周浙昆
我与贾林波博士一段关于古植物学研究的对话 精选
2022-4-8 14:18
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学术交流是科学研究的重要组成部分,我常常在学术会议上,特别是国际学术会议上,通过学术报告和报告后的提问环节获益匪浅。很多时候从提问环节的问答,更能够获取更多的信息和报告人的学术思想。在学术报告中,报告人通常报告比较成熟的东西,而在提问环节报告人在不经意间流露出对一些问题的思考,甚至报告人自己都未必认识到的灵感闪现。

深知学术交流的重要性,我特别想和自己的学生和同事们有那种畅快的学术交流,为此我十分努力。在组会上我知无不言,言无不尽,在研究组的群里,我分享相关的信息,对一些问题发表看法。然而,这些努力收效甚微,让我很有挫败感。组会常常成为“一言堂”或“寡言谈”(少数几位老师在谈),群里的学术信息也常常得不到回应。我不知道是同学们不喜欢交流,还是没有做好交流的准备,还是心思根本就不在这里,或许受到传统观念影响,怕说错;或者是不习惯当众发言罢了。对此我百思不得其解。

贾林波博士是我的博士研究生,毕业后在昆明植物研究所工作,现在是我的同事。贾林波博士工作努力,勤学好问,尚思考,有主见。他有自己的思想,在毕业论文写作和合作发表论文的时候,我们经常有不同的观点,甚至是争论。他多次礼貌而婉转地表达过不认同我的观点,我非常看重这种优秀的品质,认为这是一个学者应该具备的品质。我们经常或直接面谈,或通过邮件和微信进行学术交流,我非常享受和贾林波博士之间的这种学术交流。前几天,贾林波博士又通过邮件发来关于古植物学研究中的10个问题与我讨论,我闻讯大喜当即做了答复。同时我把我们的对话放到了研究组的群里,因为我认为,这些问题有一定的普遍性,也应该是大多数做古植物研究的同学们会关心的问题。同时,我也希望以此来促进研究组的学术交流。

以下是我和贾林波之间的对话

1问:化石应该定现生种还是定化石种?兼论一个物种能够存在多久的问题。

答:物种作为一个客观存在的实体,有时间、空间和特征上的三重属性(杨永和周浙昆, 2010)任何个体、种群和物种都必然经历生老病死的过程,根据植物的背景灭绝率(De Vos等, 2015)推算,一个植物物种的平均存活年限约为2.84~18.87百万年。以此看来,古近纪和中新世的标本不宜定为现生种,上新世的标本可以定现生种。此外,物种还有特征上的属性, 在分类学的实践中, “有可区别的形态特征”是一个重要的准则,上新世的标本和现代种在形态特征上确实分不开,分布空间上有重叠,定为现代种,也许是可以的。顺便说一句,有些同学把在国内发现的标本定为北美分布的种,要特别的小心和谨慎。考虑到空间上的属性,定为同一个属的不同种更合理一些。在物种的三重属性中,我认为形态属性最重要的,也最容易把握。在古植物学的分类实践中,要清楚的认识到我们就是一个“一个形态学单位”起了一个名字并非建立了一个真正的生物学种。

 

2.问:如果两个器官,在化石中没有实际连接,但他们很可能是一个种,这两个器官应该定为一个种,还是两个种?

答:美国著名古植物学家Steven Manchester对于这种情况认为是定两个种比较合适。我同意他的观点。尽管有很多指向,但是毕竟没有100%证据说明这个两个器官属于同一个植物,在讨论中说明自己的推测和猜想,而等待新的发现来证实和推翻我们的推测和猜想。这样的例子在古植物的研究中很多,你研究过的椿榆就是这样的例子。在没有发现带有果实的小枝之前,大家不知道椿榆的叶子长什么样子。

 

3.问:如果一件叶片化石,在被发表为新种时,没有表皮信息,后来在其他产地发现了与该化石形态相似,且分离出了角质层,新的化石应该定为之前的种,还是另外定为新种?

答:我个人认为这种情况只能算是在一个老种上发现了新的形状。

 

4.问:可否利用化石来推测类群的起源、迁移等生物地理学历史?

答:我们常常说化石是生物演变和分布区演变的铁证,但是化石证据有不完整性。我们要科学合理地来利用化石证据,来推测类群的起源和分布区形成演变的过程。化石证据可以到标志性的作用,比如说一个类群最早的化石记录出现在始新世,它提示的是这个类群出现的最小时间,就是说在始新世这个类群就已经出现了,但是这个时间未必就是这个类群起源的时间。过渡依赖化石证据和对化石证据视而不见都是不客观的。在利用化石讨论生物地理时,建议澄清所作推论的限制性条件,比如“基于现有或目前的证据”。

 

5.问:在描述一块化石时,怎么来写地质时代?应该包括哪些内容?

答:这个问题具体一些,答案是应该写出这个化石出现的时间和空间。考虑到古植物学的文章有很多现代生物学的读者,除了写化石的地质时代外,最好同时标注绝对年龄。我注意到你用了一块化石,如果是一块化石,就只有一个时间一个地点。在大多数情况下,化石新种也仅有一个时间和一个地点。有时候建立一个新种,有可能是归并了许多老种,或者说看了许多馆藏版本才定的新种,就有可能有不同的时间和空间。

 

6.问:如果在化石的上下层位有地质年代测定,而在化石本身采集层位没有年代测定,如何来理解化石的时代?

答:考虑到物种的时间属性,化石出现某个层位仅仅是一个时间轴上的一个点。如果上下层位都有测年的数据,那么上下的这个测年数据可以代表化石的出现的时间段。在有些情况除了测年数据外,还有古地磁的资料,在这种情况下,基本上能确定化石的准确年代,比如吕合就是这种情况。还有一些情况化石就紧邻测年的地层,这种情况测年的地层的年代也就可以作为化石的年龄,比如我们在伦坡拉发现的大型棕榈化石就是这种情况。上面这个两个例子在古植物研究中都是可以而不可求的。古生物是一部逐步打开的天书,没有打开之前,我们不知道内容是什么,我们只能是读了多少说多少,未知的留着以后再说。

 

7.问:化石种的概念与现生种的概率有什么不同?在使用时应该注意哪些问题?

答:我认为,就植物学而言无论是化石种和现生种都只是一个形态学单位,并不是真正意义上的生物学种。物种是一个客观存在的实体(这一点在动物学中非常明显和清楚),植物分类学的终究目标是识别和认识生物学种,现代植物分类学一直朝着这个方向在努力,证据越充分,研究越深入,就越接近这个目标。而古植物学离这个目标还差很远,但是新生代古植物中,有一些化石种由于形态特征十分特征,比如你熟悉的椿榆,兔耳果和单籽豆我认为几乎也等同于生物学种。我们始终要有一个概念,在古植物学分类中,我们建立的其实就是一个分类学单位。

 

8.问:化石的形态学比较部分应该怎样写才是规范和合理的?

答,这个问题貌似简单,还真不好回答。化石标本可资利用的状就不多,在描述和比较中宜细不宜粗。对于数量形状要特别小心,不定能以一块标本的数量性状来代替一个化石的区别特征,也不是说数量性状不能用,只有大量标本支撑,具有统计学意义的数量状才有意义。对于有一些性状比如说叶缘是否具齿等在种间有显著区别,而且相对稳定的性状,要赋予不同权重,这就是性状加权的问题。这个问题大家可以不断展开讨论,不断完善。

 

9.问:化石在什么时候应该定为新种或老种,什么时候应该定为未定种?

答:这个问题也是貌似简单,但不容易回答的问题。我建议参考物种的三重属性,坚持形态学为主的原则。一个新种(即便是形态学单位)的建立起码要求标本保存较好,有明显的区别特征,有尽可能多的标本。在定新种或老种还是未定种上有一些极端的情况,有些研究人抓住一小点差别就定新种,这也许是定了新种更容易发表文章,这是不可取的。其实定老种更费力,要在和已有的类群中去对比,只有在对比完成后确有明显的区别特征才能定新种。另一个极端是标本保存很好,区别特征也明显但是仍不愿意定新种。

 

10 问:利用化石讨论植物区系的演变,怎么权衡? 用化石谈植物区系演变最大的不确定性是埋藏的偏差和植物区系在空间上的分异,这是我觉得通过区系比较,从中谈演化最大的问题,也是我长期的卡点和犹豫的地方。埋藏的偏差在于:化石中没有不代表当时那个地方没有这个物种。但是化石中有,现在没有,就没有逻辑的漏洞。植物在空间的分异在于:有时候隔一个坡种类就不一样了,所以不同地点不同时代,实际上没有可比性。但这又牵涉到研究范式的问题,即大家觉得这样OK,那就是OK的,但要是较真起来,逻辑的漏洞又是存在的。

答:你的担心不无道理。然而,古植物学有古植物学的逻辑和道理(范式)。古植物学研究有点像侦探破案。需要从蛛丝马迹中寻找真相,既然是蛛丝马迹就不可能面面俱到,不可能要什么证据就有什么证据。如果什么证据都清清楚楚,完完全全,明明白白那就不需要古植物学家了。古植物学家需要根据所获得的证据对起源演化、分布格局的形成做一些适当的推理和演绎。证据不可能全面,但是在逻辑上要自恰,要尽量避免孤证(古生物上还做不到完全避免孤证),要尽可能地做到证据相互验证。推论和演绎会不会错呢?很有可能会。有了新的证据,大可以推翻自己的假说和观点,有道是假说就是用来推翻的。古生物学是一门有残缺美的学科,我们要有欣赏这种残缺美的能力和哲学思维。通过窥豹来说豹子的样子,虽不全面,总比什么都不知道强。古植物学很多时候做的就是窥豹一斑。就你提出的具体问题,我的理解是一个地区植物区系的演变,应该是指一个较大的区系,而不是一个山头。比如说我们用文山植物群的成分来窥豹滇东南渐新世的植物区系面貌是可以的,也是可行的。它至少为我们提供了那个时间(早渐新世)这个地区区系组成的特征。又比如说,那个时候文山有红杉的分布,现在红杉从这个区域消失了,这样的例子不能视而不见吧?一些类群在化石中有,现在又没有了,要做具体分析,如果在整个区域都没有了,如红杉、水杉、椿榆等就是一些极好的例子。一些包涵了重要信息的证据,务必要引起我们的重视,比如说青冈化石。在地质历史上青冈分布广泛,在一些地区多一个青冈少一个青冈当然说明不了问题。但是在海拔3900米的西藏芒康出现青冈和在文山出现的意义就完全不一样,前者的出现说明那个的地区曾经出现过亚热带常绿阔叶林,也是具有重要指示意义的证据。前面说过完全否定化石证据和过渡依赖化石证据都是不全面的,我们要做的是全面认识每个化石的地质学和生物学意义。

 


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