Chapter 5
Taxonomy as a science
General information about taxonomy as a field of science and its application
World and General
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| BioNET-INTERNATIONAL
Consortium for the Barcode of Life (CBOL)
Barcode of Life
Taxonomy - on the road to extinction? (Article in Science, January 2005)
Developing countries need more taxonomy (Article in Science)
Can we halt the loss of biodiversity? (Article in Science)
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Europe
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CETAF - Objectives
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Supporting European taxonomy - current state and possible future actions; Annex- contributions to the discussion discussion moderated by Dessislava Dimitrova (EPBRS meeting held under the Italian Presidency in Florence, 20-24 November 2003) at: http://www.bioplatform.info/archive_EPBRS_wg.htm
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Useful Texts
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| Taxonomy and taxonomists: What is taxonomy?
Taxonomy is often considered a purely descriptive science, basically because it has its historic roots in the age of the Enlightenment when essentialism was prevalent, and because its vocabulary points in that direction as we describe species, make species diagnoses etc. Like the Human Genome Project taxonomy is not experimental, but not being experimental is not equivalent to not being hypothesis-driven.
Today’s species descriptions are based on a synthesis of a broad range of different data including DNA data making it possible to create interesting hypotheses about the distribution of attributes among organisms. It must be realised by our fellow biologists that taxonomy is not only a service to other biological disciplines but an integral part of evolutionary biology, which make it possible to test evolutionary hypothesis at all levels from the evolution of characters, over the evolution of species, to the evolution of clades. Species concepts, species delimitations, phylogenetic reconstructions, homology statements, character polarizations, and ultimately classifications are not static, but are scientific hypotheses which change as science progress. The drawers and cupboards of any major collection are literally filled with a nearly endless number of untested hypotheses.
Recognising and describing the living species on Earth and unravelling their relationships ("assembling the tree of life") is Big Science and its planetary scope makes is mandatory that all countries realise their responsibility for adding to this endeavour. The international systematic community is faced with a tremendous task as only 1.75 millions of the estimated 10+ millions species have currently been described. Meeting this challenge will require a fundamental restructuring of the way we do science. It is an effort that in magnitude by far surpasses the effort that went into sequencing the human genome.
According to the program of work for the Global Taxonomy Initiative (Decision VI/8 of the 6th Conference of Parties to the Convention on Biological Diversity, 2002), taxonomy can be defined as follows:
“Broadly understood, taxonomy is the classification of life, though it is most often focused on describing species, their genetic variability, and their relationships to one another. For the purposes of the Convention taxonomy is taken in its broadest sense and is inclusive of systematics and biosystematics at the genetic, species and ecosystem levels.“
In this broad sense, taxonomy includes various types of activities:
- 1. Recognition, description and naming of taxa (species, genera, families etc., also revision of older descriptions, synonymisations etc.) (≈ alpha-taxonomy).
- 2. Comparison of taxa, including studies of relationship (phylogeny) (≈ part of beta-taxonomy).
- 3. Classification of taxa (preferably based on phylogenetic analyses) (≈ part of beta-taxonomy).
- 4. Study of (genetic) variation within species (≈ gamma-taxonomy),
- 5. Construction of tools for identification (keys, DNA barcodes).
- 6. Identification of taxa (using the tools)
- 7. Inventories of taxa in specific areas or ecosystems (using the tools for identification)
What is a taxonomist?
All practitioners of any of the above-listed activities are per definition taxonomists. It may, however, be useful to classify taxonomists:
- 1. alpha-taxonomists: describe, name, revise and synonymise taxa
- 2. beta-taxonomists: compare and classify taxa, make phylogenies
- 3. gamma-taxonomists: study infraspecific variation
- 4. tool-makers: construct keys and other identification tools
- 5. tool-users: identify taxa, make inventories
Any taxonomist may belong to more than one category. More generally, a taxonomist should in the future be a scientist who feels equally at home in the field, in the collections, in the lab, and in front of a computer.
Taxonomy and collections
Taxonomy has been described as a low-cost science. That taxonomy is ‘cheap’ is not true, and has never been true, although relatively expensive sequencing facilities etc. are a recent addition to the taxonomic toolbox. The singularly most important tool for taxonomists is constituted by the natural history collections in museums, botanical gardens etc. Without the collections, including the type-specimens which play a key role in defining the identity of species, most taxonomic research cannot be conducted at any high level of quality. Taxonomy is a collections-based science.
There is a positive feed-back relationship between (taxonomic) research and collections: The better the collections, the better the collections-based research, and the more and better the research, the more useful and better the collections as a tool for future research. Collections are not used up, they gain by being used.
Henrik Enghoff & Ole Seberg, 2005
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| International recognition
Accurate and reliable species information is an essential prerequisite for most research related to conservation and sustainable use of natural resources and global change, as is stressed by for example the important Convention on Biological Diversity (CBD, Rio 1992). Such information is being developed by the taxonomic research field. The existing taxonomic impediment for most tropical plant species has been clearly recognized, but the globally rapidly decreasing capacity of taxonomic expertise is alarming. This has led to new initiatives of individual countries as well as to regional and global actions such as the Global Taxonomy Initiative (GTI, under the CBD), the Global Biodiversity Information Facility (GBIF) and Systematics Agenda 2000. In addition, the CBD adopted the Global Plant Conservation Strategy (Decision VI/9) in April 2002, targeting a working list and preliminary assessment of the conservation status of all known plant species.
The relevance of taxonomic data
Basic taxonomic knowledge relates to four different fields:
1. the capability to accurately identify species
First and foremost issue in any research on plants, be it botanical, ecological, forestry-related, conservation-related, agricultural, etc., is a reliable identification of the research material. The number of botanists having the skill to readily identify tropical plants is decreasing with an alarming speed. These skills can be partly replaced by user-friendly identification tools such as well-illustrated Flora’s, field guides and electronic (multi-entry) identification keys that can be disseminated in off-line and on-line form. Nevertheless, capacity building in identification skills remains of utmost importance and urgency.
2. a uniform system of names
Unfortunately, a single species may be known by various different names. Names may change due to our advancing taxonomic knowledge or to correct errors made in the past (often caused by a lack of sufficient plant material or knowledge or difficult accessible information sources). Decreasing the confusion that this may cause by providing a list of currently accepted names with their synonyms meets the basic need of a standardized nomenclatural framework. Taxonomic integrity of biodiversity data is imperative to facilitate scientific communication, to combine data sets from different sources, and to underpin management and control measures, and legislation.
3. information about species distribution, rareness and threat
Having identified a species, the distribution, rareness and threat of that species are the prime data one would want to know before embarking on any other plant-related research. A collection-based database can usually provide answers as to the distribution and rareness of a plant species. Additional habitat information leads to a judgement concerning threat, preferably using an internationally accepted standard procedure such as developed by IUCN (IUCN Red List Categories and Criteria).
4. biodiversity assessment information
Using the information provided under 3 for all plant species occurring in a certain area leads to a reliable all-species botanical biodiversity validation system. Again, a collection-based database provides the basic information and tools to categorize regions according to their biodiversity value, leading to crucial input to the process of prioritization of areas for conservation and wise utilization by policy makers, NGO’s and local governments. When used within a GIS (Geographic Information System) environment such a database is capable of predicting biodiversity values in regions still poorly explored.
Repatriation of biodiversity data to countries of origin
The development of the proposed information system meets the international demand to create ready and easy access to biodiversity data collected in the past by western institutes and to transfer these data to the countries of origin (Final Report of the OECD Megascience Forum Biodiversity Informatics Subgroup, 1999: “It is incumbent upon OECD countries who hold the information associated with these specimens to make it possible for scientists and citizens of non-OECD countries …. to have ready and easy access to this information.”; equally strong phrases were adopted during CBD Conference of Parties meetings, i.e. decisions III/10 and IV/1).
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Countries
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| Czech Republic |
| A short Czech introduction to taxonomy and click here |
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| Germany |
| A constantly updated list of information on taxonomy (in German) |
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Was ist Taxonomie?
Zunächst stellt sich die Frage, was denn nun 'Taxonomie' eigentlich ist. Als wissenschaftliche Disziplin wird sie etwas unterschiedlich definiert. Hier einige Beispiele:
Aus RT Schuh (2000, Glossar) Biological Systematics: Principles and Applications. Cornell University Press.
Taxonomy is the practice of recognizinmg and classifying organisms; frequently used in a sense equivalent to to systematics.
Systematics the practice of recognizing taxa, determining hierarchic relationships among those taxa, and formally specifying those relationships; frequently used in a sense roughly equivalent to to systematics.
Aus JW Wägele (2000, Seite 260) Grundlagen der Phylogenetischen Systematik. Pfeil Verlag.
Die Taxonomie ist die Kunst der Beschreibung und korrekten Klassifikation der Lebewesen.
DUDEN Fremdwörterbuch (1982, 4. Auflage). Bibliographische Institut.
Taxonomie, die: Einordnung der Lebewesen in ein biologische System.
Für unsere Arbeit im Zusammenhang mit der GTI ist aber folgende Definition entscheidend:
Aus dem offiziellen GTI-Arbeitsprogramm:
Broadly understood, taxonomy is the classification of life, though it is most often focused on describing species, their genetic variability, and their relationships to one another. For the purposes of the Convention taxonomy is taken in its broadest sense and is inclusive of systematics and biosystematics at the genetic, species and ecosystem levels.
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Hier wird Taxonomie bewusst weit gefasst und umspannt auch systematische und genetische Variabilität und Fragestellungen.
Was andere zu "Taxonomie" sagen:
WIKIPEDIA Eintrag zu Taxonomie
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How many taxonomists are there?
Wieviele Taxonomen gibt es?
Aufgrund internationaler Anfragen habe ich eine englische Version dieses Abschnittes bereitgestellt und nur diese wird weiter geführt.
An updated English version is here ... 
Es gibt etwa 2 Mio. beschriebene Organismen, doch wieviel Beschreiber, d.h. Taxonomen gibt es? Diese Zahl kann nur geschätzt werden, eine genaue Zahl ist bestenfalls für einzelne Regionen verfügbar.
Zudem kommen Spezialisten und Experten hinzu, die sich zwar in einem Taxon exzellent auskennen, aber nicht für diese Arbeit bezahlt werden und daher auch nicht ihre volle Arbeitskraft investieren können. Darunter fallen die Kollegen an Universitäten und Museen die für sonstwas eingestellt sind, und auch die Amateurtaxonomen, die einem nicht-akademischen Beruf nachgehen.
Anderseites sind nicht alle Mitglieder einer Fachgesellschaft taxonomisch interessiert und spezialisiert, sondern wollen durch ihre Mitgliedschaft diese Leute unterstützen. Natürlich tragen sich auch nicht alle Taxonomen in diese Datenbanken ein oder sind Mitglieder entsprechender Organisationen, und es gibt ja auch mehrfach Mitgliedschaften. Dadurch erklären sich m.E. die sehr unterschiedlichen Zahlen aus der ETI Datenbank und einer speziellen Erhebung in Afrika (siehe Tabelle unten).
Daher sind die einzelnen Zahlen an sich zwar belastbar, geben aber kein wirklich geschlossenes Bild, wieviele Taxonomen es nun wirklich gibt. Fest steht, dass Taxonomen eine sehr kleine spezialisierte Berufsgruppe bilden.
Ganz offensichtlich herrscht zwischen dem Vorkommen von Taxonomen und dem der Biodiversität ein Ungleichgewicht, dass durch verschiedene Programme behoben werden soll. Die Daten zeigen auch, dass das (Sprach-)Bild von Taxonomen als aussterbende Art durchaus gerechtfertigt ist, max. 18.000 Indiviuden einer Art ist häufig ein Grund zur Besorgnis.
Die Zahlen und Quellen im Einzelnen.
Das 'Verzeichnis deutschsprachiger Taxonomen und Systematiker' listet, mit Stand Juli 2005, 559 Personen auf DE, CH, AT und NL auf, die sich als solche bezeichnen. Allerdings ist der professionelle Status nicht abrufbar. Die Gesellschaft für Biologische Systematik, die eben diese Klientel aus den genannten Ländern vertritt verzeichnet etwa 500-600 Mitglieder.
Die sog. Geisthard-Liste über Entomologen und Arachnologen hat etwa 1.500 Einträge für den deutschsprachigen Raum.
Die DGaaE hat rund 810 Mitglieder aus dem (im wesentliche) deutschsprachigen Raum.
Nach Daten von GTI-DIVERSITAS (Implementing the GTI (2000) (SBSTTA-4-Inf-06)) gibt es weltweit etwa 18.000 professionelle Taxonomen. An der Fauna Europaea wirkten rund 410 (55 aus Deutschland) Personen mit. Nach einer Erhebung der japanischen GTI-Kontaktstelle sind in Asien 1.011 Wissenschaftler taxonomisch tätig (geantwortet haben Institutionen aus Brunei, China, Hong Kong, Indonesien, Japan, Malaysia, Mongolei, Myanmar, Pakistan, Philppinen, Singapur, Sri Lanka, Taiwan, Thailand und Vietnam). Das 'Database of Indian Taxonomists (DIT)' hält die Adressen von 156 Taxonomen in Indien bereit (nach ETI-Daten 131). Demgegenüber gibt es nach TaiBIF alleine in Taiwan 41 Wissenschaftler, die sich als Taxonomen ansehen.
Eine weitere Quelle, das Expert Centre for Taxonomic Identification ETI, schätzt, dass es in der Tat nur etwa 5.000 erfahrene Taxonomen weltweit gibt. Ihre 'World Taxonomist Database' hat derzeit (Stand Juli 2005) auf alle Fälle rund 4.144 Einträge und lässt sich nach Ländern abfragen. Da der Eintrag per Internet und freiwillig erfolgt, ist diese Datenbank sicher nicht vollständig. Aufgrund der großen Zahl der Einträge sollten aber die Verhältnisse korrekt wieder gegeben werden. Die Daten in den folgenden Tabellen entstammen zum Teil dieser Datenbank.
Der Tree of Life wird von 422 Wissenschaftlern erstellt. Die Coleopterists Society hat weltweit 710 (11 in DE) Mitglieder. Die Datenbank des Dipterists' Directories hat 3.187 (231 in DE) Personeneinträge, ebenfalls weltweit. Der Index Herbariorum verfügt über 9.775 Einträge für Personal ('Staff') an den Herbarien der Welt, 241 davon in DE.
OceanExpert enthält derzeit 10.418 records.
Edward O. Wilson erwähnt die Zahl von rund 6.000 professionellen Taxonomon (TRENDS in Ecology and Evolution: 18(2), 77-80).
The Species Race: The world is losing plants faster than scientists can find them. Die Autorin Virginia Stuart, zitiert die Arbeit von James Blackburn, aus Science, der schätzt dass derzeit 7.000 Taxonomen aktiv sind.
Taxonomists: The Unsung Heroes of Our Quest to Save Biodiversity
All-Species-Org. schätzt eine Zahl von 10.000 Taxonomen weltweit.
Der Biodiversity Theme Report der Australischen Regierung vergleicht Zahl der Taxonomen mit beschrieben Arten und nennt 65 Personen für Pilze und Pflanzen und 115 Personen für die Fauna.
Zur Entwicklung der Australischen Zahlen: Taxonomic research and services are seriously under-funded in Australia. For example, in 1991, the US and Canada had 18,000 taxonomists while Australia had 450. Over the past two decades, funding for taxonomic research has declined considerably, as has the number of taxonomists working in museums, herbaria and universities. For example, in 1991 the number of systematic experts in Australian universities was 64, down from 193 in 1974. There have been no surveys done since . Consequently, there are usually significant difficulties for ecologists and marine planners, managers and industry in getting material identified reliably and in a timely fashion particularly that of marine origin.
ALL CATFISH SPECIES INVENTORY: Zahl der Taxonomen und Studenten (über 200 Teilnehmer aus 31 Länder)
Das UK Systematics Forum listet 788 Taxonomen auf.
Aufgrund internationaler Anfragen habe ich eine englische Version dieses Abschnittes bereitgestellt und nur diese wird weiter geführt.
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Warum brauchen Organismen Namen?
Über Dinge ohne Namen können wir nicht kommunizieren. Taxonomie, die Wissenschaft die Namen vergibt, ist also zu einem wesentlichen Teil eine Kommunikations- und Informationswissenschaft.
Mit der Vergabe eines Namens für eine Tier- oder Pflanzenart werden diese eindeutigen charakterisiert: welche Form und Farbe hat sie, welche Geräusche bringt sie hervor; wann existiert sie wo; wie sehen die Larven aus.
Wenn diese alles bekannt ist, vereinfacht sich die Kommunikation entscheidend! Nun muss nicht immer der ganze Organismus von neuem geschildert oder abgebildet werden, nein, es reicht seinen Namen anzugeben. Dann sind Angaben und Informationen über Organismen auch plötzlich in nicht-biologischen Systemen verwend- und verfügbar, wie z.B. in Bibliotheken und Datenbanken. Dort finden sich lange Listen mit Organismennamen mit ebenso langen Listen von Verweisen auf Informationsquellen zu diesem Organismus, ohne Namen kaum vorstellbar. Nun ist feststellbar, dass dieser oder jener Organismus nicht nur an dem Ort vorkommt, an dem ich ihn gefunden habe, sonderen auch noch ganz woanders. Ich finde plötzlich auch Angaben zu den Ernährungsgewohnheiten des Organismus, zur Physiologie, zum Generationswechsel, zur Gefährdung der Art und zur ihrer Schädlich- bzw. Nützlichkeit. Ohne die Vergabe eines Namens ist dieser Zugewinn an Wissen über diese Art nicht vorstellbar.
Es gibt übrigens etwa 2 Mio. beschriebene Arten zu unterscheiden und viele warten noch darauf einen Namen zu bekommen.
Wer braucht taxonomisches Wissen?
Taxonomisches Wissen und Fähigkeiten sind immer dann von Nöten, wenn Organismen sicher identifiziert werden müssen. Nur so können schädliche, harmlose und nützliche Organismen voneinander getrennt werden. Wer möchte eine teure Schädlingsbekämpfung starten und damit harmlose oder gar nutzliche Organismen dezimieren. Umgekehrt möchte man keine Schutz- und Bekämpfungsaktion versäumen, wenn nun tatsächlich Schadorganismen vorhanden sind.
Von extremer Wichtigkeit ist die genaue Identifikation auch in der medizinisch-pharmazeutischen Forschung: - scheinbar - kaum unterscheidbare Arten, haben unterschiedliche Inhaltsstoffe, die einen wirkungslos, die anderen wirkungsvoll. Zwar könnte man die Unterscheidung der Organismen auch anhand einer chemischen Analyse durchführen; die ist aber sehr teuer und zeitaufwendig. Die schnelle bestimmung durch eine ausgebildeten Taxonomen ist da schneller und kostengünstiger.
Die genaue Identifikation von Dingen ist also immer dann notwendig, wenn diese Dinge für uns wichtig sind. Zwei Beispiele mögen dieses verdeutlichen.
Schnee ist für uns einfach nur weiss - was uns in den meisten Fällen reichen wird. Als Skifahren kennen wir vielleicht noch einige weitere Variationen. Die Inuit (Eskimos) in Nordamerika unterscheiden nun aber über 30 Schneefarben. In dieser Umgebung ist es schlicht überlebenswichtig, auch feinste Unterschiede benennen und kommunizieren zu können.
Das nächste Beispiel mag vielleicht etwas überraschend sein, zeigt aber sehr schön, wie stark wir oft an der Identifizierung selbst von einzelnen Dingen interessiert sind. Bei unseren Mitmenschen halten wir die Unterschiede, selbst zwischen Individuen, für so wichtig, dass jedes Individuum einen eigenen Namen bekommt. Es ist uns eben nicht egal (auch auf juristischer Ebene nicht gleichgültig), wer das sprichwörtliche Tisch-und-Bett mit uns teilt, wessen Kinder wir umsorgen, welcher Arbeitskollege unser Chef ist, etc etc etc. Sie können sicher selbst die Liste der Beispiele beliebig fortsetzen.
Taxonomen sorgen nun für die Unterscheidbarkeit von Organismen. Gute Taxonomen entdecken selbst die Individualität ihrer untersuchten Organismen; Ohrwurm ist nicht gleich Ohrwurm, Rose ist nicht gleich Rose, Gerste ist nicht gleich Gerste. Diese Unterscheidungsfähigkeit ist von ganz erheblicher Bedeutung, wie ich versucht habe zu zeigen.
Taxonomisches Wissen und Fähigkeiten wird von einer Reihe von Berufsfeldern, auch ausserhalb der eigentlichen, systematischen Wissenschaft benötigt. Hier nur die wichtigsten:
- Überwachung von bedrohten Ökosystemen
- Bewertung von Pfanzenressourcen und genetischer Vielfalt
- Fischerei und Aquakultur
- medizinische und pharmakologische Forschung und Anwendung
- Ethnobotanische Forschung
- Landwirtschaftliche und ökosystemare Forschung
- Geologie und Bodenkunde (Rohstoffexploration)
- Landschaftsplanung
- Naturschutzpolitik
- Forensische Wissenschaften
- Grundlagenforschung
- Institutsmanagement und Sammlungserhaltung
- universitäre Lehre
- Zoll
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| Netherlands |
| Mission statement Netherlands Research School Biodiversity |
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| Norway |
| from TAKSONOMI
Biologisk taksonomi eller systematikk er den grenen av biologien som består i å beskrive, navngi og klassifisere arter. Dette er biologisk grunnforskning overordnet all annen biologisk forskning. Ingen biolog kan gjøre noe meningsfullt arbeid med levende vesener uten å vite hvilken art de arbeider med, hva den heter, hvilke organismer som er dens nærmeste slektninger, og hvor den finnes. Alle biologer står derfor på skuldrene til de taksonomene som har arbeidet med ulike dyregrupper opp gjennom tidene. Taksonomiske publikasjoner foreldes aldri, de hører med til den grunnleggende biologiske referanselitteratur, og taksonomene, eller systematikerne som de også kalles, skriver vel så mye for sin ettertid som for sin samtid.
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| United Kingdom |
| from the UK Natural History Museum, London
NHM text
Taxonomy is the science of identifying and naming species and organising them into systems of classification.
Who is involved?
The scientists that do taxonomy are called taxonomists. Their work is crucial for all our efforts to conserve biodiversity.
What's in a name?
The names taxonomists give to species don't just tell us what they are called, but also tell us about how they are related to one another. This can help us to identify patterns in nature, and decide how best to protect the individual species that are part of the world's biodiversity.
How many species are there?
Scientists believe there may be as many as 30 million species of plants, animals and micro-organisms living on the Earth today. Every one of them plays a part in the global ecosystem. Taxonomists have only identified and named approximately 1.7 million of them so far.
How does it help conservation?
Taxonomists use their knowledge to help produce lists of names and identification tools in the form of species databases, field guides, collections and reference works. These tools help conservationists understand biodiversity and develop ways to protect it.
What about taxonomy across the globe?
In the UK, we have a relatively limited biodiversity. However, the UK has a long-standing, globally recognised excellence in the field of taxonomy. Many developing countries are home to amazingly rich biodiversity, but they have only very limited local taxonomic support.
What is the Global Taxonomy Initiative?
The Global Taxonomy Initiative of the Convention on Biological Diversity is helping to address the shortage of taxonomists and taxonomic expertise.
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