美國啟動“劉易斯與克拉克路線重測調查”大科學計劃 |海潮天下訊

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）率領了一支探險隊，向北美大陸西部進發。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世紀初北美生態系統的重要歷史資料。

白駒過隙，滄海桑田。時光現在已經過去了200多年，美國的自然環境已經發生了巨大變化。森林被開墾，道路和城市不斷擴張，農業活動深入內陸，許多曾經廣泛分布的物種數量銳減，部分地區的生態結構甚至被徹底改寫……

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

▲上圖：劉易斯與克拉克遠征（1804–1806年）的歷史路線圖。該圖基于早期學者成果由Goszei于2021年重新繪制，清晰展現了當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地原住民奇努克人（Chinooks）會面的歷史場景。圖源：公域

01

“劉易斯與克拉克路線重測調查”大科學計劃

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

據介紹，該項目適逢美國建國250周年紀念活動，研究人員計劃沿著當年探險隊走過的路線重新調查野生哺乳動物群落，并將現代數據與200多年前的歷史記錄進行對比。

02

參與者之一，密蘇里大學的研究方法一窺

參與這一計劃的機構之一是美國密蘇里大學。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，它的部分區域曾被用于農業生產。土地利用方式的改變，使這里成為觀察生態系統長期演變的理想場所。

對于生態學家而言，項目關注的并不僅僅是“哪些物種還存在”。重要的是，他們想對比歷史和現代數據，搞清楚整個生態系統是如何發生變化的。

▲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習俗，右側則配有當地巖畫中的馴鹿、山羊等動物符號速寫。這幅珍貴的歷史手稿紙質版目前收藏于美國哲學學會（American Philosophical Society）圖書館，是人類學領域研究北美西北部原住民文化的早期關鍵文獻，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：網絡

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

為了獲得標準化的數據，密蘇里大學團隊將在森林中布設15臺紅外觸發相機。這些相機彼此間隔至少200米，可以連續數月自動拍攝經過的動物。據介紹，項目期間預計將產生數以萬計的照片。研究人員首先會利用人工智能系統對照片進行初步分類和物種識別，隨后再交給專業人員去核查，以保證數據準確性。所有經過整理的數據最終都將公開共享，供全球科研人員使用。

03

一場跨越220年的生態調查

事實上，這項研究并非從零開始。它建立在史密森學會長期運行的“Snapshot USA”項目基礎之上。多年來，該項目持續利用自動相機監測美國各州的哺乳動物群落，積累了大規模數據集，并逐漸擴展到了歐洲和南美洲。研究人員借助這些數據，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。

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

過去兩個世紀，人類活動以前所未有的速度改變著自然環境。許多生態變化發生得十分緩慢，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，則為科學家提供了一把跨越時間的“標尺”。哪些生態功能已經喪失，哪些物種正在恢復？人類又該如何在不斷變化的環境中保護生物多樣性和生態系統韌性？當現代監測技術、人工智能和全國性的科研網絡與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系統的變遷。

▲上圖：著名西部畫家查爾斯·馬里昂·羅素（Charles Marion Russell）于1912年創作的油畫，生動再現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。這幅畫作呈現了兩百年前美國西部未受現代工業干擾的原生態景觀。如今，科研人員正通過歷史文獻與現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環境變遷。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。根據美國國家公園管理局（NPS）及相關研究資料統計，探險隊在考察過程中首次為歐美自然科學界系統描述了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世紀初北美生態環境的重要歷史資料。

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

在動物學方面，劉易斯與克拉克首次為科學界系統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特征、分布范圍以及行為習性，為后來北美動物學的發展提供了重要基礎。日志中還多次提到規模龐大的野牛群。在當時的大平原地區，美洲野牛數量極其豐富，其壯觀景象與今天人們所見的狀況形成了鮮明對比。

在植物學方面，劉易斯沿途采集、并壓制了大量植物標本，同時記錄了許多植物的生境特征、形態特征以及當地原住民對其藥用、食用或其他用途的知識。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余份原始植物標本保存至今，分布于美國多個植物標本館和科研機構，這些跨越兩個多世紀保存下來的實物標本，為科學家研究北美生態系統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查。他們留下的動植物記錄、標本和觀察筆記，為后世保存了一幅19世紀初北美生態系統的珍貴圖景，使研究人員能夠在兩個多世紀后的今天，對物種分布、生物多樣性變化以及生態系統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（沒標準答案，僅供激發好奇、啟發思考）。Bold、不妥之處請讀者見諒~

Q1: 上面提到，該項目聯合了55家機構，并將海量紅外相機數據用AI預處理后完全向全球科學家公開，同時讓大量本科生和研究生在野外維護、物種鑒定和數據管理中承擔核心角色。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“數據各家自掃門前雪”、不同研究機構之間數據壁壘高筑了？我們的科學觀測網絡，在保證科研嚴謹性、安全性的同時，有沒有可能，建立起這類高度開放、流程標準化、且能全方位培養下一代科研人才的社會化“眾包”機制？那么可能客觀上，研究生發文畢業就沒那么痛苦了，耿同學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、最悠久的地方志和自然觀測歷史文獻，從《詩經》中的物候記載到明清地方志的生物分布，其時間跨度和細節密度遠超北美區區兩百年的生態歷史記錄。有沒有可能，這些珍貴的歷史定性記錄，變成面向現代生態學、歷史生物地理學的標準化數字化轉化？能否建立起一套統一的、能夠與現代紅外相機及高光譜遙感數據進行高精度交叉比對的歷史生態學數據庫，去激活中國獨特的“時間尺度優勢”？

Q3：其實，目前全球變化生物學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據，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，但湊合一下，小編暫找不到更好的詞），誤將已經被人類高度改造的生態系統視為自然常態。有沒有可能，發展出一套標準化的“歷史數據定量化與解譯協議”（Historical Data Quantification Protocols），將古代定性描述轉化為可用于生態學模型的空間顯式數據呢？（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：曾經晚清有一個傳教士、漢學家韓伯祿（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“型標本采集位點”，重構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（GIS）和歷史地理學方法，將韓伯祿主導制作的圖譜中記錄的采集位點（如當年的上海徐家匯濕地、南京周邊荒野）進行現代空間坐標糾正與數字化轉譯？對比密蘇里大學對劉易斯足跡的復查研究，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本為功能基準，結合近二十年來沿海潮間帶的生態觀測數據，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世紀韓伯祿主導繪制的鳥圖之一。?圖源：李雪松/保利藝術博物館；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, Lewis and Clark Trail Resurvey等多源

文 | 朱瀟瀟（主文）+Linda（思考題）

指導老師 | 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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