B--从分类学历史谈植物科属概念----2.doc

从植物分类学历史谈科属概念生物的分类系统是一个等级结构的阶元（Category，称等级更通俗一些）系统，一般分成7个主要的阶元级别：界、门、纲、目、科、属、种。其中，“种”是最小的分类单位，也叫“物种”，把亲缘关系相近的种归并为属，亲缘关系相近的属归并为科，依次归并，科隶属于目，目隶属于纲，纲隶属于门，门隶属于界。1 鉴定与分类鉴定是将研究的个体（标本）安置在分类系统中，只使用少数性状，这少数性状确定个体在检索表中所处的位置（Mayr，1969）。分类是根据生物的相似性进行归类，将个体归并成种，再将亲缘关系相近的种归并成属，以此类推。 绝大多数分类，无论是对非生物还是对生物，都是等级结构分类。既有高级、低级阶元，也有高等、低等级别。每一较高级的分类单位包含较低级的、从属的分类单位。生物分类学中一直争论的焦点问题是，生物类群怎样才能被分类得最好？采用什么分类标准进行生物的分类？1.1 下行分类早期的分类学为逻辑分类，也称为下行分类，它既适用于非生物（如家具可分为桌，椅等），也适用于生物。使用下行分类法的植物分类学家，在分类的第一步采用的性状不同，必然形成不同的分类系统。这就是为什么十七和十八世纪植物分类家提出的各种植物分类系统如此不同的原因。植物志中普遍使用的检索表就是一种下行分类方法，不同的分类学家面对同一类群的植物，编制出的检索表也会各不相同。这就是下行分类的特点，也是它的缺点。生物分类阶元的命名在分类早期就因人而异，分类学家使用的一些名称，在概念与范围上存在差异，有时甚至是完全不同的，例如：被阿丹森称为“科”（family）的分类阶元，林奈则称之为“目”（order）。但同时，也有很多植物的科，例如松柏科、十字花科、禾本科和伞形科，都是十六世纪建立的，经历了不同分类系统之间的竞争仍然保持完整不变。这说明早期的分类学家自觉或不自觉地保持他们的直觉，使他们的许多分类结果经受住了后人的分类实践的检验。按照逻辑分类原则的生物分类方法希望达到两个目的：揭示自然秩序（上帝创造万物的计划）和提供一个方便的鉴定方案。然而在实施这一方法时，科学家发现这两个目的有时存在矛盾，而且一贯运用逻辑分类原则通常都会引出荒谬的结果。它至少存在以下缺点：（1）逻辑分类在涉及大量动、植物个体时，分类变得困难，这种方法也不能聚集成种和属的“自然”类别；（2）逻辑分类法在进行分类时每一步只能运用一个单一性状，这个性状的选择取决于它的所谓反映“属性”的本质的能力。（3）根据假定的在功能上对生物的重要性程度，对性状进行加权产生的性状系统缺乏合理性。由于下行分类所碰到的困难在分类实践中日益明显，著名的林奈也同样遇到了逻辑分类无法解决的问题。十七、十八世纪发生的哲学思想的彻底革命影响了分类学家的思想。例如，洛克的偏重唯名论的哲学思想；康德、牛顿强调连续性的哲学思想。布丰之所以嘲笑林奈这样的植物学家为“命名学家”，就是这些哲学思想影响的表现。1.2 上行分类 十八世纪的分类学家对复杂的植物分类情况进行的考虑与研究，也影响了分类学概念的形成。1750年到1850年之间，分类学说发生了根本的变化，下行分类的哲学基础逐渐被浸蚀。 第一位公开怀疑逻辑分类法正确性的是阿丹森（Michel Adanson，17271806）。他在植物的自然类别（Les families naturelles des plantes，1763）中说“因为只考虑植物的一个部分或少数几个部分的植物学方法是随意的、假设的和抽象的。这些方法不可能是自然的，植物学中的唯一自然方法是将植物的所有部分都考虑在内的方法，只有这样才能找到将植物归类到一起的相似性。并将之分为纲和科。”由下行分类法向上行分类法转变的过程和几乎所有的科学一样是缓慢的、渐进的。后来，从下层开始的上行分类法大大促进了分类专业化的发展。2 植物的属与科 历史上，早期分类学的逻辑分类从来没有导致明确的分类等级结构，因为每一层次都是分别处理，每个“种”在下一个较低级等级结构层次又成了“属”。林奈的思想受逻辑分类原则的支配，也未能制定出完全一致的包含一切生物的内涵性等级结构。如前面所说的阿丹森的“科”（family）与林奈的“目”（order）这种等级的混乱。2.1 植物的属 法国植物学家de Tournefort可能是第一个对属命名并进行描述的人，由此首次建立了“属”的概念。他认识到了有瓣花和无瓣花、离瓣花和合瓣花、整齐和非整齐花的不同。1735年以后，林奈将“属”这个术语限制在紧接于种之上的等级结构层次。林奈植物哲学中属的定义为：“性状就是属的定义，这定义是三重的：人为的，基本的，自然的。属的性状就是属的定义。”“并不是性状产生属，而是属产生性状。”也即林奈首先规定了植物的属以及范围，然后才有属的概念与定义。从总体上说，林奈的各个属彼此之间是不连续的。 “属”这个词的涵义转变为现在称之为属的阶元层次是一个缓慢的进程。直到17世纪“种”与“属”混用的情况才开始引起分类学家的注意，并提出了建立内涵性等级结构的原则。现代分类学家把属看作是最低级的集合阶元，是具有某些共同性质的种的集群，即亲缘关系很近的物种的集合。Mayr 古尔恰兰 辛格 著 刘全儒，郭延平，于明 译. 植物系统分类学综合理论及方法 北京 化学工业出版社，2008 第一版，p.105(1957)将属定义为：包含一个或是几个形态相似种的分类阶元，通过确定的间断性与另一个属相区别。属具有以下特征：它应该是个自然类群，通过几个特征与相近属相区别，属内物种数量没有要求。如两个属不能很好地区别，则应合并成一个属。生物分类是根据生物的相似和相互关系把它们安置到分类单位中去的，而生物的相似性和相互之间的关系是由它们的分类性状决定的或由分类性状推知的。这个定义指明了分类性状在建立分类中的决定性意义。 生物学中“属”和“种”的关系，也被借用到哲学对事物概念的界定中，由于“中心词”和“限定词”之间与“属”和“种”的关系具有可比性，属种关系的哲学概念由此而来，并沿用至今。如“中国人”和“上海人”具有属种关系；前者是后者的属概念，后者是前者的种概念。2.2 植物的科 民间分类的一些分类结果，有时与现代分类结果是一致的。例如，禾草和莎草的名称与现代分类学中的禾本科和莎草科是相同的，其他如：豆科、十字花科、伞形科、菊科等。这表明民间分类学的朴素思想（或直觉）与现代分类学的平行发展。 由于不断发现新的物种，林奈的属变得越来越大，大多数的属必须一再细分，分类的着重点逐渐转移到比较高一级的科上。在许多生物中，科便成为最稳定的分类单位。相似的、具有共同起源的属归并成科。在观念上，科应该是单元发生的类群，与属一样，科可以包括单一的属（杜仲科、银杏科），也可以包含多个属（菊科）。 法国植物学家Michel Adanson(1727-1806)创立了平等对待各种特征的生物分类法。在植物科志（Familles des plantes，1763）中，他根据植物间的自然关系认识了58个自然目order（相当于科），现今的数量分类学（Numerical taxonomy）就是基于Adanson阐述的观点。 英国植物学家George Bentham（18001880）和I. D. Hooker （18171911）在三卷本著作植物属志（Genera plantarum）(18621883)中联合发表了一个最为详尽的自然分类系统，将双子叶植物、裸子植物、单子叶植物视为单独类群的种子植物分类系统。总共有202个自然目order（现在作为科），该系统现在仍然被世界上许多重要的植物志所采用。 植物学家最早是用形态性状对植物进行分门别类的，从林奈，本森、虎克，到20世纪的四大被子植物分类系统，无不以形态性状作为主要的性状来源。从放大镜、解剖镜和显微镜，再到扫描电镜，植物学家可以观察到，并在分类学中使用来自植物体各个器官的形态特征。植物的形态性状从各个层次上展现了植物的多样性变化和系统关系框架。2.3 高级阶元的真实性 十七世纪以来，关于高级阶元（属、科、目）是否实际存在，一直存在争议，主要是术语上的混乱。阶元这个词在使用时有两种完全不同的涵义，直到采用分类单位（Taxon）这个词来表示阶元的两种涵义中的一种时，混乱现象才被消除。植物分类单位是任何分类等级中的一类植物，这类植物与别的不同，值得予以命名和指定到某一特定的阶元中去。分类单位和阶元之间的区别就如一个公务员（或一类公务员）与国家机构等级一样，如：部、局、处、科等。单独给“局”下一个定义是没有意义的，只有指定一个人或一类人归属于哪个局以后，“局”才有了意义。例如：一个卫生管理方面的公务员，他属于卫生局，此时卫生局就有了管理职能与管理范围。植物分类也如此，举个例子：人参、蔷薇、松树等都是真实的分类单位，在分类等级结构中分派给它们的等级就由它们所在的阶元表示：人参-种级、蔷薇-属级、松树-科级。植物分类的高级阶元是否真实的问题？或对属、科、目这样一些高级阶元是否能够给出客观的定义？答案是否定的。像松树、人参这样一些分类单位是非常“自然的”或“真实的”，然而分派给它们的阶元等级却是主观的，至少种以上的分类单位是如此。一个分类单位可以被某位分类学家放在科这个阶元中，另一位可能放在较低级阶元亚科中。换句话说，阶元等级大都是分类学家随意决定的，但大多数的分类学家赞成已被广泛接受的科，保留这些科可使分类保持稳定性。例如：马鞭草科与唇形科之间没有明显的间断性，但这两个科现在仍被看成是不同的科1。此外，大多数植物学家都认为五味子这一类植物应从木兰科分出，单独成立五味子科，但中国药典一部收载的五味子为木兰科植物五味子Schisandra chinensis (Turcz.) Baill.的干燥成熟果实。3 分子性状对高级界元真实性的意义植物系统学的每一次快速发展，都得益于一种新方法的应用，从而获得一类新的性状。在上个世纪先后兴起的植物细胞学、植物化学、分子生物学等，每一次学科间的交叉，都使得植物系统学向前跃进一大步。细胞分类学能够在染色体水平上更好地理解植物的分类与进化，特别是物种分化问题。而植物分子系统学在短短的时间（十几年）里更是大大地增进了人们对于植物类群之间的系统发育关系和进化的认识。这主要表现在，它提供了大量的、准确的、可供比较的分子性状，而且不同的结果之间可互相证实，如利用不同的基因分别对同一个类群的系统发育进行研究，可得到完全一致或极为相似的进化过程图。 植物系统发育的重建使用了各种不同的基因，包括核基因组、叶绿体基因组、线粒体基因等。至今，已有成百上千个分别来自于叶绿体、线粒体和核基因组的基因或区段的序列用于植物分子系统学研究。分子性状的最大价值是对分类群单系性质的确认。分子性状有很多优点，它来源于遗传物质，