南极洲是地球气候和健康的主要驱动因素。南极周围的南大洋是人为CO2和热量的主要汇点（1），南极冰盖的消失对海平面上升有很大的贡献，随着冰盖的消失加速，南极冰盖将继续上升，并有足够的蓄水量使海平面上升58米（2）。南极洲的海洋环境是许多标志性物种的家园，而陆地领域是一个值得注意的生命绿洲，其中许多尚未被发现。南大洋独特的海洋学特征，包括南极绕极流、南极极锋以及该大陆周围的异常深度，加上长期寒冷的气温，促成了大量独特的适应寒冷的物种的进化，其中许多物种在地球上其他地方都找不到（4）。例如，南极海洋生物群显示出地球上最高水平的物种特有性（5）。然而，变暖、海洋酸化、污染和商业开发威胁着南极生态系统的完整性（6）。了解生物群的变化及其适应能力对于制定有效的政策以减轻气候变化的影响和维持对全球健康至关重要的南极生态系统至关重要。
我们需要建立一个南极标本生物保藏网络，不仅要解决南极科学中最关键的问题，还要改善人类福利，减轻气候变化的影响。图片来源：Shutterstock/WirestockCreators。
南极洲科学进步的一个主要障碍是进入。其极端的天气、偏远的地理位置以及一些地区的交通不便，使得进行南极研究的后勤工作极具挑战性且成本高昂。然而，在世界各地，博物馆和大学拥有大量尚未开发的南极标本，包括干燥和冷冻样本以及DNA提取物。在美国，许多南极藏品由国家科学基金会（NSF；图1）资助的主要研究人员（PI）持有，他们在很大程度上不了解数据标准（例如，达尔文核心标准，这是一套社区制定和不断发展的数据标准，旨在最大限度地共享、使用和重复使用生物多样性数据）和标本管理协议（例如，国际生物和环境库学会管理标本的最佳实践指南）。他们也缺乏资源来妥善管理自己的藏品。因此，大多数南极生物标本是看不见的，更广泛的科学界无法接触到。现在是建立南极标本生物保藏网络的时候了，以解决南极科学中最关键的问题，改善人类福利，减轻气候变化的影响。
以政策为导向的收集标准和标本共享要求的持续实施将加强对具有独特地缘政治的地区生物样本的获取并使其民主化。南极条约（AT）最初于年由12个国家签署，这些国家的研究活动扩展到南部大陆。AT于年开始运作，作为其目标的核心，AT为和平目的建立了该大陆，并在不承认对该大陆的任何领土主张的情况下自由交换科学调查和结果。更多的标本共享将使目前4个《条约》签署国，包括29个具有“咨商”（即决策）地位的国家，能够遵守条约要求。为了最大限度地利用南极标本进行研究、教育、保护和管理，并遵守FAIR标准（可查找、可访问、可互操作和可重复使用），我们支持建立国际南极生物保藏网络。
虚拟南极中心将对科学家进行标本管理实践方面的教育，将科学家与管理其藏品的适当机构联系起来，并促进科学家之间的合作和沟通，以最大限度地减少重复采样和人为对南极的影响，同时最大限度地增加采样机会。重要的是，将整合南极生物库网络，避免与全球生物多样性信息设施（GBIF）和iDigBio等正在数字化世界生物多样性收集的大型数据聚合器之间的冗余。
图1。美国南极博物馆（左）和主要调查人员（右）的资金来源。数据来自于部署给南极科学家、博物馆馆长和藏品管理员的一项调查。每个类别的百分比总和不等于%，因为受访者可以选择多个资助类别。
快速变化的生物多样性
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南极生物学的研究始于19世纪对南大洋和冰冻大陆的早期探索。在国际地球物理年（-年）之后，许多国家在南极科学方面投入了大量资源，以协调和扩大全球的科学数据。南极洲非凡的生物群在一系列分类群中表现出显著的适应性和新颖的生物多样性。他们的研究已经产生并将继续产生具有无价科学价值的发现。例如，今年早些时候，在威德尔海发现了有记录以来最广泛的鱼类繁殖群体（7）。年至年沙克尔顿探险队拍摄的“耐力”号沉船的壮丽图像显示，沉船上栖息着一个不同寻常的生物群落。
全球变化的人为驱动因素使南极生态系统面临更大的风险，威胁生物多样性，引入入侵物种，使生物多样性同质化，扰乱生态系统（）。预计的气候变化可能会加速变化，尽管存在区域差异（8）。在被认为比南极洲西部更稳定的东部南极洲，据报道，去年月的气温比“正常”高出了前所未有的70°F。“与气候变化相关的多重压力源（即海洋酸化和脱氧、变暖、污染和入侵物种）正在扰乱生物地球化学循环，以复杂的方式改变物种的丰度和分布，而根据目前的科学知识，这些方式无法完全理解或预测（9）。对南极洲极端条件的独特适应，以及在某些情况下与生活在相对稳定的环境中相关的表型可塑性降低、世代时间长和迁徙机会受限，使得许多南极物种特别容易受到变化的影响（9）。
《南极条约环境保护议定书》授权通过各种措施保护南极洲及其生物多样性，包括指定南极特别保护区（ASPA）。南极的大部分陆地生物多样性位于永久无冰地区（约占南极大陆的0.2%至0.5%，或至平方公里），其中只有1.5%位于ASPA范围内（10，11）。此外，建立ASPA的关键标准，以保护“类型地点或任何物种的唯一已知栖息地”，仅适用于86个类型地点中的个（12）。
为了有效实施这一标准，需要不断更新和稳健的物种分布数据集，在某些情况下，如微生物多样性，需要对现有样本进行详细的分子分析（12）。生物库可以促进这一点。南大洋的岛屿已经经历了“最恶劣”入侵物种的入侵（根据国际自然保护联盟确定的生态和社会经济影响），南极半岛北端现在是非本地、温带、耐寒物种的家园（1）。海洋保护区（MPA）包括南极生物资源保护委员会（CCAMLR）管辖的南大洋的12%，南极生物资源委员会是一个决定南极海洋生物资源使用情况的国际委员会，但只有4.6%的南极生物资源保护委员会区域不包括充分保护免受资源开采的区域（14）。更为复杂的是，这4.6%不能充分代表海底附近底栖生物群落和水柱中的中上层生物群落的生物多样性（14）。
一种宝贵的、未充分利用的资源
生物、环境和组织样本以及衍生数据的收集为科学和社会提供了一种具有特殊价值的资源，有助于我们了解环境污染物、生物入侵和气候变化的影响（15）。一个很好的例子是最近对帕尔默站长期生态研究项目25年来收集的鱼类进行的分析，该项目由位于格洛斯特角的弗吉尼亚海洋科学研究所策划。这项研究表明，南极食物网中的一种关键物种南极银鱼（Pleurogrammaantarctica）的幼虫数量减少，与海冰的流失相吻合（16）。
在美国，南极洲的标本存放在机构收藏和PI的实验室中（图2）。尽管国家科学基金会制定了完善的数据共享指南和要求，但管理和共享南极样本的类似要求最近才确立。他们要求PI在收集的两年内或在研究资助奖结束时（以先到者为准）将标本存放在储存库中。这一短暂的时间将要求科学界迅速接受标本管理方面的教育。
然而，许多PI不知道博物馆社区已经制定的策展和标本管理的最佳实践，许多PI缺乏实施这些实践的资源。此外，当前的NSF要求不适用于遗留集合。因此，可用于应对南极洲面临的挑战的南极标本在很大程度上是无法获取的。建立一个国际南极生物保藏网络将在南极条约机构的任务范围内，进一步实现共享信息的目标，以纳入科学标本，并将提高南极条约机构咨询国确定关键栖息地以纳入《南极条约》的能力。
去年2月，来自美国的南极生物学家、博物馆馆长和藏品管理人员召开了一次为期三天的由NSF资助的研讨会，以确定和定义南极生物库的价值，希望扩大南极科学的范围和包容性，同时加快科学进步。一项研讨会前调查评估了美国南极生物采集的现状，以及对建立南极生物库的需求和潜在利益的态度。研究人员收到了来自56个机构的87份调查回复。
调查结果表明：（a）PI拥有大量南极藏品，主要由NSF资助；（b）PI在如何策划和提供样本获取方面的资源和知识有限；（c）PI希望获得机构样本，但需要指导；以及（d）PI对将样本存放到生物储藏室非常感兴趣，但他们缺乏时间、知识和/或财政资源来完成这项工作。
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KristinM.O’Brien