標本標籤上紀錄的棲地資訊

我們在野外採集或調查的時候,除了植物本身的樣本之外,棲地資訊是很重要的資訊,這些資訊有很多種類型,例如GPS點位、伴生植物、土壤類型、溫濕度等,需要收集哪類資料,端看研究取向的需求而定。一般在採集的時候,最常見的記錄方法就是拍攝生育地的照片,以及在採集記錄上把棲地資訊寫成文字描述。相傳最早在標本上記錄棲地的是J.D. Hooker,他在1839年在維德角採集的一份標本上,標注了“rock”,表示採集的植物長在岩石地上。在那之後,就有越來越多的採集者在標本上留下棲地資訊,不過使用的仍然是Hooker當年的方法,即使在將近兩百年後的今天,這個方法也沒有太大改變,頂多就是加上一些更詳細的GPS或海拔之類的內容。

隨著科技發展,許多新產品可以協助我們更簡單詳細的記錄棲地資訊。最簡便的就是把生育地的照片拍下來,甚至是加上GPS的點位。不過照片仍有極限,照片中呈現的景色多半有程度不一的壓縮感,使得照片看起來略顯失真,加上拍攝的內容往往來自於攝影者的主觀選擇,很難有統一的拍攝方式,也很難更深入的分析這些資料。而更常見的還是如同200年前Hooker的作法—文字記錄,不過文字紀錄比起照片的表達力又差了一截,也更考驗檢視者的想像力。

然而,因為標本的保存時間往往超乎當代的想像,所以很多應用在採集的時候是不存在的。例如現代的科學家經常從標本中抽取DNA獲得遺傳資訊,然而這個功能在製作標本的當下應該是無法想像的。因此,盡可能標準化的保留標本資訊,可以最大化的把標本資訊流傳下去,從而有機會應用於這些目前未知的研究。有鑑於此,Zizka等研究人員認為在記錄棲地資料的時候,可以借助光學雷達 (LiDAR) 的幫助。

以照片記錄棲地是目前比較主流的方式

光學雷達 (或稱光達) 其實就是雷達的升級版本。雷達的原理是發射出無線電波,並且記錄從目標物回傳的無線電波,藉此得知目標物的方位與距離。而光達使用的是波長更低的雷射光,因此可以記錄尺度更小的變化。這種方式可以得知目標物的外型與距離,也因此可以用於記錄棲地中各種地形、植被等資訊,掃描完成後可以利用3D建模呈現棲地資訊。這樣的紀錄方式容易標準化、且較不受到記錄者的主觀判斷影響記錄內容,對於未來的應用而言相當有利。過去這類裝置僅限於專業使用者且價格不菲,然而隨著智慧型手機的發展,光達也已經被搭載在許多手機上,成為容易取得的隨手裝置。目前為止,雖然沒有實際使用光達收集標本採集資訊的案例,不過光達的潛力很容易想像。Zizka等在一篇發表於植物學期刊「TAXON」的觀點文章中提到:光達紀錄的棲地類型可以協助辨識僅生長於特定棲地類型的植物種類,面對如柳屬 (Salix) 此種樹高和生長型式差異很大的類群,也可以協助紀錄此類資訊,進而促進分類學的發展。作者也認為,雖然過去採集者的文字記錄也可以達到上述目的,但是光達掃描最大的附加價值,在於擴大標本在生物多樣性研究的應用。除了專業性的應用外,光達掃描的成果也可以作為博物館展示的一環,更加真實的展示植物的棲地,讓展覽有更佳沈浸感。

blue and white device on brown marble table
隨著科技進步,很多智慧型手機上都有搭載光達,這個不起眼的裝置,未來或許可以幫助我們更便利的進行研究。

雖然光達的技術可以為標本帶來相當巨大的附加價值潛力,然而目前缺乏標準化的儲存格式、儲存掃描模型的資料庫、以及針對這個目的開發的應用軟體等,都是未來需要發展的事項。不過光達技術的普及化和進步速度,讓人非常期待這個技術在分類學的應用前景。


Zizka et al. 2022. LiDAR sensors in smartphones can enrich herbarium specimens with 3D models of habitat at high precision and little cost. https://doi.org/10.1002/tax.12861

雷達Level UP:光達