寻找最准确的植物名：从手机App、标本到文献
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寻找最准确的植物名：从手机App、标本到文献
高山仙人掌 2024-01-04 发布于福建 来源 | 82阅读 | 1转藏当你遇到一棵植物，想知道它的名字，有没有快速而准确的方法呢？
如果你是植物爱好者，那说不定已经加入了社交媒体上的群组，只要将照片发到群里面，认识这种植物的人就可能说出答案。当然，别人提供的名字是否准确，仍然要继续查阅资料求证。但如果你从没有加入过这样的群组，又该怎么办呢？
很多人会想到手机App。没错，现在资讯科技发达，只要用手机拍张照片，再用相应的植物识别App扫描，App马上就能告诉你植物的名字。
识别植物的App其实已经有不少，较著名的有PlantNet（https://identify./zh-hant）、iNaturalist（https://www./）、形色（https://www./）、花伴侣（https://www./cn/tools/1）等，甚至微信都有扫描识别物种的功能。
那么手机App给出的结果准不准确呢？
几年前，中国科学院植物研究所的马克平研究员指导学生统计了几种手机App识别植物的准确率，发现不同的App准确率还是有较大差别的。识别结果是否准确，除了App本身之外，还要看使用者在何时何地碰到的是什么植物，而且植物在当时是否开花、结果等，对结果也有影响。手机App背后是相应的机器学习模型，而这些模型都是用已经鉴定过的植物照片训练的，不同模型在原理上可能有些区别，难免会导致识别准确率出现差异。除此之外，由于植物有很强的地域性，不同手机App用于训练模型的数据不同。举例说，如果大多数模型在训练时用的图片库主要来自当地街道上和公园里栽培的植物，而野生植物的图像较少，这就导致App在识别栽培植物时可能较为准确，但识别野生植物时准确度就较低，甚至完全错误。
除了识别野生植物有困难之外，对于求知欲强的人来说，手机App显然也不能满足要求：即使能告诉你照片中的植物是什么，但是它始终无法像植物学家一样，告诉你植物是怎样鉴定，依据什么鉴定出来的。
看来，要准确识别出某一种植物，特别是野生植物，最终还是要请教植物学家。不过，植物学家又是怎样识别植物的呢？普通人要查阅什么资料，才能获得最准确的植物名呢？要回答这些问题，我们不妨先了解植物名称是怎么来的。
1. 定名、描述与发表
要找到植物的正确名称，首先此植物需要有一个名字。如果一种植物还未被命名，就要为其起个名字。由于每个地方都有自己的语言或方言，如果用本地语言或方言给植物命名，这个名称在本地人中间一定容易被接受，但想要这个名称被全世界的人们接受，就要按照《国际植物命名法规》（准确名称是《国际藻类、菌物和植物命名法规》，International Code of Nomenclature for algae, fungi, and plants）的要求，为植物起一个拉丁文学名。这个学名需要包括属名和种加词两部分，都要是拉丁文。这种命名方法称为双名法，是植物分类学之父林奈（Carl Linnaeus）定下来的规矩，已经有近三百年的历史了。
与此同时，分类学家还要描述这个种的形态特征以及生境、花期、果期、地理分布、濒危等级等。不仅如此，在描述新种的时候，还要指出新种和相近种类有什么显著区别。这样做的好处是，一方面可以清楚地表明这个种确实是新种，另一方面还可以方便他人鉴定。所有这些资讯都要用拉丁文或者英文撰写，而且要发表在公开出版的学术期刊上，让植物研究者都有机会能够见到，才能视作正式发表。新种正式发表，这个名字才算拿到了科学界的「入场券」。
图1. 《国际藻类、菌物和植物命名法规》 深圳法规中译本 （深圳仙湖植物园赠）
2. 植物分类学家专攻某一类群
目前，全世界已经记录和描述了超过35万种维管植物，而且每年还在以一千至二千种的速度增加。由于种类繁多，一个人要将所有植物的名称研究透彻是根本不可能的。而即使是在一个国家、一个地区之内，植物动辄有几千种甚至几万种，所以大部分人只能专攻某个地理范围内一个或几个最感兴趣的科。以本园（即香港嘉道理农场暨植物园）植物保育部的纪仕勋博士(Dr. Stephan Gale)为例，他擅长东亚和东南亚地区兰科（Orchidaceae）植物的分类与保育，香港大学的Richard Saunders教授则专攻番荔枝科（Annonaceae）的分类与进化等。所以，随便在野外找一片叶子，或者采一份样品拿给植物分类学家，即使是十分常见的种类，但如果恰巧不是这位分类学家所研究的类群，他们也可能会答错，而这并不代表他们“水平不行”。
3. 种的划分
植物学研究的复杂之处，还表现在不同人可能对物种的划分有不同的理解。同一物种，在其天然分布区范围内也往往在形态上有些变化。此时，不同植物学家可能对物种的划分会出现分歧：有的认为应该是同一种，而另外一些则认为是不同种，应该拟定不同的名称。遇到这种情况，除了仔细研究形态上的区别，往往还需要进一步采集样品，研究物种在形态上有没有过渡，不同形态类型的个体在地理分布区以及生境上有没有重叠，不同种之间有没有杂交（hybridisation），以及杂交种能否能产生正常可育的后代等等。近些年，转录组（transcriptomics）、群体遗传学（population genetics）标记以及基因组学（genomics）越来越成熟，相关的技术也用于清物种之间的关系，探讨不同物种之间杂交和物种形成等问题。
4. 新的分类系统
近十几年来，对维管植物（即石松和蕨类、裸子植物、被子植物）各类群来说，以分子系统发育为基础的新分类系统基本取代了旧分类系统，例如被子植物的APG IV系统取代了恩格勒（Engler）系统、哈钦松（Hutchinson）系统、克朗奎斯特（Cronquist）系统等；裸子植物的Christenhusz系统和杨永（Y. Yang）系统取代了郑万钧 （W.C. Cheng）系统；石松和蕨类植物的PPG I系统取代了秦仁昌（Ching）系统。
与旧系统相比，这些新分类系统在科的划分上往往有不小的变化。以被子植物为例，在恩格勒系统、克朗奎斯特系统中都有紫金牛科（Myrsinaceae）和槭树科（Aceraceae ），而且这两个科的一些种在香港是非常常见的，而在APG IV系统中，紫金牛科所有种已经全部划分到报春花科（Primulaceae），而槭树科也全部置于无患子科（Sapindaceae）。换句话说，紫金牛科和槭树科在APG IV系统中已经消失了。
图2 滨海槭 （Acer sino-oblongum F. P. Metcalf），在《香港植物志》中为槭树科，在APG IV系统中为无患子科
图3. 虎舌红 （Ardisia mamillata Hance），在《香港植物志》中为紫金牛科，但在APG IV系统中为报春花科
当前世界上最新最权威的植物资料库，如Plants Of the World Online（POWO）、World Flora Online（WFO）等，大都已采用这些新系统。最新的出版物，也广泛采用了这些新分类系统。由于分类系统的变化，同一种植物在新系统与目前仍广泛应用的植物志（例如《香港植物志》使用的是克朗奎斯特系统）可能出现在不同的科中。遇到这种情况，要想知道植物在新系统中属于哪个科，除了查询上面提到的POWO、WFO等大型资料库，中文的资料库还有《中国生物物种名录》（http://www./）、多识植物百科*（https://duocet./）以及由中国科学院植物研究所维护的中国植物科学数据中心网站（https://www./cn）可以查询。
虽然新的分类系统与旧系统相比有不小的变化，但这些新系统在建立起来之后，其基本框架在未来很长时间可能会保持相对稳定，不会有太大变化了。
5. 接受名和异名
相比由于分类系统不同导致的科的变化，物种学名的变化更为频繁，经常有一种植物有几个甚至几十个异名的情况。有些香港常用的名称后来改名的情况也不罕见。
1981年，印尼茂物植物园的植物学家André Kostermans描述了一个香港樟科新种，标本是1977年由本园的白理桃（Gloria Barretto）女士在园内采到的，Kostermans将其命名为Persea kadooriei Kostermans，中文名翻译过来就是嘉道理楠，嘉道理楠这一中文名也一直沿用至今。但其实早在1931-1932年，这种植物就由中山大学农林植物研究所（即后来的华南植物园）的高锡朋、黄志等在广东信宜大雾岭采集到标本。1953年，著名植物分类学家陈焕镛教授将其命名为Machilus wangchiana Chun，中文名定为黄志楠（后改为信宜润楠），发表在《植物分类学报》上。
同一种植物有了两个学名，应该用哪一个呢？这里就涉及到接受名（accepted name）和异名（synonym）的问题了。按照植物命名的优先权规则，接受名是一种植物最早“合法”发表的名称，其余名称均为异名，所以这个种的接受名只能是Machilus wangchiana，而Persea kadooriei只能作为异名。当然，植物的中文名并不受什么规则约束。举例说，这个种最恰当的中文名为信宜润楠，但称其为嘉道理楠并无不可，叫黄志楠也没错。不过，在正式提及这个种的时候，都应该统一用接受名Machilus wangchiana。
大多数植物志都列出了物种的若干异名，而找出物种的接受名，并将其他名称处理为异名，属于分类学处理的范畴，正是植物分类学家要做的工作。这项工作十分繁复，因为要参考的资料繁多，而很多资料已经有一两百年的历史。除了英文之外，文献还可能是用拉丁文、法文、德文、日文等写成，有些还非常难以获得，要找到需要花费很大的功夫。在某种程度上来说，植物分类学与以文献为基础的历史研究有些相似，只不过后者是利用古代文献探讨当时的政治、经济、文化、民生等，而前者主要是考证植物名称的源流。幸好，目前有生物多样性遗产图书馆（Biodiversity Heritage Library, BHL）、Tropicos在线植物学资料库（https://www./）等网站可供参考，有些还提供部分一两百年以前文献的全文，为研究提供了不少方便。
图4. 信宜润楠 （Machilus wangchiana Chun），在香港见于大帽山、柏架山等地
图5. 信宜润楠（Machilus wangchiana）的模式标本之一 （据 中国数字植物标本馆 https://www./）
图6. 陈焕镛教授发表信宜润楠（Machilus wangchiana）时的拉丁文描述
图7. 最新的《香港植物志》中将Persea kadooriei作为 Machilus wangchiana的异名
6. 植物标本室
要考证植物名称的变化，除了要熟悉植物分类的文献之外，最基本的材料就是植物标本了。
空口无凭，植物学家在描述新种时，除了为其命名外，还会以最少一份标本作为描述这个种的基础。论文中会指出凭证标本的采集人和采集号，而这份标本就是这个名称对应的模式标本。模式标本本身以及标本标签上的资讯是关于一个种最初的资料。由此可见，每一个已经发表的植物学名，也就是拉丁名，都应该至少对应一份模式标本。由于是植物学名的最直接凭证，模式标本具有极高的科学价值，也是植物分类学的基石。如果手中有一种未知植物，而这种植物与模式标本中的植物没有明显的区别，那么就可以认为两者是同一种，这时候“未知”植物的身份也就清楚了。
然而还有一个大问题，世界上最少有3000多间植物标本馆，超过390,000,000份标本，其中的模式标本也数以万计，分散在不同的标本馆中。不仅如此，虽然有些标本馆会将模式标本专门存放在模式标本储存柜，但是不少标本馆中的模式标本仍然混在普通标本中，需要有人集中来整理。另一方面，由于现代分类学发源于西方，早期的植物标本大都由西方人采集，标本多保存在欧、美等地的大学、植物园或者自然博物馆的标本馆中，植物学家要想系统研究这些标本，仍然有一定困难。
在没有互联网的时代，植物学家往往通过到标本馆访问或者借阅标本的方式来开展研究，十分不便。好在进入二十一世纪之后，很多标本馆已经将标本数字化，例如法国的巴黎自然历史博物馆（P）已经将绝大部分植物标本数字化，英国的Kew Gardens正在将植物标本数字化，Jstor等网站也汇总了大量模式标本的照片，中国的植物标本则有相当一部分已经数字化并且可以从中国数字植物标本馆（https://www./）以及NSII-中国国家标本资源平台（http://www./2017/home.php）访问。
有了这些资源，植物学家也可以从互联网浏览标本，开展基本的分类学研究。
图8. 世界近4000间植物标本馆的分布（据 https://sweetgum./science/ih/map/）
7. 香港常用的植物志与文献
如今，华南地区绝大部分野生植物已经被采集到并且命名了，未被描述和命名的物种等已十分少见，当然也不是没有。例如2021年，中国科学院华南植物园的分类学家就在广东江门的南峰山发现了封怀木属（Fenghwaia G.T. Wang & R.J. Wang），这是鼠李科的一个新属，十分稀有。广东省近些年来也都有发现一些新种，相关的资料在最新版本的《广东省高等植物多样性编目和分布》有详细记载。
与周围地区相比，香港的植物调查开始得更早一些，而且在过去一百多年的时间，植物的采集、调查与研究一直不断。最初主要是西方的传教士、博物学家等在华南地区采集，其中当然会踏足香港。1852-1857年间，英国人Berthold Seemann系统整理了香港岛的植物名录；1861年，英国植物学家George Bentham编写的《香港植物志》在伦敦出版，这是亚洲地区第一本现代植物志；1912年，Stephen Dunn和 William Tutcher基于深入广东考察的结果，编写了《中国广东和香港植物志》（Flora of Kwangtung and Hongkong （China））。1962年，香港政府渔农署（即后来的渔农自然护理署）出版《香港植物名录》，其后在1965、1966、1974、1978、1993、2004、2012等年份再版。2003年，由本园出版的《香港植物志：蕨类植物门》出版发行；2011年，由胡启明、吴德邻主编的《香港植物志》四卷全部出版。除此之外，华南植物园邢福武研究员曾于1996-1998年间在香港采集和调查，并于2000年整理和发表了植物名录，至今仍然是物种濒危等级的重要参考。
由于植物志和植物名录都是依据植物标本所编纂，即使是十分古老的文献，至今仍然在植物研究时有重要意义。
在整个华南地区，香港可能是植物调查历史最为悠久的地方，虽然如此，近些年仍然有新记录在增加，其中有些甚至是新种。这些新发现散见于不同的专业学术期刊中，本园的朱慧玲、刘金刚、Stephan Gale、Pankaj Kumar等都曾专门撰文报导新发现。
图 9 George Bentham编写的《香港植物志》扉页，1861年於伦敦出版 （据BHL）
综上，植物分类学家的主要工作，是为所研究类群的新植物命名，梳理旧的名称，弄清楚各分类单元（如科、属、种）之间的关系，报导一个地区新的种类，以便为生物多样性保护和利用等提出新的建议等。
8. 鉴定植物的一般过程
回到最开始的问题，如果你遇到了一种植物，如何才能获得最为准确的名称呢？下面就如何用植物志和标本以及互联网数据库查找植物学名作简要介绍。
8.1 确定植物的科属
如果你熟悉某地区的植物区系，应该直接将植物认到科、属，这是平时的功夫，最少需要数年的积累。若认不到科属，就只能请专家帮忙识别。当然，如果问到了植物学家所熟悉的类群，他们可能直接告诉你是哪个种。如果找不到专家，也可以参考一些专业网站或手机App利用人工智能识别给出的结果，这些网站或App包括：PlantNet（https://identify./）、中国植物园联盟图片（https://image./）、花伴侣、形色等。
8.2 查看本地、本区域的植物志、植物名录等，缩小搜索范围
一般来说，鉴定一个地区的植物，以使用该地所在的省、市级的植物志为佳。对于科、属、种，撰写植物志的专家已经将物种名单缩小到较小的范围，对于读者来说容易找到目标种。对于香港来说，可以参考《香港植物志》（大部分种有彩色照片）、《深圳植物志》（每个种都有线图，大部分种有彩色照片）、《广东植物志》、《广东省高等植物多样性编目和分布》、《中国植物志》、《Flora of China》、《中国生物物种名录》等。
拿到植物志之后，主要就是利用里面的检索表，先看能检索到什么种。很多检索表需要样品的花、果俱全，然而这个要求往往很难满足。有不少情况下，样品可能无花无果，此时检索表用途就不大了。
遇到这种这种情况，只能对植物志收录的种类逐个去排除。最快的当然是对照照片或者手绘线图，如果无法找到，则再核对没有线图以及照片的物种描述。
绝大多数情况下（99.99%），特别是野生植物，都能在地区的植物志中找到。偶尔没找到的，有可能是新分布，也可能是以前标本鉴定错了，甚至植物志写错了。如果要深究，就需要植物学家要做相应的订正或者增补。
8.3 检索模式标本或者专家鉴定的植物照片
这一步是用初步检索到的学名查找相应的模式标本、分类鉴定过的标本或植物照片，以做进一步的比对。
相应的资源有：中国植物园联盟图片库、中国数字植物标本馆（CVH）、Jstor模式标本图片库、中国自然标本馆CFH、中国科学院植物科学数据中心、Inaturalist、GBIF等。香港本地的植物，可以先检索香港植物标本馆建立的香港植物资料库（https://www./tc/hk-plant-database/index.html）、柴娃娃植物网（http:///hkplant/index.php）等。
找到经过专家鉴定过的标本或者植物照片后，可仔细比较植物在形态上与模式标本或照片中的植物是否有区别。这里注意主要是用种等级的一些形态特征去比较，如叶的形状、质地、侧脉的数量、毛被的类型等。不过，不同的类群，由于分类学家在物种划分观点可能不同，标本的鉴定结果也会所不同，这就要求鉴定者对类群的形态特征和研究史有一定的了解，以进一步判断。
如果要鉴定的植物在形态上与模式标本没有一项明显不同，那很可能就是同一种；如果不是同一种，就要进一步查看近缘种。当然，即使是同一种，有时候查看近缘种的标本，并进一步比对，也会有助准确鉴定植物。
需要注意的是，有时候因为能观察到的形态特征有限，植物甚至可能会认错科，特别是要鉴定的标本是营养体（即无花无果的材料）时，这种情况下就更容易发生。对于营养体，更要仔细比较，尽量不要将科、属认错。
如果还不十分熟悉植物的形态特征或者其中的一些术语，可以参考《图解植物学词典》、The Kew plant glossary: an illustrated dictionary of plant terms等书，特别是兰科、夹竹桃科、禾本科、莎草科以及蕨类植物，都有一些专有名词，需要专门的学习才能理解。
8.4 确定种的接受名
如果植物的全部特征都与某一份模式标本相符，那很可能就是同一种。虽然模式标本一定是作为某一学名的原始凭证，但该学名并不一定是现在的接受名，需要再检索World Flora Online、Plants Of the World Online、《中国生物物种名录》等网站，确认该种目前的接受名。当然也可以参考分类学家对该类群的最新修订。这些修订属于科研成果，一般发表在分类学、植物学的专业学术期刊上。参考上述文献资料之后，就可确定该植物目前的接受名。
8.5 给出鉴定结果
一般来说，给出鉴定结果时，植物学家会提供如下资讯：
采集人或者照片的拍摄人
采集号或照片编号
带完整命名人的学名
鉴定人
鉴定日期
可能你已发现，这正是很多植物标本上鉴定标签的资讯。没错，随着研究的深入，植物分类学家和标本馆工作人员会不断为植物标本增加新的标签，有些标签是确认前人的鉴定，而有些则是给出新的名称。最终，一份标本中的植物究竟叫什么，一般还是以最新的鉴定结果为准。
植物的名称不是一成不变的。随着研究的不断深入，一些名称会被处理为异名；一些异名可能会被恢复为接受名；一些新种或新分布记录会被发现，甚至由于分类系统的变化，植物的科属也都可能会发生变化。要保证所鉴定的名称的准确，唯一的正确方法就是参考新的资料及追踪当前最新的研究进展。
鉴定植物是有趣的，而准确鉴定植物又需要不少专业知识，需要认真学习，刻苦训练，最终才可能找到植物最准确的名称。对此，你准备好了吗?
*多识百科的分类系统是在各类群的现代分类系统的基础上做了适当修改，称为多识分类系统更为合适。
致谢
承蒙叶建飞、杨拓、卢凯茵、朱慧玲、Stephan Gale、 Pallas Tsang、Ng Ka Ho等提出宝贵意见和建议，特此致谢。
进一步阅读
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