手机，将普通人唤进大自然

科学技术的发展给人类带来了便利，也将人类与大自然的距离逐渐拉远。

　　如今，更多的年轻人乐意呆在大都市，习惯“宅”在家里，与大自然愈加生疏。这种现象甚至蔓延到科研领域，许多原本该走进大自然的研究者也在不知不觉中更习惯坐在电脑前工作了。过去60多年来，生物教科书中有关自然发展的内容已下降了40%，生物标本采集也日渐衰落。在欧洲和北美，植物标本室的数量从1990年开始就再也没有增加过。

　　一些科学家对此忧心忡忡，呼吁博物学研究者走出去，希望那些学习生物的年轻人必须具备观察和记录生物学数据的基本技能……

　　大自然的召唤

　　然而，仅仅依靠类似抢险的方式来挽救自然科学的发展，似乎并不是一种好的方式。

　　虽然自然史在生物学研究中不再受到重视，但分子生物学、遗传学、实验生物学和生态模拟都得到了蓬勃发展。吊诡的是，这些新兴领域的研究最终会依赖于来自大自然的标本和数据。由于缺乏来自大自然至关重要的第一手数据，科学研究和政府决策目前正进入一个发展瓶颈。我们一直都需要通过观察大自然来充分理解一些事物的来龙去脉。否则，世界上最好的算法也无法准确指导我们去行动。

　　随着生物灭绝速率的加快和人们对全球变化问题的关注度日益提高，这些知识显得愈发重要。对自然的观察有助于对抗跨物种的传染病，有助于找到有前途的新药，有助于管理渔业和森林等自然资源，最终保护物种和生态系统。例如，某些热带区域具有警戒色的食草动物所食用的植物，被证明具有对抗肿瘤细胞和某些寄生虫的生物活性。这是因为热带森林中幼嫩的叶子缺乏物理防御机制，但它们的蛋白质含量相对较高，因此进化出很强的化学防御能力。对于一些亟待保护的物种来说，如果我们缺乏对它们的观察，根本不可能提出任何有实际价值的保护方案。

　　当前，人类改变自然环境的能力日益增强，也对生态预测产生了前所未有的巨大需求。对复杂自然系统的经验认知是进行准确预测的基础。虽然今天的科学家建立复杂系统模型的能力比历史上任何时期都强，但是基本信息的收集与数据处理情况并不能满足这些复杂模型日益增长的需求。因此，基本自然知识的缺乏往往限制了预测生态理论的发展。此外，复杂环境系统的行为不能用简单的模型加以预测，因为缺乏对现实条件下生物的经验性认识，人们也无法建立起复杂的系统模型。

　　走下神坛的博物学家

　　如果说，研究天体运行或者粒子对撞机这类工作距离普通人的生活过于遥远，大多数人也缺乏研究条件；生物学应该是距离普通人最近的科学研究了；尤其是对有关生物行为和生态系统方面的观察，几乎不存在任何门槛。历史上，那些最早的公民科学范畴的活动，就是从生物观察与物候记录开始的。

　　那么，现在还有没有博物学家？他们究竟是什么样子的？事实上，那些酷爱观察复杂自然界的人们仍然存在，只是他们如今很难被一眼认出。因为这些人不再是携带放大镜的压花收集者，不再是背着捕蝶网和猎枪的徒步行走者；更重要的是，他们手中携带的器械如今只是一台智能手机。他们大多也不将博物学作为自己的专业和职业，而只是业余爱好者或者公民科学家。

　　利用新兴的现代化工具，昔日风光无限的自然学科有可能超出孤独的精英博物学家范围，成为普通人也能参与的一项活动。收集、分析和共享自然知识的壁垒将会降低。

　　智能手机就是最好的应用工具之一。作为日益强大的数字文化最普遍的代表，智能手机经常被视为自然界的终极对立面；但是，作为工具的现代技术，既可以阻挡我们的视线，也可以让我们更接近大自然。人们通过智能手机能够获得更多参与到生物多样性科学研究中的机会，合作者们能够通过社交网络收集物种信息并及时更新物种与群落图。

　　现在许多网站致力于组织公民科学项目，尤其是跨学科项目，有关自然科学的项目数量也正在迅速增加，这些平台将社交媒体接口与众包识别相结合，人们越来越多地通过社交媒体、通过众包和开源数据库来贡献环境观测量数据和地理信息。配备传感器的手表、平板电脑、手机以及正在发展中的更多可穿戴设备，可以让公民来监测自然环境各种参数的变化。

　　手机助你成为博物学家

　　利用现代通讯手段，普通人也能成为博物学家和环境监测者。

　　树叶快照是一款智能手机应用软件，它可帮助人们从所拍摄的照片中识别树种，将普通人变成植物分类学家。当人们将所见的叶子拍摄下来，系统会自动将含有地理定位信息的照片上传至后台数据库，并自动进行匹配。由于同一树种的树叶在不同树龄或不同季节的形状并不完全相同，颜色可能也有较大变化，但有些不同树种的树叶则可能具有相似的外形。于是，系统根据匹配情况，反馈出一组与用户观察到的植物叶片形状或其他特征类似的植物，让用户来挑选和确认。可惜的是，目前这个应用只针对美国东北地区。但是，随着用户数量的增加，系统的数据库会不断更新、扩大，能够更好地为生物学家、环境保护工作者提供第一手的研究资料，对环境政策制定也会有所帮助。

　　对于植物学研究，人们可以利用植物的外形特征来进行识别，而对于动物来说，还可以利用其他方面的特征识别，比如动物声音特征的模式识别。智能手机中的“鸟鸣”（Chirp！）应用程序就是这样一款软件，它可以帮助用户根据鸟鸣声来识别鸟的种类。Chirp在英文中指小鸟唧唧喳喳的叫声。这款软件目前也仅支持美国、加拿大和欧洲等3个地区。

　　对于鸟类观测者来说，另一款软件的吸引力更大。早在2002年，奥杜邦学会就与美国康奈尔大学的鸟类实验室合作，建立了一个基于互联网的数据库——“晨鸟”，旨在向科研人员、业余观鸟爱好者和大自然爱好者提供鸟类的实时分布与丰度数据，而这些数据大部分是由成千上万的观鸟爱好者所提供的。刚开始，“晨鸟”项目在一些主要的鸟类活动地点设立互动式的数据传输站，供观鸟者随时上传观测资料，后来项目组发布了基于智能手机的应用软件，人们可以随时进入“晨鸟”数据库，实时将观测资料上传。如今，利用数据库中对栖息地的遥感信息、气候、种群动态统计等相关资料，研究人员已开发出动态地图，用于显示鸟类在特定时间的空间位置预测图，并且较之以往具有更高的精细度。在候鸟集中迁徙的季节，预测信息可示警位于迁徙线路上的风力发电场，使人们及时关停风力发电机组，避免迁徙鸟类的意外死亡和防止风机损坏所造成的经济损失。另外，这些鸟类迁徙活动模型还可以结合气候变化预案，来预测不同物种可能出现的迁徙变化。墨西哥湾深水地平线油井井喷后对海岸繁殖鸟类的潜在威胁评估，就使用了“晨鸟”项目的数据。对于大自然进行更全面的观测，非“爆芽”项目莫属了。这个项目始于2007年，吸引了全美公众来合作收集植物生命周期数据，参与者通过智能手机或平板电脑上报野外观察信息。这一过程不仅使参与者获得了更多科学知识，还帮助生态学家发现植物是如何应对环境变化的。这个项目还开发了在线课程，将项目成果引入课堂。在不到1年时间里，400多名教师参与了自学课程。该项目于2014年推出“我家后院的气候变化”课程，招收5～12年级的学生，让学员们通过项目分享数据，并结合美国国家航空航天局的气候数据，亲身感受气候变化对环境的影响。

　　“爆芽”项目之所以得到蓬勃发展，得益于其合作伙伴模式，它的合作机构包括美国鱼类和野生动物保护系统、美国国家公园体系、科学中心、自然历史博物馆。科学家和公民均可免费使用项目收集的数据。“爆芽”项目的数据还被科学论文所采用。有研究模拟了在各种气候变化预案下华盛顿特区樱花盛开的时间，结果发现，如果继续保持政府间气候变化专门委员会的高排放模式，到2080年，植物的开花时间会提前29天。这些结果也被用在一些地区的历史研究中。例如，将2012年“爆芽”项目收集的数据与植物学家1994年出版的观测数据进行比较，清晰揭示了气候变化让许多植物的物候期提前的问题。另外，研究人员对“爆芽”项目数据进行分析发现，外来物种比本地相邻地区植物生叶的时间平均提前3.74天。这表明，气候变化对本地物种的威胁正在加大。

　　为了提高公众参与的热情和成就感，“爆芽”项目的网站会列出每位数据贡献者的名字。引用这些数据的人也可以通过链接找到志愿者并与其取得联系，以便进行更深入的探讨。许多公民科学项目正在添加游戏组件，以扩大吸引力，激励和挽留志愿者。“爆芽”项目就创建了一款类似于地图寻宝的游戏：人们可以使用GPS来寻找隐藏在精确位置的对象或线索。在游戏中，玩家会专注于定位植物和物候观测，而这些信息同时会被“爆芽”项目收集。

　　成功的公民科学项目利用人们的日常活动，如观鸟、园艺或大自然漫步，允许参与者分享和存档他们的观察信息。后台数据库则将博物学家的研究成果变成大众能利用的观察武器。博物学家也可以借由公众的帮助获得更多研究数据，甚至也可以借由公众的帮助，给一些大型鸟类佩戴智能装置，以便进行追踪。

　　科学技术的发展让人类远离自然，却又换了一种方式，让人类更加亲近自然、观测自然和研究自然。

　　【责任编辑】赵 菲