生物系统学

研究生物的形态结构，分类，生命活动与环境的关系以及发生发展规律的学科。

生物系统学 biosystematics是研究生物的形态结构，分类，生命活动与环境的关系以及发生发展规律的学科．提出分类学的研究偏重于腊叶标本的危险性，分类学的研究应直接以活的生物为对象，对以来自资料标本作为补充以臻完备，这是J.S.Huxley（1940）所提出的术语。也有把它译为生物分类学、系统生物学（旧译法）等等。

名称

从1940年前后开始，对种的细胞遗传学的研究有了很大的进展，另因为遗传性状可由生态环境进行修饰，而作为从实验上得以阐明的实验分类学的手段也被应用起来，所以“biosystema-tics”一词也有被译为种分类学的。同时更特殊化的是，有的是以杂种第一代（F1）的繁殖度作为分类群植物关系的客观方法（biosystematy）。

起源

生物系统学（systematics or biosystematics）源于拉丁化的希腊字systema，由早期著名的瑞典自然学家林奈

生物系统学有时也译成系统生物学（systematics biology），但与热门学科系统生物学（systems biology）不是同一概念，可能正因此，生物学家出身的系统生物学家（systems biologist）贝塔朗菲提出“有机体生物学（organismic biology ）”并定义“有机体”为“系统”（systems）与“整合”概念。系统生物学通常也简称为系统学（systematics）、分类学（taxonomy）或分类（classification），在本世纪前期一般认为分类学和系统学是同义词，但近年来系统学、分类学和分类的概念逐渐趋向于有所区分。但这三者在一定范围中交迭是无可避的。

学派

现代生物系统学在解决物种或物种以上的分类单元之间的相互历史关系时，曾有所谓三个学派之说，即进化系统学（evolutionary systematics）、数值分类学（numerical taxonomy）、支序系统学（cladistics）。这三个学派曾经泾渭分明，人们可以分清和评价三者分歧的焦点及其优缺点，但近年来随着争论日趋深入，各家纷纷摒弃自身之疵，博采它家之瑜，开始自我完善、自我进化。在生物系统学理论这个博大的信息域中，由于中心问题不断深化，项目不断变化和重组，对立学说的不断竞争和进化，再谈确认各家学说之径渭已不再是容易之举。生物系统学理论正酝酿着一场动人心弦的革命，一个包容了各种学说中不可反驳的内容，具有更多经验内容，更易为观察和实验验证，具有高度预见性的生物系统学新理论正在诞生。

学科概况

生物系统学是研究物种的发生系统和分类系统的学科，对历史和现有生物物种进行发现、描述和分类。生物系统学家的任务就是发现、描述和理解地球上的物种，努力寻求下列问题的答案:地球上有那些物种？它们在那里发生？具有怎样的特性？相互间的关系？依据这些知识，系统学家提出生物分类系统，作为所有生物学知识的基础，并为推估己知或有待发现的生命形式的特征提供框架。

学科实践

系统学的实践包括：标本采集（包括生物学观察和记录）整理、归类、登记和入馆，标本鉴定、性状分析、描述及发表，标本数据库和物种数据库的建立。系统学的理论包括：分类单元等级划分，物种特征分析，地理特征分析，自然类群亲缘关系分析及起源和演化的推估。其成果有助于确定和划分生物地理区划、特有性丰富地区、群落类型及进化辐射中心。系统学家往往也是某一生物类群的专家。在野外考察和采集过程中，观察和积累了丰富的生物学知识，有时进行一些室内饲养和生物学试验。在分类论文和专著中，除了一般的记述（种名及文献引证、形态特征、鉴别特征、标本采集信息、分布、检索表等），常常也包括有关物种的生物学记述（如栖息地类型、寄主、取食行为、繁殖行为、发生历期及代数、多度估计等）。随着生物学研究技术手段的发展和提高，系统学家越来越多地采用先进的研究技术手段（如计算机、显微扫描电镜、PCR的应用，细胞染色体和核型分析技术生化技术等），尝试建立计算机自动检索和分类专家系统。标本馆更多地引进计算机管理。许多机构己开始或计划将标本和分类信息输入数据库，使用GIS数据分析处理及开展国际范围的计算机联网和数据交换。可以预料，随着计算机多媒体技术的引入和发展，亦将带动系统学的发展和知识传播。

相关作用

生物系统学知识是监测全球变化的基础。作为生物系统学研究基础的标本收藏能够提供有关生物群落和生态系统变化的记录。因为这些标本收藏包含着不同物种存在和鉴别的原始科学依据，是物种绝灭的最可靠的记录。若无物种存在和发生的科学记录，就不可能准确估计生态变化和物种绝灭。生物系统学为生物多样性危机提供可靠度量。著名的例子是通过对标本馆收藏鸟类标本羽毛中水银的含量分析，发现了环境污染与某些鸟类种群衰减的关系。在利用指示种进行全球变化监测方面，准确的物种鉴定是必需的。所有的群落都含有对特别环境变化极其敏感的某些物种。例如，某些两栖动物和苔藓对空气质量的变化特别敏感，水生群落中有些鱼种对水体纯净度变化高度敏感而一些蝴蝶对栖息地植被变化敏感。这些物种可被用作环境监测的指示物种。这类监测可行与否取决于对有关物种的准确鉴定和描述、对其分布详情及关系密切物种的认识。地球上各种栖息地和生态系统都含有种类丰富程度不同的物种，各个物种彼此间关系错综复杂。生态学家和资源管理专家应侧重研究这些关系的动态变化规律。但由于人们对所研究物种的鉴定及其分布存在着认识上的差异，加上对这些栖息地和生态系统功能的基本描述的不完整，因而影响到研究的可比性。有必要进行深入的系统学研究，准确地鉴别和描述地球上形形色色的生物群落中发生的物种，这类信息对用来确定自然监测的基准是关键的。世界自然保护监测中心（WCMC）的有关项目（包括其监测系统的设计）很大程度涉及生物系统学的内容，并有系统学家参与，说明了生物系统学对自然监测的重要性。

生物系统学在自然保护中的应用

生勿系统学在自然资源管理和保护中起着基础作用。负责保护区生物多样性管护的管理人员需要清楚所保护的物种及其地理分布，以便设计和实施有效的对策。系统学提供了物种鉴别和需要采取特殊保护物种的信息。规模巨大的动植物国际贸易也迫切需要准确的系统学资料，这些资料有助于濒危物种国际贸易公约（CITES）的实施。系统学信息还可直接应用于自然保护区的选择和规划，近年来在欧美生物系统学界这是一个热门研究题目。设置自然保护区的目的是保护生物多样性及生态环境。对于物种多样性的保护，经常需要考虑下列三个问题：（1）如何测度某一保护区的物种多样性？

（2）怎样利用保护区物种多样性的互补性，达到利用有限数量的保护区尽可能的多保护物种多样性？

（3）如何选择设计保护区，达到利用最少数量的保护区覆盖某一类群的全部物种？

其中第一和第二个问题是针对保护区的物种多样性，第三个问题是针对某一具体类群的物种多样性。物种多样性的最简单测度是物种丰度。因为各物种存在差异，彼此不等，比如，一些物种相对珍稀，另外一些物种可能属于进化上的孑遗种，还有一些物种可能是特有种。它们可能属于生物演化谱系中的罕见物种谱系。所以，衡量一个保护区的物种多样性，不仅要考虑物种的种数，还应考虑到物种的差异。Williams等人结合利用现代生物系统学支序分析的结果，提出了可以反映物种在系统演化意义上的差异即分类多样性的计算方法。分类多样性的测度的基础是支序分析。对上面第一个问题的回答可结合物种丰度和分类多样性各项测度来作出，并应考虑该保护区的物种特有性。对第二个问题的回答是在回答了的第一个问题的基础上，再结合考虑动植物的区系互补性，排出保护区的优先序列。对第三个问题的回答，首先分析有关类群在各有关保护区的分布情况包括特有性，再结合物种的分类多样性测度，考虑到保护区间物种的分布互补性，提出全面保护该类群的物种多样性的保护区优先序列。为了方便进行以上分析，Williams编制了一个计算机程序WORLDMAP。

与生物系统学有关的国际组织、项目和数据库

近年来，随着政治经济全球化进程的加快，以及履行《生物多样性公约》的要求，生物多样性信息，包括生物系统学的信息，全球和全社会共享的要求越来越强烈。为此，一些国际组织应运而生，着手建立全球性的信息数据（库）系统，以开展多方位的信息共享，并取得了一定的进展。

1.综合生物系统信息系统（Integrated Taxonomic Infoimation System，UTS）是一个关于北美洲和全球的动物、植物和微生物物种的综合数据库，主要提供分布于北美洲陆生和水生生物体的各个分类阶元的名称信息，由美、加、墨等国政府机构合作，并有其他的组织和科学家参与建设。已经可以在网上査询分布于北美的大部分生物类群的名称信息，世界范围的信息数据库正在建设中。

2.物种 2000 （Species 2000）是由18 个生物系统学专业数据库发起并组成的联邦式国际组织，建立了一个世界已知物种的名录。它计划在2010年前完成全世界所有已描述物种，包括动物、植物和微生物的清单，作为全球生物多样性研究的基础数据。已经在网络上提供一个统一的检索入口，提供多个专业子库的并行综合査询，每年出版一个光盘版数据库。

3.全球生物系统学行动（Global Taxonomy Initiative，GT1）是《生物多样性公约》缔约国大会提议发起的一个全球性项目。公约各缔约国认识到在当前合理管理生物多样性的过程中存在着生物系统学上的障碍，即缺乏足够的生物系统学知识、专业的分类学人才和标本馆管理员，且这些欠缺制约着我们保护、利用和共享生物多样性的可能性。GT1的目的是弥补分类信息的不足，为生物系统学知识缺乏的地区提供专业帮助，以支持生物多样性保护、持续利用和平等共享的科学决策。G1T支持的活动必须与履约紧密相关。

4.国际生物系统学网络（BioNET INTERNATIONAL）是一个以区域技术协作网（Technical Cooperation Netwoiks，TCNs）为基础的覆盖全球的生物系统学知识能力建设的协作网络，在互惠的基础上提供现有生物系统学知识资源的汇集、共享和优化，提倡区域内的发达国家帮助发展中国家获得生物分类信息、专家知识和新技术。BioNET现已形成120多个国家、1000多个研究机构参加的专业协作网络，其中东亚局域网（EASIANET）于2002年7月开始正式运行，中国科学院动物研究所是东亚局域网的协调研究所（Network Coordinating Institute，NECI)。

5.全球生物多样性信息设施（Global Biodiversity Infomiatian Facility，GBIF）是一个由多个数据库系统和信息技术工具所组成的可实现互操作的网络系统，帮助用户从海量的信息中定位所需的生物多样性信息，从而使各国在经济、环境和社会等方面获得利益。建立GBIF的目的是在一个知识产权和权利分布合理的框架下，设计、实施、协调、提髙全球生物多样性数据的汇编、连接、标准化、数字化和传播。

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