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林奈:編排大自然的秩序

林奈:編排大自然的秩序



林奈

作者尹傳紅(科技日報主任編輯,中國科普作協副秘書長)


責編 許小編 劉小編


導讀


林奈超越語言界限提出的動植物雙名制命名法,創立了生物分類體系,為世人統一了生物學的「世界語」。

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林奈:編排大自然的秩序



《知識就是力量》2014年第9期


林奈超越語言界限提出的動植物雙名制命名法,創立了生物分類體系,為世人統一了生物學的「世界語」。


不安分的「小植物學家」

那或許是全瑞典風景最美的地方,成年以後的林奈一直對它念念不忘。


斯滕布羅赫特地處這個北歐國家的東南部,位於默克爾恩大湖之畔,南有美麗的山毛櫸樹林,北依塔克薩斯山脈,東北有松林,西南是迷人的草原和綠葉濃密的大樹。夏天,人們坐在那裡,可以聽到布谷鳥和其他鳥類的鳴聲、各種昆蟲的啾唧聲,還可以看到五彩繽紛的花朵,深深地陶醉其中。


林奈就在這綠色婆娑、充滿詩情畫意的環境里長大。


他的祖輩都是農民。做牧師的父親對自然特別鍾愛,是個業餘的植物學愛好者,他把自家花園裝扮成了所屬行政區內最漂亮的花園。他甚至還給自己新造了一個姓Linnaeus(林奈),以此紀念長在家族老宅旁的一株令家人時常懷想的椴樹——椴樹在當地方言里讀做linn,加以拉丁化後便成了Linnaeus。

林奈深受父親的影響,從小就喜歡植物,尤其是花。當他躁動不安時,遞給他一朵花,他馬上就會平靜下來。他5歲那年,父親在庭院里辟出一小塊地方,讓他自個打理,於是他就有了自己的小花園。「這花園與母乳一起激發我對植物不可抑制的熱愛。」(他後來這樣回憶。)每每看到不認識的植物,他就跑去問詢父親,由此所認識的植物種類和學到的相關知識越來越多。8歲時,鄉鄰送了他一個「小植物學家」的綽號。


然而,迷戀花花草草的林奈念起神學、數學、倫理學等功課來卻不怎麼上心,並常常感到膩煩。有時他還逃課,流連於他的植物王國,各科成績很差。有老師判定,這個好玩、偏科的孩子不是一塊做學問的料。一心想讓他子承父業擔當神職的父親一度十分惱怒,差點要把他送到鞋匠那裡去學手藝。


好在有人慧眼識珠。J·羅斯曼,當地的一位醫生和教師、林奈所在學校校長的好友,聽聞林奈對植物很感興趣且懂得很多這方面的知識,便規勸林奈的父親放手讓小子跟著他試學醫術。羅斯曼強調,林奈對植物學的興趣有利於他儘快進入醫學領域,因為,當時的醫學包含大量的植物學內容,許多藥物都從草本植物中提煉,精通植物學是大有用武之地的。


林奈的父親答應了。「小植物學家」的人生事業就此起步。

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林奈


尚是學生的「植物學講師」


1727年,20歲出頭的林奈進入隆德大學學醫,寄宿在一位名叫凱里安·斯托保斯的老師家裡。起初,斯托保斯並不喜歡這個我行我素、有點兒牛氣的小夥子。


有一天晚上,斯托保斯驚訝地發現,林奈竟然潛入他的圖書室里偷讀植物學書籍。面對主人的斥責和質疑,林奈解釋說他只是想多學點東西,絕無別的念頭。在答問過程中林奈所展現出的在植物學方面的鑽研勁頭和淵博知識,深深地打動了斯托保斯。他同意從今往後林奈可以在他的圖書室里隨意取閱,還帶著林奈參觀了自己的植物標本室,對其鼓勵有加、寄予厚望。


第二年,林奈轉到條件和學術聲譽更好的烏普薩拉大學念醫學。這所大學擁有一個著名的植物園,既供研究、教學之需,又兼欣賞和種植草藥之用,林奈十分喜歡。可就在入學之後的一段時間裡,烏普薩拉大學和林奈本人幾乎同時陷入了財務困境,捉襟見肘,日子難熬,偏偏他又不幸患上了好幾種病。


百無聊賴之時,林奈重蹈逃課覆轍,常到植物園裡轉悠,琢磨花的構造。正是在那兒,他意外地遇到了一個「貴人」——痴迷於植物學的神學家、烏普薩拉大教堂的教長奧拉夫·攝爾修斯(賦予溫度計刻度的「攝氏溫標」,即是以其侄子安德斯·攝爾修斯的名字命名的)。林奈的好學精神和豐富學識給攝爾修斯留下了深刻的印象。他盛情邀請林奈與他同住,一塊研究植物學問題,並向植物園主管舉薦尚是大學生的林奈擔任了植物學講師,給其他學生輔導植物學。

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隆德大學的林奈塑像,是他讀大學時的樣子


在烏普薩拉大學裡,林奈還結識了學醫但對植物學也懷有濃厚興趣的彼得魯斯·阿特迪。此時,伴隨著航海大發現人們地理視野的拓寬,大量動植物新品種被帶回歐洲。特別是,植物新種的數量遞增可觀。然而,現實情況是:任何一種植物都沒有約定俗成的科學名稱,也沒有一種恰當的分類方式和一個統一的命名法則,以致在命名上出現了同物異名、異物同名、名實不符等混亂現象。


林奈和阿特迪意識到,將所有的生物進行分類,即把所有有生命的事物以一種系統、簡約、有序的方式進行整理和分類,很有必要。他們決定合作開展研究。依照分工,在方向上林奈聚焦於植物學和鳥類,阿特迪主攻魚類。幾年後阿特迪不幸溺水身亡,林奈將其有關魚類的研究著作校訂出版,同時繼續推進自己的研究工作。

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林奈被打扮成拉普蘭人,約繪於1735-1740年


生物分類學的奠基人


分類難題自古以來就困擾著人們,為萬物設計一套全面的分類體系殊為不易。這就難怪,早前撰寫草木志和動物志的作者們,只得按字母或根據動植物對人類的用途來排列了。


16世紀末,義大利醫生安德列亞·切薩皮諾提出,可以根據植物總的外形結構——根、莖、果實——進行分類。1682年,英國植物學家約翰·雷首創「物種」概念,為找出大自然的「體系」創造了分類單元。在那個年代裡,植物學家已經意識到植物的有性繁殖,確信植物也有雌雄。法國植物學家塞巴斯蒂安·維朗特還於1717年舉辦公開講座,證明植物也有「性」。


在前人認識的基礎上,林奈對植物的性別系統做了深入研究,並發展了以性器官為主進行分類的思想。他認為,如果自我繁殖的物種是基本物種,那麼以每種植物的生殖器官或性器官為分類標誌,就是很自然的了。「知識的第一步,就是要了解事物本身。這意味著對客觀事物要具有確切的理解;通過有條理的分類和確切的命名,我們可以區分開認識客觀物體……分類和命名是科學的基礎。」


1735年,林奈出版了給他帶來巨大聲譽的《自然系統》一書,建立了一套條理分明的生物分類法(此書不斷地修改和補充完善,在林奈生前一共出了12版)。他把自然界分為三界,即動物界、植物界和礦物界,列出了包含植物、動物和礦物的分類明細表。這一開創性貢獻奠定了其學術地位,使之成為生物分類學的奠基人。

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林奈, 《自然系統》(Systema Naturae)


首先,林奈把生物分成由界、綱、目、屬和種組成的等級體系(後人再添門和科兩個分類單元)。例如,對植物界,他依據雄蕊和雌蕊的類型、大小、數量以及相互排列的特徵,將植物分為24綱、116目、1000多個屬和10000多個種。具體地說,他以花進行分類,用植物雄蕊的數目區別綱,用雌蕊的數目區別目,又以花果性質區別屬,以葉的特徵區別種。對動物界,他將動物分為六大綱,即哺乳綱、鳥綱、兩棲綱、魚綱、昆蟲綱和蠕蟲綱。

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林奈收集的兩種植物標本


其次,他確立並完善了雙名制命名法,即以「屬名」加「種加詞」來命名一個物種。這個既實用又方便的命名系統採用了當時國際上通行的科學語言——拉丁文。名字中的第一個拉丁詞給出了屬或者一般特徵,這種共同點通常表現為一種結構、體型或某種特定的繁殖方式;第二個拉丁詞則給出了種的名稱,強調的是屬中不同成員的獨特方面。例如,林奈把馬和斑馬分在同一屬,即馬屬(Equus)中,斑馬叫做馬屬斑馬(Equus zebra),而馬則為馬屬家馬(Equus caballus)。這一分類學語言的革命堪與18世紀末法國化學家拉瓦錫的化學命名法相媲美,並一直延續了下來。

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林奈家的紋章


林奈儼然成了他那個國家的一位傳奇人物、他那個時代最偉大的植物學家,生前在國內外學界享有崇高的威望。1762年他被冊封為貴族並被任命為瑞典貴族院議員。1778年1月10日林奈逝世,安葬時,這個平民之子得到了只有皇族成員才能獲得的全部榮譽。

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瑞典100克朗紙幣上的林奈肖像


林奈小傳


卡羅魯斯·林奈(Carolus Linnaeus,1707—1778),瑞典植物學家、自然學者,現代生物學分類命名的奠基人。1707年5月23日出生於瑞典東南部地區的一個貧困鄉村,中學時成績平平。從1727年起,林奈先後進人隆德大學和烏普薩拉大學,學習了醫學、植物學以及採制生物標本的知識和方法。1735年,林奈在荷蘭哈德爾維克大學獲得了醫學博士學位。


在遊歷了一些國家和地區之後,林奈系統地整理了自己多年的考察資料,發表了《拉普蘭植物志》《植物種志》《自然系統》許多著作,把前人的全部動植物知識系統化,創造出統一的生物命名系統,成為18世紀最傑出的科學家之一。


「雌」「雄」符號的來歷


1732年,25歲的林奈獲得資助,到瑞典北方位於北極圈內的拉普蘭進行了為期4個多月的科學考察,獲得大量的植物標本和觀察資料,發現了100多個新的植物品種。後來,他將此次科考結果彙編成《拉普蘭植物志》一書。


作為研究植物繁殖結構的一個有趣的副產品,林奈在書中用鍊金術中代表美神維納斯和銅的符號,以及代表戰神瑪爾斯和鐵的符號,來分別表示「雌」和「雄」。這一創意至今還為生物學教科書所沿用。


分類的意義


分類學即是將具有共同特徵的一類生物歸類。林奈所概括的生物命名法和分類系統,使自然界中已發現的千百萬種植物和動物,排列成有規律可循的完整系統,從而使分類學確立為科學。這也是後來發展了的分類法和命名法的基礎。這樣的系統對於人們理解生物的功能有多麼複雜,以及了解如何利用和保護有關物種是非常必要的。


現代分類法建立在更加複雜的種、屬和目的關係基礎上。現在,對物種的命名都嚴格地按照《植物命名法國際法則》和《動物命名法國際法則》的規定進行,規定適用於分類過程中對各個層次或等級的命名。從最特別的到最普通的,一般都劃分為:種、屬、科、目、綱、門、界。


20世紀80年代以來,分類又以對物種的某些特性進行比較的方法為基礎,以區分它們是來自共同的祖先,還是新近才演化出來的。尤其要考慮動植物的種族史(即物種的構造)和胚胎進化方面的知識。而通過比較它們的基因來進行分類,也導致了分類學上的又一次重大進步。


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