本文來源于海潮天下（Marine Biodiversity）

Meriwether Lewis、William Clark畫像。圖源：公域

本文約4100字，閱讀約8分鐘

出品 | 海潮天下

1804年，美國探險家梅里韋瑟·劉易斯（Meriwether Lewis）和威廉·克拉克（William Clark）率領(lǐng)了一支探險隊，向北美大陸西部進發(fā)。在長達兩年的考察中，他們記錄了許許多多的河流、山脈和地理環(huán)境，也詳細記載了沿途見到的大量野生動物。這些筆記，后來成為了研究19世紀(jì)初北美生態(tài)系統(tǒng)的重要歷史資料。

白駒過隙，滄海桑田。時光現(xiàn)在已經(jīng)過去了200多年，美國的自然環(huán)境已經(jīng)發(fā)生了巨大變化。森林被開墾，道路和城市不斷擴張，農(nóng)業(yè)活動深入內(nèi)陸，許多曾經(jīng)廣泛分布的物種數(shù)量銳減，部分地區(qū)的生態(tài)結(jié)構(gòu)甚至被徹底改寫……

如今，一項覆蓋全美的大型科學(xué)計劃正試圖回答一個問題：今天的美國，跟當(dāng)年劉易斯和克拉克看到的美國相比，究竟發(fā)生了怎樣的生態(tài)變化？

▲上圖：劉易斯與克拉克遠征（1804–1806年）的歷史路線圖。該圖基于早期學(xué)者成果由Goszei于2021年重新繪制，清晰展現(xiàn)了當(dāng)年這個探險隊橫跨北美大陸的考察軌跡。圖源：Goszei, Sardon

▲上圖：著名畫家查爾斯·羅素（Charles M. Russell）于1905年左右創(chuàng)作的油畫《下哥倫比亞河上的劉易斯與克拉克》。作品描繪了1805年10月，這個科考遠征隊在哥倫比亞河下游與當(dāng)?shù)卦∶衿媾巳耍–hinooks）會面的歷史場景。圖源：公域

01

“劉易斯與克拉克路線重測調(diào)查”大科學(xué)計劃

這項名為“劉易斯與克拉克路線重測調(diào)查”（Lewis and Clark Trail Resurvey）的項目由美國史密森學(xué)會國家動物園與保護生物學(xué)研究所牽頭，聯(lián)合了全美55家科研機構(gòu)共同開展。

據(jù)介紹，該項目適逢美國建國250周年紀(jì)念活動，研究人員計劃沿著當(dāng)年探險隊走過的路線重新調(diào)查野生哺乳動物群落，并將現(xiàn)代數(shù)據(jù)與200多年前的歷史記錄進行對比。

02

參與者之一，密蘇里大學(xué)的研究方法一窺

參與這一計劃的機構(gòu)之一是美國密蘇里大學(xué)。海潮天下（Marine Biodiversity）小編查看了該校的新聞稿，他們的研究團隊選擇了位于密蘇里州布恩縣的巴斯凱特森林（Baskett Forest）作為調(diào)查地點。這片面積約2000英畝的森林，如今是野生動物研究基地，但歷史上，它的部分區(qū)域曾被用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。土地利用方式的改變，使這里成為觀察生態(tài)系統(tǒng)長期演變的理想場所。

對于生態(tài)學(xué)家而言，項目關(guān)注的并不僅僅是“哪些物種還存在”。重要的是，他們想對比歷史和現(xiàn)代數(shù)據(jù)，搞清楚整個生態(tài)系統(tǒng)是如何發(fā)生變化的。

▲上圖：圖為1806年1月2日威廉·克拉克（William Clark）在野外考察日志中記錄的親筆手稿。圖中左側(cè)記錄了哥倫比亞河流域原住民通過木板固定嬰兒頭部進行顱骨塑型的傳統(tǒng)習(xí)俗，右側(cè)則配有當(dāng)?shù)貛r畫中的馴鹿、山羊等動物符號速寫。這幅珍貴的歷史手稿紙質(zhì)版目前收藏于美國哲學(xué)學(xué)會（American Philosophical Society）圖書館，是人類學(xué)領(lǐng)域研究北美西北部原住民文化的早期關(guān)鍵文獻，也為后人了解兩百年前荒野遠征中的文化碰撞留下了珍貴的視覺記錄。圖源：網(wǎng)絡(luò)

例如，在劉易斯和克拉克的記錄中，美洲野牛、灰狼是許多地區(qū)的重要組成部分。這些大型動物不僅數(shù)量龐大，在維持生態(tài)系統(tǒng)運行方面也是發(fā)揮著關(guān)鍵作用。但是今天，顯然，它們已經(jīng)從探險路線的大部分區(qū)域消失，或者數(shù)量遠低于歷史水平。物種的減少，往往一是意味著動物本身的損失，也會影響捕食關(guān)系、植被結(jié)構(gòu)以及生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。研究人員因此更關(guān)注生態(tài)群落整體功能的變化，而不光是物種名單的增減。

為了獲得標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)，密蘇里大學(xué)團隊將在森林中布設(shè)15臺紅外觸發(fā)相機。這些相機彼此間隔至少200米，可以連續(xù)數(shù)月自動拍攝經(jīng)過的動物。據(jù)介紹，項目期間預(yù)計將產(chǎn)生數(shù)以萬計的照片。研究人員首先會利用人工智能系統(tǒng)對照片進行初步分類和物種識別，隨后再交給專業(yè)人員去核查，以保證數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。所有經(jīng)過整理的數(shù)據(jù)最終都將公開共享，供全球科研人員使用。

03

一場跨越220年的生態(tài)調(diào)查

事實上，這項研究并非從零開始。它建立在史密森學(xué)會長期運行的“Snapshot USA”項目基礎(chǔ)之上。多年來，該項目持續(xù)利用自動相機監(jiān)測美國各州的哺乳動物群落，積累了大規(guī)模數(shù)據(jù)集，并逐漸擴展到了歐洲和南美洲。研究人員借助這些數(shù)據(jù)，可以分析城市化、土地利用變化等因素對野生動物分布的影響。

對于生態(tài)學(xué)學(xué)科建設(shè)來講，這種跨越兩個世紀(jì)的比較，本身就是一場極其珍貴的實驗。在密蘇里大學(xué)發(fā)布的新聞稿中還提到，學(xué)生在項目中承擔(dān)了大量實際工作。從野外布設(shè)設(shè)備、維護相機，到整理數(shù)據(jù)和識別物種，許多本科生、研究生都會直接參與到研究過程里面。一些學(xué)生還會進一步開展數(shù)據(jù)分析和論文寫作，并成為相關(guān)科研成果的共同作者、發(fā)的這些論文將成為他們未來職業(yè)生涯中的早期奠基。所以說，基于這樣的項目，對于年輕科研人員來講，這番野外調(diào)查實踐，也是他們參與國家尺度生態(tài)研究的重要機會。

過去兩個世紀(jì)，人類活動以前所未有的速度改變著自然環(huán)境。許多生態(tài)變化發(fā)生得十分緩慢，以至于單靠個人觀察很難察覺。而像劉易斯和克拉克這樣的歷史記錄，則為科學(xué)家提供了一把跨越時間的“標(biāo)尺”。哪些生態(tài)功能已經(jīng)喪失，哪些物種正在恢復(fù)？人類又該如何在不斷變化的環(huán)境中保護生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)韌性？當(dāng)現(xiàn)代監(jiān)測技術(shù)、人工智能和全國性的科研網(wǎng)絡(luò)與200多年前的探險日志相遇時，或許，人們終將首次在如此大的時間尺度上重新審視美國生態(tài)系統(tǒng)的變遷。

▲上圖：著名西部畫家查爾斯·馬里昂·羅素（Charles Marion Russell）于1912年創(chuàng)作的油畫，生動再現(xiàn)了劉易斯與克拉克遠征隊在1805年與薩利希族印第安人（Salish Indians）歷史性會面的場景。這幅畫作呈現(xiàn)了兩百年前美國西部未受現(xiàn)代工業(yè)干擾的原生態(tài)景觀。如今，科研人員正通過歷史文獻與現(xiàn)代科技的跨時空對比，重新評估這條歷史路線上兩百年來的生態(tài)環(huán)境變遷。圖源：公域

220年前的珍貴本底資料記錄

在1804年~1806年的遠征中，劉易斯與克拉克率領(lǐng)探險隊橫跨北美大陸，留下了極為珍貴的自然歷史記錄。根據(jù)美國國家公園管理局（NPS）及相關(guān)研究資料統(tǒng)計，探險隊在考察過程中首次為歐美自然科學(xué)界系統(tǒng)描述了178種植物、122種動物，包括哺乳動物、鳥類、爬行動物、兩棲動物和魚類，總計約300個物種。這些記錄后來成為研究19世紀(jì)初北美生態(tài)環(huán)境的重要歷史資料。

探險隊留下的大量日志、地圖和科學(xué)記錄，如今主要收藏于美國哲學(xué)學(xué)會等機構(gòu)。在查閱資料的過程中，海潮天下（Marine Biodiversity）小編發(fā)現(xiàn)，許多原始手稿和數(shù)字化館藏圖像的使用受到授權(quán)限制、得花錢購買，所以很遺憾，本文不能直接引用相關(guān)圖片資料。不過，我們可以大概用文字講一下。

在動物學(xué)方面，劉易斯與克拉克首次為科學(xué)界系統(tǒng)記錄了許多北美西部具有代表性的物種，包括灰狼、灰熊、美洲獅、黑尾土撥鼠、叉角羚、大角羊、郊狼以及割喉鱒等。探險日志詳細里面，描述了這些動物的形態(tài)特征、分布范圍以及行為習(xí)性，為后來北美動物學(xué)的發(fā)展提供了重要基礎(chǔ)。日志中還多次提到規(guī)模龐大的野牛群。在當(dāng)時的大平原地區(qū)，美洲野牛數(shù)量極其豐富，其壯觀景象與今天人們所見的狀況形成了鮮明對比。

在植物學(xué)方面，劉易斯沿途采集、并壓制了大量植物標(biāo)本，同時記錄了許多植物的生境特征、形態(tài)特征以及當(dāng)?shù)卦∶駥ζ渌幱谩⑹秤没蚱渌猛镜闹R。其中包括苦根草、俄勒岡葡萄等后來廣為人知的北美西部植物。雖然部分標(biāo)本在運輸和保存過程中受損或遺失，但，仍有約230余份原始植物標(biāo)本保存至今，分布于美國多個植物標(biāo)本館和科研機構(gòu)，這些跨越兩個多世紀(jì)保存下來的實物標(biāo)本，為科學(xué)家研究北美生態(tài)系統(tǒng)的長期變化提供了難得的歷史參照。

從今天的視角回望，劉易斯與克拉克遠征是一場地理探索活動，也是一項具有里程碑意義的自然史調(diào)查。他們留下的動植物記錄、標(biāo)本和觀察筆記，為后世保存了一幅19世紀(jì)初北美生態(tài)系統(tǒng)的珍貴圖景，使研究人員能夠在兩個多世紀(jì)后的今天，對物種分布、生物多樣性變化以及生態(tài)系統(tǒng)演變進行跨時代比較。

思考題·舉一而反三

【思考題】照例，舉一而反三，我們來思考幾個小問題（沒標(biāo)準(zhǔn)答案，僅供激發(fā)好奇、啟發(fā)思考）。Bold、不妥之處請讀者見諒~

Q1: 上面提到，該項目聯(lián)合了55家機構(gòu)，并將海量紅外相機數(shù)據(jù)用AI預(yù)處理后完全向全球科學(xué)家公開，同時讓大量本科生和研究生在野外維護、物種鑒定和數(shù)據(jù)管理中承擔(dān)核心角色。若是開拓一下思路，反觀我們的一些大型科研項目，是不是有點“數(shù)據(jù)各家自掃門前雪”、不同研究機構(gòu)之間數(shù)據(jù)壁壘高筑了？我們的科學(xué)觀測網(wǎng)絡(luò)，在保證科研嚴(yán)謹(jǐn)性、安全性的同時，有沒有可能，建立起這類高度開放、流程標(biāo)準(zhǔn)化、且能全方位培養(yǎng)下一代科研人才的社會化“眾包”機制？那么可能客觀上，研究生發(fā)文畢業(yè)就沒那么痛苦了，耿同學(xué)也不用那么忙乎講故事了。

Q2：其實我國的歷史文獻非常豐富，有世界上最連續(xù)、最悠久的地方志和自然觀測歷史文獻，從《詩經(jīng)》中的物候記載到明清地方志的生物分布，其時間跨度和細節(jié)密度遠超北美區(qū)區(qū)兩百年的生態(tài)歷史記錄。有沒有可能，這些珍貴的歷史定性記錄，變成面向現(xiàn)代生態(tài)學(xué)、歷史生物地理學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)字化轉(zhuǎn)化？能否建立起一套統(tǒng)一的、能夠與現(xiàn)代紅外相機及高光譜遙感數(shù)據(jù)進行高精度交叉比對的歷史生態(tài)學(xué)數(shù)據(jù)庫，去激活中國獨特的“時間尺度優(yōu)勢”？

Q3：其實，目前全球變化生物學(xué)研究極度依賴近幾十年來基于臺站、遙感和紅外相機的微觀數(shù)據(jù)，這種“時間截點”式的觀測容易讓科研人員可能會陷入類似“基線移位綜合征”（可能不太恰當(dāng)，但湊合一下，小編暫找不到更好的詞），誤將已經(jīng)被人類高度改造的生態(tài)系統(tǒng)視為自然常態(tài)。有沒有可能，發(fā)展出一套標(biāo)準(zhǔn)化的“歷史數(shù)據(jù)定量化與解譯協(xié)議”（Historical Data Quantification Protocols），將古代定性描述轉(zhuǎn)化為可用于生態(tài)學(xué)模型的空間顯式數(shù)據(jù)呢？（案例參見：《保護濕地50年，我們可能從一開始就搞錯了方向》）

Q4：曾經(jīng)晚清有一個傳教士、漢學(xué)家韓伯祿（Pierre Heude），還曾主持的震旦博物館（上海自然博物館前身之一），積累了大量的歷史物種標(biāo)本與手繪鳥圖，北疆博物院也有許多。有沒有可能，從手繪圖譜中的“型標(biāo)本采集位點”，重構(gòu)長江中下游兩百年來的“歷史物種空間顯式分布模型”（SDM）？能否利用地理信息系統(tǒng)（GIS）和歷史地理學(xué)方法，將韓伯祿主導(dǎo)制作的圖譜中記錄的采集位點（如當(dāng)年的上海徐家匯濕地、南京周邊荒野）進行現(xiàn)代空間坐標(biāo)糾正與數(shù)字化轉(zhuǎn)譯？對比密蘇里大學(xué)對劉易斯足跡的復(fù)查研究，我國科研界能否以韓伯祿的歷史圖譜、震旦博物館等館藏標(biāo)本為功能基準(zhǔn)，結(jié)合近二十年來沿海潮間帶的生態(tài)觀測數(shù)據(jù)，開展一項針對長江口濕地鳥類群落的“功能多樣性時空演變研究”呢？……brainstorm僅供參考。

19世紀(jì)韓伯祿主導(dǎo)繪制的鳥圖之一。?圖源：李雪松/保利藝術(shù)博物館；Linda Wong 攝 | 海潮天下（Marine Biodiversity）

【部分參考資料】
https://showme.missouri.edu/2026/mizzou-helps-smithsonian-map-more-than-200-years-of-natures-progress/
https://lewisandclarkjournals.unl.edu/
https://www.neh.gov/project/journals-lewis-and-clark-expedition
https://www.nps.gov/lecl/learn/nature/plants.htm

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信息源 | 密蘇里大學(xué), Lewis and Clark Trail Resurvey等多源

文 | 朱瀟瀟（主文）+Linda（思考題）

指導(dǎo)老師 | 海潮君

排版 | 盧曉雨

時間 | 2026年6月

歡迎投稿 | editor@oceanbiodiversity.cn

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