數位標本影像的應用與極限
植物分類學是一門歷史悠久且講求精確的學科，專門研究植物的鑑定、命名與分類。然而，這門學科的發展長期受限於標本的取得與觀察，特別是模式標本 (type specimen)。傳統上研究人員必須前往標本館或野外調查分析，來取得研究必須的植物材料。近年來，隨著數位化技術的進步，許多標本館開始將館藏標本數位化，讓研究者能夠透過網路取得高解析度的標本影像。這項發展在疫情期間尤顯重要，確保研究工作不會因為封鎖或旅行限制而停滯。
然而，數位標本能否完全取代實體標本？數位影像對於植物分類學究竟帶來多少便利？又有哪些難以克服的限制？在一篇由 Phang、Atkins 和Wilkie 合著的論文中，他們深入探討了這個問題。他們以馬來亞熱帶樹木植物紫荊木屬 (Madhuca)（山欖科）為案例，檢視數位標本在植物分類學上的應用與挑戰。
數位化浪潮下的植物標本館
疫情改變了許多科學研究的運作模式，全球各地的封鎖措施，使研究人員無法親自前往標本館或進行野外調查，因此，線上數位標本的重要性大幅提升。許多植物標本館因此加緊推動數位化，例如荷蘭的 Naturalis、法國的國立自然史博物館（Muséum National d’Histoire Naturelle），以及美國的iDigBio等機構，都建立了龐大的線上資料庫，收錄數百萬張植物標本的數位影像，讓全球研究者得以遠端存取與分析。
目前，JSTOR Global Plants 資料庫等大型數位平台已經收錄超過200 萬份模式標本圖像，大幅提升分類學研究的便利性，並讓全球科學家能夠更容易共享與比對植物標本。此外，一些針對特定植物類群的數據庫，例如 Solanaceae Source（茄科植物資料庫），以及愛丁堡皇家植物園（RBGE）提供的山欖科、秋海棠科和薑科植物資料庫，也成為許多專業分類學研究的重要資源。
「標本數位化」在不同的情境下可能有不同的定義。有些情況下，數位化指的是將實體標本拍攝為高解析度圖像；另一方面，有些標本館則會同時數位化標本的附加資訊，例如標籤上的採集地點、日期、採集者名字及相關分類資訊。部分機構甚至會額外提供色彩校正、比例尺，甚至 3D 掃描技術，以確保標本圖像能夠忠實呈現標本的完整特徵。然而，由於各標本館的資源與技術水準不一，導致數位標本的品質仍存在極大的差異。有些標本的解析度較低，缺乏色彩校正，甚至無法放大觀察細節，這些問題都會影響數位標本在研究中的適用性。
數位影像的應用與侷限
目前，數位影像已能有效支援某些植物分類學的應用，尤其是針對宏觀特徵明顯的植物，例如：
- 物種鑑定：研究者可以透過比對數位標本與相關物種的特徵，判斷植物的種類。
- 模式標本比對：模式標本是某個種類的正式參考標本，數位化後能讓全球研究者遠端檢視，避免運送標本時可能造成的損壞或遺失。
- 確認植物分布：數位標本的相關數據能夠幫助研究者檢視植物的分布範圍及生態環境。
- 形態測量與分析：高解析度的數位影像可以用來測量葉片長度、脈序、果實大小等宏觀特徵，特別是影像包含比例尺時，測量的精度會更高。
然而，數位標本仍然存在許多無法克服的限制。在本研究中，研究團隊發現許多關鍵的微觀形態特徵無法透過數位影像準確辨識，例如：
- 花的細部特徵難以觀察：這些部位往往需要解剖，或使用顯微鏡與微距鏡頭才能清晰觀察。
- 被毛與表皮細節：植物表面的毛、腺體等結構通常需要透過高倍率放大檢視，這是現有數位標本難以拍攝的部分。
- 果實與種子內部構造：如果標本上沒有已經剖開的果實，將無法觀察種子的形態與細部特徵。
研究團隊分析了來自新加坡與柔佛的219 份數位標本圖像，發現只有不到一半的分類學特徵可以透過數位影像準確描述與測量。因此，即使高品質的數位影像能夠協助物種鑑定與分類，仍然無法取代實體標本館的查閱需求。
如何提升數位標本的應用性？
若要讓數位標本更廣泛地應用於植物分類學研究，研究團隊提出以下幾點改進建議：
- 為所有標本圖像加入比例尺：目前許多數位標本缺乏比例尺，導致研究人員無法準確測量形態特徵。未來，應確保所有標本數位化時，皆附加比例尺進行標準化處理。
- 改善光線與對比度：部分標本影像因光線不足，使得葉脈等細微特徵難以呈現，這部分可以透過調整光照條件或後製提高對比度改善。
- 補充微觀形態影像：若能在標準數位影像之外，提供顯微鏡觀察的細部影像，將大幅提升數位標本的分類學價值。
- 整合不同植物標本館的資料：目前不同標本館的數據格式與命名方式不一致，若能透過國際組織（如GBIF）推動標準化，將能讓影像更易於統一比對與應用。
結語
數位標本影像的大規模應用，無疑為植物分類學研究帶來變革，讓研究人員在無法遠行時，也能夠線上取得關鍵性的研究材料。然而，目前的數位化技術仍無法完全取代實體標本，尤其是在需要微觀特徵來區分物種時，實體標本的查閱仍然不可或缺。未來，隨著數位化技術的進一步發展，或許可以透過標準化的數位化流程、高解析度影像、以及 AI 輔助技術，使數位植物標本的應用更加成熟。
Phang et al. 2022. The effectiveness and limitations of digital images for taxonomic research. https://doi.org/10.1002/tax.12767
