薛濤濤，謝廣龍，吳小平*，陳軍

1. 南昌大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，江西 南昌 330031 2. 中國科學(xué)院動物研究所，北京 100190

引言

淡水蚌類是指軟體動物門 (Mollusca) 雙殼綱(Bivalvia) 蚌目 (Unionoida) 的物種。它們廣泛分布于世界各地除南極洲以外的江河、溪流、湖泊和池塘等淡水水域[1-2]是生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分之一，其生物量和密度經(jīng)常在底棲動物中往往占有優(yōu)勢[1]。淡水蚌類在水質(zhì)凈化、營養(yǎng)循環(huán)、食物網(wǎng)、棲息地結(jié)構(gòu)中也扮演著十分重要的角色[3-4]。

目前認(rèn)為世界上有 800 余種淡水蚌類，隸屬 6科 161 屬，但具體有效物種數(shù)仍存在一定爭議[2,5]。我國幅員遼闊，境內(nèi)江河、湖泊、水庫眾多，具有復(fù)雜的生境異質(zhì)性，孕育了豐富的淡水蚌類資源，是世界淡水蚌類的主要集中分布區(qū)之一[6,7]。我國對于淡水蚌類的研究有著較為久遠(yuǎn)的歷史，但關(guān)于我國蚌類分類的研究多依據(jù)貝殼的形態(tài)特征，且描述簡單，由于貝殼的形態(tài)可塑性大，加之許多模式標(biāo)本散失在國外，往往導(dǎo)致當(dāng)代分類學(xué)研究存在一定的困難。之前 Heude 描述和整理記錄了中國淡水蚌 140 余種，但對于具體有多少有效種目前仍未有定論。近幾十年，我國淡水蚌類分類研究取得了一定的進(jìn)展，主要以林振濤、張璽、劉月英、吳小平等為主要代表，他們發(fā)現(xiàn)和描述了一些新種和新紀(jì)錄種，對部分類群進(jìn)行了修訂，同物異名和異物同名進(jìn)一步澄清，厘訂了一些疑問類群[8-10]。此外，林振濤，張璽，劉月英經(jīng)過對我國淡水貝類進(jìn)行大量區(qū)系調(diào)查和初步整理，出版了《中國經(jīng)濟(jì)動物志-淡水軟體動物》，記錄了經(jīng)濟(jì)價值較高的中國淡水蚌 43 種，這是我國現(xiàn)在對淡水蚌科物種進(jìn)行研究、鑒定的核心資料[11]，但總的分類資料仍比較匱乏。

此外，涉及中國蚌科物種相關(guān)信息的數(shù)據(jù)相對零散，數(shù)據(jù)查詢手段繁瑣，數(shù)據(jù)更新相對滯后，難以適應(yīng)當(dāng)前科研需要。數(shù)據(jù)庫是近年來發(fā)展最為迅速的計算機(jī)技術(shù)領(lǐng)域之一，被廣泛用于文化教育、科學(xué)研究、人工養(yǎng)殖等領(lǐng)域。在短短的幾十年時間里，已經(jīng)形成了堅實的理論基礎(chǔ)和廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，引起了越來越多研究者的關(guān)注[12]。構(gòu)建和開發(fā)物種數(shù)據(jù)庫及其信息管理系統(tǒng)是生物多樣性信息系統(tǒng)建設(shè)的重要組成部分[13-16]，也是全國乃至全球生物多樣性信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)源的必要補(bǔ)充，可為處理繁雜的動物分類信息提供高效的手段。

多年來國外已經(jīng)呈現(xiàn)了許多物種信息的數(shù)據(jù)庫建設(shè)，諸如“USDA National Plants Database and Projects(美國農(nóng)業(yè)部國家植物數(shù)據(jù)庫和規(guī)劃)”，“Invaders Database System (美國東北部外來植物數(shù)據(jù)庫系統(tǒng))”、“Gymnosperm Database (德國裸子植物數(shù)據(jù)庫)”、“American Indian Ethnobotany Database (美國印地安民族植物學(xué)數(shù)據(jù)庫)”、“Prairie Source Database (野花數(shù)據(jù)庫)”、“Orchid Database (蘭花數(shù)據(jù)庫)”等[17]。當(dāng)然，隨著計算機(jī)在我國的普及和大量使用，國內(nèi)也相繼建成了各種類型的數(shù)據(jù)庫，目前約有 300 多個。例如，中國生物學(xué)文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫、中國微生物資源數(shù)據(jù)庫、中國珍稀瀕危植物數(shù)據(jù)庫等，有的數(shù)據(jù)庫已開展了相應(yīng)的服務(wù)工作[12]。

關(guān)于淡水蚌類的數(shù)據(jù)庫最為常見的則為美國貝類學(xué)家 Graf 和 Cummings 建立的 http://musselproject.uwsp.edu/，其中收錄了來自世界各地的淡水蚌類，為世界淡水蚌類的研究提供了很大的幫助[18]，但其中對于蚌的介紹尤其對中國淡水蚌的描述還不夠詳細(xì)、完整。一直以來，中國蚌科分類相關(guān)資料都較為缺乏，一些物種鑒定較為困難。由于中國蚌科許多物種的記述早期多為外國學(xué)者所為，其模式標(biāo)本的相關(guān)資料 (采集地點(diǎn)、保存地點(diǎn)等) 也未系統(tǒng)整理，描述也比較簡單。與其相關(guān)的數(shù)字化、公開資源更是少之又少，現(xiàn)有的數(shù)字化資源也沒有對中國蚌科物種的描述資料，更沒有一個關(guān)于中國蚌科物種的專項數(shù)據(jù)庫。盡管近幾年來，我們參與了國家標(biāo)本資源共享平臺建設(shè)，但關(guān)于中國蚌科物種的相關(guān)信息仍需進(jìn)一步完善，以便更好實現(xiàn)信息數(shù)據(jù)的共享，發(fā)揮科研數(shù)據(jù)的最大功能，為蚌科物種的研究和保護(hù)服務(wù)。

目前，無論是世界還是中國的淡水蚌類都面臨著十分嚴(yán)峻的瀕危形勢，隨著時間的推移，這一形勢會愈加嚴(yán)峻。要想很好地保護(hù)、管理和研究淡水蚌，必須對每一種蚌有一個準(zhǔn)確的認(rèn)識，而建立中國蚌科數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)為實現(xiàn)這一目標(biāo)提供了很大的幫助。鑒于此，構(gòu)建中國蚌科物種數(shù)據(jù)庫的主要目標(biāo)為：系統(tǒng)收集、完善、整理中國蚌科物種信息，構(gòu)建中國蚌科物種描述和鑒定專項數(shù)據(jù)庫，通過國家標(biāo)本資源共享平臺對外開放和展示，服務(wù)于廣大科技人員和普通公眾，為淡水蚌類的研究，保護(hù)和管理提供一定的理論指導(dǎo)。

1 數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建

1.1 模式標(biāo)本整理

利用中國科學(xué)院動物研究所博物館標(biāo)本和申請者已有的數(shù)據(jù)庫資料，檢視保存的模式標(biāo)本，對目前保存的中國蚌科 80 余種的蚌類模式標(biāo)本進(jìn)行系統(tǒng)整理，包括標(biāo)本采集地點(diǎn)、標(biāo)本號、保存地點(diǎn)、文字描述與照片等，然后將其錄入數(shù)據(jù)庫。

1.2 物種信息整理

一直以來，中國蚌科分類缺乏系統(tǒng)整理。由于缺少詳細(xì)、最新的資料，一些研究者和愛好者在蚌科物種鑒定、分類時有較大困難，一些外殼形態(tài)較為相似的物種很難對其進(jìn)行準(zhǔn)確的鑒定，物種有效性存在爭議，因此我們結(jié)合了已有的標(biāo)本和新的研究成果對中國蚌科物種進(jìn)行復(fù)核和重新描述，提供更全面的物種信息，包括物種名稱、形態(tài)特征、生物學(xué)資料、地理分布、經(jīng)濟(jì)意義和照片等。

1.3 專項數(shù)據(jù)庫構(gòu)建

目前，國內(nèi)與蚌科物種相關(guān)的數(shù)字化資源十分匱乏，許多重要的相關(guān)數(shù)據(jù)信息未能完成有效共享，不能更好地為研究者和公眾服務(wù)。我們通過構(gòu)建中國蚌科物種描述和鑒定專項數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)中國蚌科物種共享數(shù)據(jù)的有機(jī)管理，對公眾進(jìn)行展示及服務(wù)，并不斷補(bǔ)充更新，充實平臺數(shù)據(jù)的量，發(fā)揮“大數(shù)據(jù)”的服務(wù)作用。

2 數(shù)據(jù)庫構(gòu)建方案

(1) 查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料并結(jié)合模式標(biāo)本及實驗室所采標(biāo)本，收集中國蚌科物種的相關(guān)信息 (物種名稱、形態(tài)特征、生物學(xué)特性、地理分布和經(jīng)濟(jì)意義等)；拍照每一物種貝殼不同角度的高清照片 5 張；此外，還需對一些沒有找到或者稀缺標(biāo)本進(jìn)行野外采集。

(2) 認(rèn)真篩選和整理相關(guān)信息，對檢查合格的成果數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換和入庫，并對入庫后的數(shù)據(jù)進(jìn)行交叉檢查，形成最終成果數(shù)據(jù)；

(3) 以相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及標(biāo)本資源共享平臺相關(guān)技術(shù)規(guī)范為建庫依據(jù)，利用數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)和計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等信息技術(shù)手段，對數(shù)據(jù)庫頁面進(jìn)行規(guī)劃、設(shè)計、開發(fā)，然后依托 NSII (國家標(biāo)本資源共享平臺) 或其他相關(guān)平臺的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，將共享數(shù)據(jù)存放至其信息資源管理中心；

(4) 共用依托的信息資源管理中心的網(wǎng)絡(luò)資源、周邊設(shè)備和專業(yè)化的運(yùn)行維護(hù)人員及服務(wù)，首先對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行調(diào)試、試運(yùn)行，然后對公眾開放。提供數(shù)據(jù)內(nèi)容的瀏覽、展現(xiàn)、查詢等功能，并進(jìn)行定時更新、維護(hù)和管理。同時，在 NSII 平臺、博物館數(shù)據(jù)平臺等支持下，實現(xiàn)中國蚌科物種描述和鑒定專項數(shù)據(jù)庫的推廣。

3 數(shù)據(jù)庫的特點(diǎn)

數(shù)據(jù)庫作為數(shù)據(jù)資料的存儲結(jié)構(gòu)，是按照一定的數(shù)據(jù)模型集合在一起的。中國蚌科物種數(shù)據(jù)庫包括多個部分：物種名稱、形態(tài)特征、生物學(xué)特性、地理分布、經(jīng)濟(jì)意義和模式標(biāo)本所在地等 (見圖 1)；每個物種還附有清晰的多角度照片 (示例見圖 2)。中國蚌科物種數(shù)據(jù)庫是生物多樣性信息系統(tǒng)的重要組成部分。建立一個滿足廣大科研工作者、興趣愛好者需求的、行之有效的物種信息系統(tǒng)，將成為生物多樣性保護(hù)、研究及資源可持續(xù)利用決策的重要依據(jù)和手段。數(shù)據(jù)庫信息系統(tǒng)不僅可以作為廣大科研工作者的重要資料平臺，而且可直接用于生物多樣性及自然保護(hù)部門的決策支持，還與生物生產(chǎn)各部門、自然資源管理開發(fā)部門密切相關(guān)。很多與中國蚌科物種相關(guān)的研究論文分散登載于國內(nèi)外眾多期刊中，尚有難以統(tǒng)計的當(dāng)?shù)厣⒋嬗诟鱾€部門和個人的一些珍貴資料。通過數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建可以將這些重要資料收集整理，以提高數(shù)據(jù)的規(guī)范性和共享性，充分發(fā)揮珍貴物種數(shù)據(jù)信息的社會效益。

圖1 中國蚌科物種數(shù)據(jù)庫內(nèi)容構(gòu)架圖Fig. 1 The structure diagram of contents of Chinese Uninoida species database

圖2 中國蚌科物種數(shù)據(jù)庫內(nèi)容示例Fig. 2 Anexample of the contents of Chinese Uninoida species database

中國蚌科物種數(shù)據(jù)庫主要以 Heude 的 11 屬 82 種模式標(biāo)本為基礎(chǔ)，結(jié)合其他研究者及本實驗室的研究成果，將已鑒定的當(dāng)前或歷史上分布在我國的淡水蚌科物種的基本信息匯集起來，為相關(guān)專業(yè)人員以及其它淡水蚌類愛好者提供具體資料。經(jīng)過本實驗室多年來對江西鄱陽湖、湖南洞庭湖、江蘇太湖、江西贛江等多個水域淡水蚌科物種的調(diào)查，已經(jīng)向中國科學(xué)院動物研究所博物館提交標(biāo)本 8000 余號，照片 1000 余張，加上最近采集及實驗室保存的標(biāo)本，總數(shù)已達(dá)10000 余號，隸屬于 17 屬 60 余種，其中包含中國特有種 17 屬 50 余種[7]。但是，還有很多物種標(biāo)本資料需要我們?nèi)ゲ杉?，筆者基于本實驗室多年來積累的標(biāo)本及文獻(xiàn)資料，在從事淡水蚌類研究中，參考國內(nèi)相關(guān)研究的文獻(xiàn)資料，利用數(shù)據(jù)庫技術(shù)，建立了中國蚌科物種數(shù)據(jù)庫，并擬將數(shù)據(jù)庫服務(wù)于大眾，試圖為中國蚌科生物多樣性信息系統(tǒng)建設(shè)做出有益的嘗試，進(jìn)一步為淡水蚌類的研究及保護(hù)決策提供更加便捷的服務(wù)。目前，數(shù)據(jù)庫中的中國部分蚌科物種的基本信息的部分?jǐn)?shù)據(jù)已經(jīng)上網(wǎng)，可以根據(jù)動物的分類階元，如屬名、種名、地理分布等，查詢動物的基本信息進(jìn)行查詢。

總結(jié)中國蚌科物種數(shù)據(jù)庫的特點(diǎn)，主要有以下幾點(diǎn)：

(1) 完整性：該數(shù)據(jù)庫通過研究者實驗室積累的大量標(biāo)本、資料，結(jié)合 Heude、Hass、劉月英、吳小平等眾多國內(nèi)外學(xué)者的研究資料，對中國蚌科物種進(jìn)行了較為完整的整合；

(2) 時效性；該數(shù)據(jù)庫整合、錄入的多為關(guān)于中國蚌科物種的最新資料信息；

(3) 專業(yè)性：該數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建基于我國資深貝類學(xué)家吳小平教授及其團(tuán)隊多年來積累的大量重要資料，并結(jié)合該領(lǐng)域最權(quán)威的相關(guān)資料來完成數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建；

(4) 便捷性：由于數(shù)據(jù)庫以互聯(lián)網(wǎng)為載體，所以用戶只需通過互聯(lián)網(wǎng)便可輕松、方便查詢、獲得相關(guān)資料；而且數(shù)據(jù)庫網(wǎng)站設(shè)計簡潔，用戶只需通過輸入種名、屬名、地理分布等便可獲得自己想要的資料；

(5) 共享性：該數(shù)據(jù)庫的建立最大的特點(diǎn)就是將中國蚌科物種的相關(guān)信息通過互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)服務(wù)于廣大科研工作者、興趣愛好者，完成科研資源的共享；

(6) 更新性：由于數(shù)據(jù)庫會不斷進(jìn)行維護(hù)與更新，我們會將后續(xù)關(guān)于中國蚌科物種的更新信息 (比如新種或新記錄種的發(fā)現(xiàn)、分類階元的變動等) 及時錄入至數(shù)據(jù)庫。

4 數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用價值

雖然，之前已經(jīng)有很多貝類學(xué)家對淡水蚌類進(jìn)行了大量研究，但是關(guān)于中國蚌科物種的記錄當(dāng)中仍然存在了大量的同物異名現(xiàn)象，加上一些資料較為久遠(yuǎn)，部分物種原始標(biāo)本或已流失海外或已丟失，致使無法進(jìn)行準(zhǔn)確判斷、爭議很大，比如無齒蚌屬、麗蚌屬物種的鑒定等等。而數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建則可以對這些問題提供巨大、有效的幫助。中國蚌科物種數(shù)據(jù)庫是中國動物數(shù)據(jù)庫的重要組成部分。數(shù)據(jù)庫最終預(yù)計可提交中國蚌科 120 個左右物種的相關(guān)數(shù)據(jù)信息，從而完成對中國蚌科物種信息數(shù)據(jù)庫建設(shè)，并參照 NSII 已有子平臺，建設(shè)在線內(nèi)容管理系統(tǒng)，在設(shè)計好該數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)后，直接將以前保存資料的電子表格文件數(shù)據(jù)導(dǎo)入本數(shù)據(jù)庫，待系統(tǒng)建成后，首先在 NSII 平臺試運(yùn)營，使科研工作者或者普通大眾對淡水蚌類的研究更加方便，解決了資料歸納整理、裝訂歸檔等工作費(fèi)時費(fèi)力的問題，更重要的是簡化了資料的查詢，工作人員能方便迅速地查詢到所需的資料，實現(xiàn)資源共享，最大限度地利用中國蚌科物種的研究資源。

動物物種是研究生物資源和物種多樣性的重要組成部分，中國蚌科物種數(shù)據(jù)庫應(yīng)用的目標(biāo)在于：a) 確定中國已鑒定的淡水蚌科物種名錄，表明動物物種存在與否，直接提供動物物種的地理分布、棲息地分布等信息，這是進(jìn)行其他分析的基礎(chǔ)；b) 可直接利用物種數(shù)據(jù)進(jìn)行區(qū)域范圍物種多樣性特征的分析和比較，確定特有性集中地區(qū)和物種高度豐富地區(qū)，這些知識對制定保護(hù)決策甚為重要；c) 這些數(shù)據(jù)可以作為高校、科研機(jī)構(gòu)等用來教學(xué)、研究的重要的基礎(chǔ)資料；d) 數(shù)據(jù)庫內(nèi)容直接反映人們對中國蚌科物種類認(rèn)識的深入程度。作為科學(xué)數(shù)據(jù)庫的專業(yè)庫之一，我們希望中國蚌科物種數(shù)據(jù)庫未來可以應(yīng)用到科研單位、教育系統(tǒng)、農(nóng)業(yè)、林業(yè)、水產(chǎn)等廣泛領(lǐng)域。比如有關(guān)部門的執(zhí)法人員可以通過數(shù)據(jù)庫進(jìn)一步學(xué)習(xí)、了解豐富、瀕危的淡水蚌類資源，識別繁多的珍稀淡水蚌的保護(hù)種類，有效地開展蚌科物種的保護(hù)工作；同時也為了向廣大人民群眾、國內(nèi)外同行宣傳中國淡水蚌科物種珍稀動物狀況，普及野生動物保護(hù)知識，使人們自覺保護(hù)瀕危動物。中國是世界淡水蚌類的分布中心，擁有豐富的淡水蚌類資源，且特有性較高，建立中國蚌科物種數(shù)據(jù)庫不僅是對蚌科物種分布格局的歷史記錄，也是為將來研究物種分布、形成，探討動物地理提供一定的依據(jù)。

5 總結(jié)

在當(dāng)今互聯(lián)網(wǎng)高速發(fā)展的時代，將科研數(shù)據(jù)電子化，使人們可以完成彼此資源的交換與共享，將科研成果效益最大化顯得尤為重要。我們構(gòu)建的中國蚌科物種數(shù)據(jù)庫可以在科研、教育、水產(chǎn)等方面發(fā)揮很好的作用。此外，為了該數(shù)據(jù)庫更好地應(yīng)用服務(wù)于科研等方面，本數(shù)據(jù)庫會盡可能包含更多甚至所有的已知在中國分布的蚌科物種信息，并需要隨時關(guān)注動物分類學(xué)及其他方面研究的動向，使數(shù)據(jù)庫在數(shù)據(jù)上不斷更新和豐富，提高其生命力和自身的應(yīng)用價值，并且在不遠(yuǎn)的將來將單純的物種數(shù)據(jù)庫變成一個集分類、解剖、分子、生態(tài)等為一體的綜合性數(shù)據(jù)庫，從而使數(shù)據(jù)庫在信息含量及功能上適應(yīng)和滿足用戶在信息時代對信息高層次的需求，使人們對蚌科物種的研究規(guī)范而快捷。

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