策

盡管數(shù)字標(biāo)本有如上所述的諸多用途，但基于數(shù)字標(biāo)本的數(shù)據(jù)也可能存在偏差和局限性（Meyer et al.， 2016; Daru et al.， 2017）。這些缺陷可能源自標(biāo)本采集、鑒定、數(shù)字化以及標(biāo)本數(shù)據(jù)的分析和解釋等各個環(huán)節(jié)中。雖然植物標(biāo)本通常由經(jīng)驗豐富的植物學(xué)家鑒定，但標(biāo)本錯誤鑒定可能普遍存在，這在一定程度上影響了數(shù)字植物標(biāo)本數(shù)據(jù)的質(zhì)量。如Goodwin等（2015）發(fā)現(xiàn)非洲21個國家共4 500份的姜科標(biāo)本中至少有58%的標(biāo)本存在學(xué)名錯誤的情況；超過50%的熱帶植物標(biāo)本也存在學(xué)名錯誤。與野外觀測數(shù)據(jù)不同的是，數(shù)字植物標(biāo)本可以通過照片或標(biāo)本記錄對異常標(biāo)本進(jìn)行確認(rèn)。在未來野外采集標(biāo)本時，配合使用識別率較高的應(yīng)用程序（如花伴侶和形色等）（許展慧等， 2020），有可能在一定程度上減少入庫數(shù)字標(biāo)本的錯誤鑒定。此外，使用深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的計算機(jī)視覺技術(shù)，可以幫助鑒定標(biāo)本和獲取物候性狀數(shù)據(jù)。例如，Younis等（2018）對GBIF中1 000種常見植物的標(biāo)本圖片進(jìn)行了機(jī)器學(xué)習(xí)訓(xùn)練，進(jìn)而測試了17萬張數(shù)字標(biāo)本照片，結(jié)果發(fā)現(xiàn)物種鑒定率可達(dá)82.4%。自然歷史博物館中還有很多只鑒定到了屬的標(biāo)本，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型能作為初步鑒定供專家再次核查之用，這可以加速標(biāo)本準(zhǔn)確鑒定的過程。但遺憾的是，該方法仍停留在摸索測試階段，尚無實際的可應(yīng)用程序。值得注意的是，將植物標(biāo)本訓(xùn)練的模型，轉(zhuǎn)移學(xué)習(xí)用于鑒定野外活體植物效果很差，這可能與標(biāo)本處理過程中的植物三維結(jié)構(gòu)變化和植物器官色澤的改變有關(guān)（Carranza-Rojas et al.， 2017）。

植物標(biāo)本在采集的過程中就會引入額外的偏差。植物學(xué)家的采集與個人的興趣偏好有關(guān)，同時也會考慮采集難易性和成本，最終的結(jié)果會出現(xiàn)所謂的“大路貨”橫行的局面。例如，Daru等（2017）基于GBIF的500萬標(biāo)本數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)標(biāo)本采集在時間、空間和采集者上存在顯著的偏差。采樣偏差的另一來源是采集自同一地點的重復(fù)標(biāo)本被送往多個標(biāo)本館，隨后每一份標(biāo)本都被當(dāng)做獨立的樣本進(jìn)行分析。數(shù)據(jù)質(zhì)量問題也有可能出現(xiàn)在數(shù)字化的過程中，例如模糊的手寫字跡在轉(zhuǎn)錄標(biāo)本記錄信息時有可能出錯。此外，不同的國家和個人使用不同的采集記錄字段和術(shù)語，這給全球數(shù)字化標(biāo)本的整合帶來了挑戰(zhàn)。雖然數(shù)字化植物標(biāo)本不可避免地存在采樣偏差的問題，但在選擇物種和訓(xùn)練數(shù)據(jù)集的過程中也能在一定程度減少偏差。利用統(tǒng)計學(xué)方法糾正偏差是分析數(shù)據(jù)時的最后手段，例如，Phillips等（2009）開發(fā)了一種方法，利用出現(xiàn)記錄數(shù)據(jù)在物種分布模型時處理地理采樣偏差。此外，將采集者作為一個變量也許能提高物種分布模型的效果（Daru et al.， 2017）。

數(shù)字標(biāo)本使用中的另一個挑戰(zhàn)是準(zhǔn)確獲取GPS地理坐標(biāo)信息，早期采集的標(biāo)本尚無GPS記錄，而我國的國家植物標(biāo)本資源庫（NPSRC）的數(shù)據(jù)未開放標(biāo)本采集的地理學(xué)信息字段（經(jīng)緯度）。因此，需要依據(jù)采集地點的信息，獲取準(zhǔn)確的空間坐標(biāo)（經(jīng)緯度）是數(shù)字標(biāo)本使用過程中面臨的挑戰(zhàn)之一。通過標(biāo)本標(biāo)簽匹配空間參考的一般流程如下：（1）轉(zhuǎn)錄標(biāo)簽文本；（2）處理歷史地名變更；（3）提取地名文字與地名數(shù)據(jù)庫匹配。準(zhǔn)確識別標(biāo)簽信息是獲取空間參考的前提，尤其是轉(zhuǎn)錄非母語文本時需要更加注意。例如，倫敦自然歷史博物館的產(chǎn)地為中國的3 736份模式標(biāo)本中，80%的地名文本中包含錯誤（Lohonya et al.， 2020）。所以在錄入文本的時候，需要對模糊或不確定的文字進(jìn)行特殊標(biāo)記，以便于人工核查。地名文本中有時也會包含多國文字，如漢語、英語、葡萄牙語和法語等，這時借助谷歌翻譯工具轉(zhuǎn)為自己熟悉的文字是個不錯的辦法。針對更為久遠(yuǎn)的標(biāo)本，如20世紀(jì)中期以前的標(biāo)本，探險隊（或采集隊）一般會寫探險游記專著，其中可能包括詳細(xì)的考察路線和手繪地圖，有些地名還包括各種語言版本，甚至還會包含對應(yīng)的經(jīng)緯度信息（Lohonya et al.， 2020），這些都可以給相關(guān)標(biāo)本提供佐證資料。其次，歷史地名變更是標(biāo)本信息中常見的問題，這種情況下，旅游網(wǎng)站可能會有相關(guān)的曾用名的介紹。在我國，針對縣市以上地名的變更，國家標(biāo)本資源共享平臺（NSII）開發(fā)了在線中國行政區(qū)劃變遷數(shù)據(jù)查詢匹配工具（http：//www.nsii.org.cn/2017/Placenamesautocheck.php）。此外，也可以參考維基百科或百度百科，由全球上億用戶共同編輯的百科全書里面也會有曾用地名介紹。最后就是匹配地名數(shù)據(jù)庫（或地名詞典）。常見的地名數(shù)據(jù)庫有谷歌地圖、百度地圖和高德地圖等，這些在線網(wǎng)站都提供了應(yīng)用程序接口（application programming interface，API）供編程用戶批量處理使用。也有一些在線數(shù)據(jù)庫針對這些API再封裝程序，如MapLocation（https：//maplocation.sjfkai.com/）。對于編程用戶來說，這一步的難點不是搭建查詢系統(tǒng)，而是如何從包含描述信息的標(biāo)本記錄文本里提取出只包含地名的字符。以TIOBE排行第三的語言Python為例，jieba包（https：//pypi.org/project/jieba/）是非常流行的中文分詞工具，支持精確模式、全模式和搜索引擎模式。如果想以實現(xiàn)中文標(biāo)本標(biāo)簽轉(zhuǎn)空間的編程為參考，需要把重點放在處理歷史地名變更和通過中文分詞剔除描述性的詞匯而只留下標(biāo)準(zhǔn)地名文本。

4 數(shù)字化植物標(biāo)本的未來

往更高層級思考，上述的數(shù)字植物標(biāo)本只是一個方面的數(shù)據(jù)，順此外延可以拓展到與此相關(guān)的DNA數(shù)據(jù)、物種性狀、生態(tài)學(xué)信息等諸多方面，但這些信息的耦合關(guān)聯(lián)需要在一個更大的頂層框架下實現(xiàn)。達(dá)爾文核心標(biāo)準(zhǔn)（Darwin Core Standard， DwC）是一組具有明確定義的用于整合編碼數(shù)據(jù)的專業(yè)術(shù)語，這些術(shù)語可以被人理解，也可以被機(jī)器譯釋?？偟膩碚f，達(dá)爾文核心可以分為9大類，即記錄相關(guān)的術(shù)語、分布數(shù)據(jù)、事件、地點、鑒定、類群、地質(zhì)環(huán)境、資源關(guān)系和度量。達(dá)爾文核心標(biāo)準(zhǔn)是一個仍在發(fā)展中的、可被擴(kuò)展的、用于服務(wù)生物多樣性研究的框架。故達(dá)爾文核心標(biāo)準(zhǔn)為整合不同來源的生物多樣性數(shù)據(jù)，提供了一個穩(wěn)定、直接和靈活的框架（Wieczorek et al.， 2012）。

將野外拍攝的植物活體照片關(guān)聯(lián)到數(shù)字植物標(biāo)本中，這將為鑒定植物和重訪提供便利。早在黑白照片時代，人們就已經(jīng)將照片作為采集植物標(biāo)本的補(bǔ)充數(shù)據(jù)。例如，Gómez-Bellver等（2020）就例證了1934年的照片，其內(nèi)容包括用于鑒定植物的局部細(xì)節(jié)照，以及植物生長的生境照。事實上，在園藝學(xué)中，有些栽培品種的鑒定就只能通過顏色來識別。Gómez-Bellver 列舉了在憑證標(biāo)本中需要加入植物活體照片的情況：（1） 標(biāo)本占大體積的植物（如棕櫚和蘇鐵等）；（2）多肉植物或多刺植物；（3）有毒或有刺激性乳汁的植物（如大戟科）；（4）只采集種子的特殊用途時（如種質(zhì)資源庫）；（5）壓制的過程中形狀和顏色變化很大的植物（如蘭科）；（6）其他特殊情況如只有單株植物或宗教信仰圣地附近采集的標(biāo)本。在智能手機(jī)高度普及的今天，野外采集標(biāo)本時隨手獲取高分辨的彩色照片已不是問題。通過達(dá)爾文核心標(biāo)準(zhǔn)，將植物活體照片與數(shù)字化植物標(biāo)本結(jié)合，是各大標(biāo)本館在數(shù)字化的過程中需要考慮的。

在過去的十年里，已經(jīng)積累了大量的DNA數(shù)據(jù)。高通量測序和長讀測序技術(shù)的發(fā)展引來了基因組學(xué)時代，進(jìn)而助推了進(jìn)化和生態(tài)學(xué)研究。Sanger測序技術(shù)、基因組淺層測序和全基因組重測序等技術(shù)，都可以將植物標(biāo)本作為基因組測序的材料使用，且其測序數(shù)據(jù)可重復(fù)使用（McKain et al.， 2018）。標(biāo)本館向研究人員提供基于標(biāo)本的分子材料時，就伴隨著對標(biāo)本造成不可修復(fù)的損傷。為了最大限度地重復(fù)使用這些遺傳數(shù)據(jù)，標(biāo)本館有必要把與標(biāo)本材料相關(guān)的各種遺傳數(shù)據(jù)納入數(shù)字標(biāo)本體系中。尤其是，需要將憑證標(biāo)本信息與相關(guān)的NCBI序列號進(jìn)行關(guān)聯(lián)。

數(shù)字化過程中公眾科學(xué)的力量不可小覷，他們可用于加速標(biāo)簽文本的轉(zhuǎn)錄、地名描述轉(zhuǎn)空間參考和依據(jù)標(biāo)本照片標(biāo)記物候性狀數(shù)據(jù)等（Ellwood et al.， 2015）。讓公眾充分參與到科學(xué)研究實踐中，成功的案例如CrowdCurio。該網(wǎng)絡(luò)平臺可用于對數(shù)字化植物標(biāo)本的物候信息進(jìn)行標(biāo)注。Willis等（2017b）也證明了眾包平臺（crowdsourcing platform）中普通公眾提交的結(jié)果和專家們統(tǒng)計的物候結(jié)果沒有顯著的差別。國內(nèi)也有類似的阿里眾包（https：//newjob.taobao.com），但目前還沒有專門針對科研用途的眾包平臺，使用公眾科學(xué)的力量可在更精細(xì)的維度上獲取生物多樣性數(shù)據(jù)。值得一提的是，眾包的收入一般都很低，但如果從獲得技能和知識作為回報的角度考慮，眾包將會在科學(xué)和公眾之間架起橋梁，積極地引導(dǎo)公眾參與科學(xué)研究的活動。

整合散存在世界各地的采集自中國的數(shù)字標(biāo)本，將為我國生物多樣性研究提供更為全面的數(shù)據(jù)。但是，這也增加了采集自同一地點的復(fù)份標(biāo)本被送往多個標(biāo)本館保存后卻被當(dāng)做獨立樣本研究的風(fēng)險，研究人員在分析數(shù)據(jù)和解釋結(jié)果的時候需要注意這一點。匯總某一國家散落在全球的數(shù)字標(biāo)本的實踐中，最為成功的是巴西。由巴西政府在2010年建立的重建植物區(qū)系數(shù)字標(biāo)本館（Reflora Virtual Herbarium， RVH， http：//reflora.jbrj.gov.br/reflora/herbarioVirtual/），其宗旨是“提供主要儲存在海外植物標(biāo)本館的有關(guān)巴西植物的圖像和信息”。RVH數(shù)據(jù)庫包含380萬張植物標(biāo)本照片，其中帶地理信息的有161萬張。

數(shù)字標(biāo)本館與用戶之間需要建立起良好的反饋系統(tǒng)，這將有助于用戶將過濾后的數(shù)據(jù)反饋到數(shù)據(jù)庫中，提升數(shù)字標(biāo)本的數(shù)據(jù)質(zhì)量。植物標(biāo)本館通過線上或線下的方式，來調(diào)查研究人員如何使用植物標(biāo)本的案例有很多（Carine et al.， 2018; Canteiro et al.， 2019），但目前仍缺乏數(shù)字標(biāo)本使用后的數(shù)據(jù)反饋機(jī)制。研究人員在使用數(shù)字標(biāo)本的過程中，不可避免地需要糾正各種存在的問題，如經(jīng)緯度信息缺失、標(biāo)本鑒定錯誤或標(biāo)簽信息錄入錯誤等。研究人員花了大量的時間過濾好的數(shù)據(jù)，需要及時更新到數(shù)據(jù)庫中，提升數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)質(zhì)量。因此，我們認(rèn)為，數(shù)字標(biāo)本平臺迫切需要建立一個用戶數(shù)據(jù)反饋通道，用以提升庫存數(shù)據(jù)的質(zhì)量。除此之外，全球的各主要在線標(biāo)本館之間需要使用統(tǒng)一的術(shù)語和字段，并建立數(shù)據(jù)交換的機(jī)制，從而避免因害怕數(shù)據(jù)壟斷而不敢數(shù)據(jù)互換的擔(dān)憂。數(shù)據(jù)庫共享堪稱典范的是DNA序列數(shù)據(jù)庫GenBank、EMBL和DDBJ之間的實時數(shù)據(jù)交換，這極大地便利了分子生物學(xué)的研究，實際上也實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的多地備份。數(shù)字標(biāo)本平臺之間應(yīng)該引入類似的機(jī)制，實現(xiàn)不同國家的用戶可以在一個數(shù)據(jù)庫中獲得全面的數(shù)據(jù)。

在達(dá)爾文核心標(biāo)準(zhǔn)下，包含活體植物的彩色照片和DNA信息將提供更為全面的多樣性數(shù)據(jù)；充分利用公眾科學(xué)的力量獲取物候性狀和信息核查，也能加速數(shù)字化的過程；通過數(shù)據(jù)交換和反饋機(jī)制，整合散落在各標(biāo)本館的采集自中國的標(biāo)本信息，也將為國內(nèi)生物多樣性數(shù)據(jù)的匯集添磚加瓦，最終助力相關(guān)領(lǐng)域的研究。鑒于上述提及的數(shù)字標(biāo)本在研究中的價值和顯示出的潛力，以及大量的數(shù)字植物標(biāo)本即將上線，以植物為基礎(chǔ)的生物多樣性研究的潛能是巨大的。使用這些數(shù)字標(biāo)本將需要更嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)化方法，以及開發(fā)用于大規(guī)模數(shù)據(jù)收集和分析的新工具（Soltis & Soltis， 2016）。大數(shù)據(jù)時代下需要新的理論、方法和工具讓塵封了百年的標(biāo)本煥發(fā)出更多的活力。

5 結(jié)論

數(shù)字植物標(biāo)本在分類和區(qū)系等傳統(tǒng)領(lǐng)域中依然發(fā)揮著重要作用，且在生物地理、入侵生物學(xué)、保護(hù)生物學(xué)等領(lǐng)域衍生出了許多新的用途。通過充分理解這些豐富的數(shù)字標(biāo)本的潛在作用和局限性，結(jié)合標(biāo)本數(shù)字化、數(shù)據(jù)共享和整合新工具等，為解決有關(guān)植物多樣性分布格局及成因、全球氣候變化下的植物入侵、分布格局變遷和植物多樣性保護(hù)，甚至關(guān)乎人類健康與福祉的問題提供了契機(jī)，未來，數(shù)字標(biāo)本必將在科學(xué)研究中發(fā)揮更大作用。

致謝 Moses C. Wambulwa幫忙修改英文摘要，羅媛女士為圖3中的其他用途繪的插圖，在此一并感謝！

參考文獻(xiàn)：

ABD-ELSALAM KA， YASSIN MA， MOSLEM MA， et al.， 2010. Culture collections， the new herbaria for fungal pathogens? ［J］. Fungal Divers， 45（1）： 21-32.

AEDO C， MEDINA L， BARBER P， et al.， 2015. Extinctions of vascular plants in Spain? ［J］. Nord J Bot， 33（1）： 83-100.

BACHMAN SP， LUGHADHA EMN， RIVERS MC， 2018. Quantifying progress toward a conservation assessment for all plants? ［J］. Conserv Biol， 32（3）： 516-524.

BAI YH， ZHANG SY， GUO YP， et al.， 2020. Conservation status of Primulaceae， a plant family with high endemism， in China? ［J］. Biol Conserv， 248： 108675.

BARTHLOTT W， HOSTERT A， KIER G， et al.， 2007. Geographic patterns of vascular plant diversity at continental to global scales? ［J］. Erdkunde， 61（4）： 305-315.

BERTIN RI， 2015. Climate change and flowering phenology in Worcester County， Massachusetts? ［J］. Int J Plant Sci， 176（2）： 107-119.

BOLMGREN K， L?NNBERG K， 2005. Herbarium data reveal an association between fleshy fruit type and earlier flowering time? ［J］. Int J Plant Sci， 166（4）： 663-670.

BRADLEY BA， EARLY R， SORTE CJB， 2015. Space to invade？ Comparative range infilling and potential range of invasive and native plants? ［J］. Glob Ecol Biogeogr， 24（3）： 348-359.

BRADSHAW M， TOBIN PC， 2020. Sequencing herbarium specimens of a common detrimental plant disease （powdery mildew）? ［J］. Phytopathology， 110（7）： 1248-1254.

BROOKS TM， MITTERMEIER RA， DA FONSECA GAB， et al.， 2006. Global biodiversity conservation priorities? ［J］. Science， 313（5783）： 58-61.

CMARA-LERET R， FRODIN DG， ADEMA F， et al.， 2020. New Guinea has the worlds richest island flora? ［J］. Nature， 584（7822）： 579-583.

CANTEIRO C， BARCELOS L， FILARDI F， et al.， 2019. Enhancement of conservation knowledge through increased access to botanical information? ［J］. Conserv Biol， 33（3）： 523-533.

CARINE MA， CESAR A， ELLIS L， et al.， 2018. Examining the spectra of herbarium uses and users? ［J］. Bot Lett， 165（3/4）： 328-336.

CARRANZA-ROJAS J， GOEAU H， BONNET P， et al.， 2017. Going deeper in the automated identification of herbarium specimens? ［J］. BMC Evol Biol， 17（1）： 181-194.

CHUINE I， 2010. Why does phenology drive species distribution？? ［J］ Philos Trans R Soc B， 365（1555）： 3149-3160.

COOK JA， EDWARDS SV， LACEY EA， et al.， 2014. Natural history collections as emerging resources for innovative education? ［J］. BioScience， 64（8）： 725-734.

CORLETT RT， 2020. Safeguarding our future by protecting biodiversity? ［J］. Plant Divers， 42（2）： 221-228.

DAKHIL MA， XIONG QL， FARAHAT EA， et al.， 2019. Past and future climatic indicators for distribution patterns and conservation planning of temperate coniferous forests in southwestern China? ［J］. Ecol Indic， 107： 105559.

DARU BH， PARK DS， PRIMACK RB， et al.， 2017. Widespread sampling biases in herbaria revealed from large-scale digitization? ［J］. New Phytol， 217（2）： 939-955.

DAVIS CC， WILLIS CG， CONNOLLY B， et al.， 2015. Herbarium records are reliable sources of phenological change driven by climate and provide novel insights into species phenological cueing mechanisms? ［J］. Am J Bot， 102（10）： 1599-1609.

DING WX， GU JY， CAO L， et al.， 2014. Traditional Chinese herbs as chemical resource library for drug discovery of anti-infective and anti-inflammatory? ［J］. J Ethnopharmacol， 155（1）： 589-598.

DODD AJ， MCCARTHY MA， AINSWORTH N， et al.， 2016. Identifying hotspots of alien plant naturalisation in Australia： approaches and predictions? ［J］. Biol Inv， 18（3）： 631-645.

DORJEE， JOHNSON SB， BUCKMASTER AJ， et al.， 2020. Weeds in the land of Gross National Happiness： Knowing what to manage by creating a baseline alien plant inventory for Bhutan? ［J］. Biol Inv， 22（10）： 2899-2914.

DREW JA， MOREAU CS， STIASSNY MLJ， 2017. Digitization of museum collections holds the potential to enhance researcher diversity? ［J］. Nat Ecol Evol， 1（12）： 1789-1790.

ELLWOOD ER， DUNCKEL BA， FLEMONS P， et al.， 2015. Accelerating the digitization of biodiversity research specimens through online public participation? ［J］. BioScience， 65（4）： 383-396.

ELSEN PR， MONAHAN WB， MERENLENDER AM， 2020. Topography and human pressure in mountain ranges alter expected species responses to climate change? ［J］. Nat Commun， 11（1）： 1-10.

FAN JY， ZHAO NX， LI M， et al.， 2018. What are the best predictors for invasive potential of weeds？ Transferability evaluations of model predictions based on diverse environmental data sets for Flaveria bidentis? ［J］. Weed Res， 58（2）： 141-149.

FRANCISCO-ORTEGA J， SANTOS-GUERRA A， CARINE MA， et al.， 2008. Plant hunting in Macaronesia by Francis Masson： the plants sent to Linnaeus and Linnaeus filius? ［J］. Bot J Linn Soc， 157（3）： 393-428.

FUENTES N， UGARTE E， KHN I， et al.， 2008. Alien plants in Chile： inferring invasion periods from herbarium records? ［J］. Biol Invasions， 10（5）： 649-657.

FUNK VA， 2004. 100 uses for an herbarium （well at least 72）? ［J］. Am Soc Plant Taxon Newsl， 17（2）： 17-19.

FUNK VA， HOCH PC， PRATHER AL， et al.， 2005. The importance of vouchers? ［J］. Taxon， 54（1）： 127-129.

GEHAN MA， KELLOGG EA， 2017. High-throughput phenotyping? ［J］. Am J Bot， 104（4）： 505-508.

GOMEZ-BELLVER C， IBEZ N， LOPEZ-PUJOL J， et al.， 2020. How photographs can be a complement of herbarium vouchers： a proposal of standardization? ［J］. Taxon， 68（6）： 1321-1326.

GOODWIN ZA， HARRIS DJ， FILER D， et al.， 2015. Widespread mistaken identity in tropical plant collections? ［J］. Curr Biol， 25（22）： R1066-R1067.

HARRIS KM， MARSICO TD， 2017. Digitizing specimens in a small herbarium： a viable workflow for collections working with limited resources? ［J］. Appl Plant Sci， 5（4）： 1600125.

HART R， SALICK J， RANJITKAR S， et al.， 2014. Herbarium specimens show contrasting phenological responses to Himalayan climate? ［J］. Proc Natl Acad Sci USA， 111（29）： 10615-10619.

HASTON E， CUBEY R， PULLAN M， et al.， 2012. Developing integrated workflows for the digitisation of herbarium specimens using a modular and scalable approach? ［J］. Zookeys， （209）： 93-102.

HEBERLING JM， ISAAC BL， 2017. Herbarium specimens as exaptations： new uses for old collections? ［J］. Am J Bot， 104（7）： 963-965.

HEBERLING JM， PRATHER LA， TONSOR SJ， 2019. The changing uses of herbarium data in an era of global change： an overview using automated content analysis? ［J］. BioScience， 69（10）： 812-822.

HU JH， 2017. Decreasing desired opportunity for energy supply of a globally acclaimed biofuel crop in a changing climate? ［J］. Renew Sustain Energy Rev， 76： 857-864.

HUANG JH， CHEN JH， YING JS， et al.， 2011. Features and distribution patterns of Chinese endemic seed plant species? ［J］. J Syst Evol， 49（2）： 81-94.

HUANG JH， HUANG JH， LIU CR， et al.， 2016. Diversity hotspots and conservation gaps for the Chinese endemic seed flora? ［J］. Biol Conserv， 198： 104-112.

IMBACH P， FUNG E， HANNAH L， et al.， 2017. Coupling of pollination services and coffee suitability under climate change? ［J］. Proc Natl Acad Sci USA， 114（39）： 10438-10442.

IPCC， 2018. Global warming of 1.5 ℃. An IPCC special report on the impacts of global warming of 1.5 ℃ above pre-industrial levels and related global greenhouse gas emission pathways， in the context of strengthening the global response to the threat of climate change， sustainable development， and efforts to eradicate poverty? ［M/OL］. https：//www.ipcc.ch/site/assets/uploads/sites/2/2019/06/SR15_Full_Report_High_Res.pdf.

IVANOVA NV， SHASHKOV MP， 2017. Biodiversity databases in Russia： towards a national portal? ［J］. Arct Sci， 3（3）： 560-576.

JACA TP， BOATWRIGHT JS， MOTEETEE AN， 2018. Taxonomic studies of the genus Rhynchosia Lour. （Phaseoleae， Fabaceae） in South Africa： a review of section Chrysoscias? ［J］. S Afr J Bot， 117： 119-133.

JAISWAL Y， LIANG ZT， ZHAO ZZ， 2016. Botanical drugs in Ayurveda and Traditional Chinese Medicine? ［J］. J Ethnopharmacol， 194： 245-259.

JONES CA， DAEHLER CC， 2018. Herbarium specimens can reveal impacts of climate change on plant phenology; a review of methods and applications? ［J］. Peer J， 6： e4576.

JUMP AS， HUANG TJ， CHOU CH， 2012. Rapid altitudinal migration of mountain plants in Taiwan and its implications for high altitude biodiversity? ［J］. Ecography， 35（3）：? 204-210.

JUKONIENE ?I， RASIMAVICˇIUS M， RICˇKIENE

A， et al.， 2018. S. B. Gorskis bryological collection in the Herbarium of Vilnius University? ［J］. Acta Soc Bot Pol， 87（3）： 3588.

KIER G， KREFT H， LEE TM， et al.， 2009. A global assessment of endemism and species richness across island and mainland regions? ［J］. Proc Natl Acad Sci USA， 106（23）： 9322-9327.

LANE MA， 1996. Roles of natural history collections? ［J］. Ann Mol Bot Gard， 83（4）： 536-545.

LANG PLM， WILLEMS FM， SCHEEPENS JF， et al.， 2019. Using herbaria to study global environmental change? ［J］. New Phytol， 221（1）： 110-122.

LAVOIE C， 2013. Biological collections in an ever changing world： herbaria as tools for biogeographical and environmental studies? ［J］. Perspect Plant Ecol， 15（1）： 68-76.

LEES DC， LACK HW， ROUGERIE R， et al.， 2011. Tracking origins of invasive herbivores through herbaria and archival DNA： the case of the horse-chestnut leaf miner? ［J］. Front Ecol Environ， 9（6）： 322-328.

LEWIS SL， MASLIN MA， 2015. Defining the Anthropocene? ［J］. Nature， 519（7542）： 171-180.

LIENERT J， FISCHER M， DIEMER M， 2002. Local extinctions of the wetland specialist Swertia perennis L. （Gentianaceae） in Switzerland： a revisitation study based on herbarium records? ［J］. Biol Conserv， 103（1）： 65-76.

LIU J， M?LLER M， PROVAN J， et al.， 2013. Geological and ecological factors drive cryptic speciation of yews in a biodiversity hotspot? ［J］. New Phytol， 199（4）： 1093-1108.

LIU J， MILNE RI， M?LLER M， et al.， 2018. Integrating a comprehensive DNA barcode reference library with a global map of yews（Taxus L.） for forensic identification? ［J］. Mol Ecol Resour， 18（5）： 1115-1131.

LOHONYA K， LIVERMORE L， PENN MG， 2020. Georeferencing the natural history museums Chinese type collection： of plateaus， pagodas and plants? ［J］. Biodivers Data J， 8： E50503.

LUGHADHA EN， GOVAERTS R， BELYAEVA I， et al.， 2016. Counting counts： revised estimates of numbers of accepted species of flowering plants， seed plants， vascular plants and land plants with a review of other recent estimates? ［J］. Phytotaxa， 272（1）： 82-88.

LULEKAL E， ASFAW Z， KELBESSA E， et al.， 2012. Linking ethnobotany， herbaria and flora to conservation： the case of four angiosperm families at the national herbarium of Ethiopia? ［J］. J E Afr Nat Hist， 101（1）： 99-125.

MA JS， 2013. The checklist of the Chinese invasive plants? ［J］. Biodivers Sci， 21（5）： 635.? ［馬金雙， 2013. 中國入侵植物名錄? ［J］. 生物多樣性， 21（5）： 635.］

MA KP， 2014. Rapid development of biodiversity informatics in China? ［J］. Biodivers Sci， 22（3）： 251-252.? ［馬克平，2014. 生物多樣性信息學(xué)在中國快速發(fā)展? ［J］. 生物多樣性， 22（3）： 251-252.］

MCKAIN MR， JOHNSON MG， URIBE-CONVERS S， et al.， 2018. Practical considerations for plant phylogenomics? ［J］. Appl Plant Sci， 6（3）： e1038.

MEINEKE EK， DAVIES TJ， DARU BH， et al.， 2019a. Biological collections for understanding biodiversity in the Anthropocene? ［J］. Philos Trans R Soc B， 374（1763）： 20170386.

MEINEKE EK， CLASSEN AT， SANDERS NJ， et al.， 2019b. Herbarium specimens reveal increasing herbivory over the past century? ［J］. J Ecol， 107（1）： 105-117.

MEINEKE EK， DAVIES TJ， 2019. Museum specimens provide novel insights into changing plant-herbivore interactions? ［J］. Philos Trans R Soc B， 374（1763）： 20170393.

MEINEKE EK， DAVIS CC， DAVIES TJ， 2018. The unrealized potential of herbaria for global change biology? ［J］. Ecol Monogr， 88（4）： 505-525.

MEROW C， ALLEN JM， AIELLO-LAMMENS M， et al.， 2016. Improving niche and range estimates with Maxent and point process models by integrating spatially explicit information? ［J］. Global Ecol Biogeogr， 25（8）： 1022-1036.

MEYER C， WEIGELT P， KREFT H， 2016. Multidimensional biases， gaps and uncertainties in global plant occurrence information? ［J］. Ecol Lett， 19（8）： 992-1006.

MILLENNIUM ECOSYSTEM ASSESSMENT，? 2005. Ecosystems and human well-being： biodiversity synthesis? ［M］. Washington， D.C.： World Resources Ins： 53.

MILLER-RUSHING AJ， PRIMACK RB， PRIMACK D， et al.， 2006. Photographs and herbarium specimens as tools to document phenological changes in response to global warming? ［J］. Am J Bot， 93（11）： 1667-1674.

MONFILS AK， POWERS KE， MARSHALL CJ， et al.， 2017. Natural history collections： teaching about biodiversity across time， space， and digital platforms? ［J］. SE Nat， 16（sp10）： 47-57.

MOSA KA， GAIROLA S， JAMDADE R， et al.， 2019. The promise of molecular and genomic techniques for biodiversity research and DNA barcoding of the Arabian peninsula flora? ［J］. Front Plant Sci， 9： 1929.

NATHAN R， MULLER-LANDAU HC， 2000. Spatial patterns of seed dispersal， their determinants and consequences for recruitment? ［J］. Trends Ecol Evol， 15（7）： 278-285.

NELSON G， ELLIS S， 2018. The history and impact of digitization and digital data mobilization on biodiversity research? ［J］. Philos Trans R Soc B， 374（1763）： 20170391.

NUALART N， IBEZ N， SORIANO I， et al.， 2017. Assessing the relevance of herbarium collections as tools for conservation biology? ［J］. Bot Rev， 83（3）： 303-325.

OBERLIES NH， KNOWLES SL， AMRINE CSM， et al.， 2019. Droplet probe： coupling chromatography to the in situ evaluation of the chemistry of nature? ［J］. Nat Prod Rep， 36（7）： 944-959.

PANCHEN ZA， PRIMACK RB， ANISKO T， et al.， 2012. Herbarium specimens， photographs， and field observations show philadelphia area plants are responding to climate change? ［J］. Am J Bot， 99（4）： 751-756.

PARK IW， 2012. Digital herbarium archives as a spatially extensive， taxonomically discriminate phenological record; a comparison to MODIS satellite imagery? ［J］. Int J Biometeorol， 56（5）： 1179-1182.

PHILLIPS SJ， DUDIK M， ELITH J， et al.， 2009. Sample selection bias and presence-only distribution models： implications for background and pseudo-absence data? ［J］. Ecol Appl， 19（1）： 181-197.

PRIMACK D， IMBRES C， PRIMACK RB， et al.， 2004. Herbarium specimens demonstrate earlier flowering times in response to warming in Boston? ［J］. Am J Bot， 91（8）： 1260-1264.

QIN HN， YANG ZR， 2011. The past， present and future of herbaria? ［J］. Life World， 263（9）： 4-8.? ［覃海寧， 楊志榮， 2011. 標(biāo)本館的前世今生和未來? ［J］. 生命世界， 263（9）： 4-8.］

QIN HN， ZHAO LN， 2017. Evaluating the threat status of higher plants in China? ［J］. Biodivers Sci， 25（7）： 689-695.? ［覃海寧， 趙莉娜， 2017. 中國高等植物瀕危狀況評估? ［J］. 生物多樣性， 25（7）： 689-695.］

RANDS MRW， ADAMS WM， BENNUN L， et al.， 2010. Biodiversity conservation： challenges beyond 2010? ［J］. Science， 329（5997）： 1298-1303.

RICHTER R， DULLINGER S， ESSL F， et al.， 2013. How to account for habitat suitability in weed management programmes？? ［J］ Biol Invasions， 15（3）： 657-669.

RISTAINO JB， GROVES CT， PARRA GR， 2001. PCR amplification of the Irish potato famine pathogen from historic specimens? ［J］. Nature， 411（6838）： 695-697.

SOLTIS DE， SOLTIS PS， 2016. Mobilizing and integrating big data in studies of spatial and phylogenetic patterns of biodiversity? ［J］. Plant Divers， 38（6）： 264-270.

SOSEF MSM， DAUBY G， BLACH-OVERGAARD A， et al.， 2017. Exploring the floristic diversity of tropical Africa? ［J］. BMC Biol， 15： 15.

SOUZA ENF， HAWKINS JA， 2017. Comparison of herbarium label data and published medicinal use： herbaria as an underutilized source of ethnobotanical information? ［J］. Econ Bot， 71（1）： 1-12.

THIERS BM， 2021. The worlds herbaria 2020： A summary report based on data from Index Herbariorum ［J/OL］. ［2021-05-07］. http：//sweetgum.nybg.org/science/ih/annual-report/.

TILMAN D， 1999. The ecological consequences of changes in biodiversity： a search for general principles? ［J］. Ecology， 80（5）： 1455-1474.

TWYFORD AD， NESS RW， 2017. Strategies for complete plastid genome sequencing? ［J］. Mol Ecol Resour， 17（5）： 858-868.

VAN KLEUNEN M， DAWSON W， ESSL F， et al.， 2015. Global exchange and accumulation of non-native plants? ［J］. Nature， 525（7567）： 100-103.

VATTAKAVEN T， GEORGE RM， BALASUBRAMANIAN D， et al.， 2016. India biodiversity portal： an integrated， interactive and participatory biodiversity informatics platform? ［J］. Biodivers Data J， 4： e10279.

VON REIS S， 1962. Herbaria： sources of medicinal folklore? ［J］. Econ Bot， 16（4）： 283-287.

WANG CJ， WAN JZ， 2020. Assessing the habitat suitability of 10 serious weed species in global croplands? ［J］. Glob Ecol Conserv， 23（2020）： e01142.

WIECZOREK J， BLOOM D， GURALNICK R， et al.， 2012. Darwin core： an evolving community-developed biodiversity data standard? ［J］. PLoS ONE， 7（1）： e29715.

WILLIS CG， ELLWOOD ER， PRIMACK RB， et al.， 2017a. Old plants， new tricks： phenological research using herbarium specimens? ［J］. Trends Ecol Evol， 32（7）： 531-546.

WILLIS CG， LAW E， WILLIAMS AC， et al.， 2017b. CrowdCurio： an online crowdsourcing platform to facilitate climate change studies using herbarium specimens? ［J］. New Phytol， 215（1）： 479-488.

WOLF A， ZIMMERMAN NB， ANDEREGG WRL， et al.， 2016. Altitudinal shifts of the native and introduced flora of California in the context of 20th-century warming? ［J］. Glob Ecol Biogeogr， 25（4）： 418-429.

XU XT， DIMITROV D， SHRESTHA N， et al.， 2019. A consistent species richness-climate relationship for oaks across the northern hemisphere? ［J］. Glob Ecol Biogeogr， 28（8）： 1051-1066.

XU ZH， LIU SY， ZHAO Y， et al.， 2020. Evaluation of the identification ability of eight commonly used plant identification application softwares in China? ［J］. Biodivers Sci， 28（4）： 524-533.? ［許展慧，劉詩堯，趙瑩，等，2020. 國內(nèi)8款常用植物識別軟件的識別能力評價? ［J］. 生物多樣性， 28（4）： 524-533.］

YOUNIS S， WEILAND C， HOEHNDORF R， et al.， 2018. Taxon and trait recognition from digitized herbarium specimens using deep convolutional neural networks? ［J］. Bot Lett， 165（3/4）： 377-383.

ZHANG ZJ， HE JS， LI JS， et al.， 2015. Distribution and conservation of threatened plants in China? ［J］. Biol Conserv， 192 （2015）： 454-460.

ZHU L， SUN OJ， SANG WG， et al.， 2007. Predicting the spatial distribution of an invasive plant species （Eupatorium adenophorum） in China? ［J］. Landscape Ecol， 22（8）： 1143-1154.

（責(zé)任編輯 蔣巧媛 鄧斯麗）