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2025-11-01生物學家的必修課 點線圖 671 期

Author 作者 文 ‧ 圖 | 蕭昀/臺灣大學生態學與演化生物學研究所博士後研究員,澳洲國立大學和澳洲聯邦科工組織 CSIRO 博士,研究鞘翅目系統分類、生態演化和古生物學。

Take Home Message
.有念過生物的讀者一定都曾畫過點線圖。 點 線 圖 是 早 期 生 物 學 家 透 過 觀察,利用針筆或代針筆,在紙上點下時而疏時而密的圓點,繪製出眼前的生物體。
.在當今隨手拿起手機拍照的時代,為什麼點線圖依然重要且屹立不搖?透過科學繪圖者描繪,可以將研究者想突顯的觀測重點呈現出來,有時甚至可以將混雜在環境裡的標本還原出生物體的真實樣貌。
.不過隨著科技的進步,早期讓學生點圖點到瘋掉的時代也有所改變,現在科學繪圖師會融合影像處理軟體,又或是使用繪製漫畫常用的網點紙,來提升繪圖師的工作效率及品質。

記得多年前剛成為臺大昆蟲系大學部新生時,輾轉得知大一新生的普通昆蟲學課程必須學習俗稱「點線圖」的科學工筆繪圖,也就是利用針筆或代針筆細緻地繪製觀察對象(例如昆蟲的頭、胸、腹構造或生殖器官等)後,利用圓點的疏與密來表達立體結構的陰影深淺。即便自己一直以來對於生物繪圖都抱持相當高的興趣,這項工作仍讓筆者剛開始時有些招架不住,而如此費神耗時的點圖工作也讓人想不透為何在影像技術如此進步的今天,點線圖仍尚未絕跡呢?身爲一位昆蟲系統分類學與古生物研究者,點線圖在我的研究工作中扮演了相當重要的角色(圖一),本文會先講述昆蟲學點線圖的歷史、重要性與應用再到現今的使用與變化,就讓我們來一起了解點線圖至今仍非常重要的原因吧。

圖一|點線圖是昆蟲形態分類學中不可或缺的角色
圖為筆者 2015 年所發表的大林櫛角菊虎(Laemoglyptus taihorinensis Wittmer)形態與交配行為描述論文中所繪製的點線圖,左起而由上至下分別為大林櫛角菊虎雌上雄下的交配行為、雄蟲生殖器的腹面與背面、雌蟲最末節腹板、雄蟲與雌蟲的頭部構造。(Hsiao et al., 2015)

昆蟲學與顯微鏡觀察交織而成的昆蟲點線圖

追溯人們對於大自然觀察與描繪紀錄的起源,那恐怕與人類自身歷史不相上下,然而就昆蟲學而言,由於大多數物種的體型嬌小且結構細緻,在顯微鏡發明並普及以前,描繪的對象大多為體型較大的蝶蛾和甲蟲,這些畫作也常帶有藝術氣息,例如文藝復興時期義大利波隆那大學自然史教授阿爾德羅萬迪(Ulisse Aldrovandi)所留下的 De animalibus insectis libri VII 一書中,便有不少看起來相當有藝術感的昆蟲插畫。而時至 17 世紀,顯微鏡開始走入科學家的世界,義大利科學家伽利略(Galileo Galilei)便已透過顯微鏡觀察並描述昆蟲的複眼。在這個沒有顯微攝影技術的時代,為了清晰表達觀察到的特殊結構和特徵,寫實和精細的工筆點線圖便因應而生,集大成者便是於 1665 年出版《微物圖誌》(Micrographia)的虎克(Robert Hooke),他透過顯微鏡觀察並繪製了精細的蝨子、跳蚤和蚊蚋構造圖。自此之後,點線圖與昆蟲學研究相依相存,有些學者和研究機構甚至會聘請專業的繪圖師以繪製他們的研究成果。而除了直接透過肉眼觀察後進行繪製,後來也發明繪圖臂,這是一個可外接在解剖顯微鏡上的裝置,使左眼看見紙筆,右眼看見標本,兩眼的影像重合後,便能以等比例描繪出顯微鏡下的影像。另外也可利用螢幕和描圖紙來畫出照片中的輪廓。於是,點線圖與昆蟲學交織的歷史就這樣持續到 21 世紀才逐漸被取代。


照片 VS 昆蟲點線圖:昆蟲分類學與古昆蟲學

隨著 21 世紀顯微攝影技術與數位拍照設備的革新與普及,不僅昆蟲學家能夠拍攝細微形態結構、甚至是活細胞影像,大眾也能利用數位相機記錄下高畫質的昆蟲身影,也因此點線圖的應用漸漸不如以往。然而在昆蟲學仍有兩個領域大量地使用點線圖技術,那便是「昆蟲分類學」(Insect Taxonomy)和「古昆蟲學 」(Palaeoentomology),究竟點線圖在這兩個領域有何重要性和應用呢?

生物分類學的研究目標包含了闡明生物類群間的差異程度,進行物種鑑定和新種描述,以及探討類群間的親緣關係和演化歷程。而在昆蟲分類學中,由於昆蟲的體型往往十分嬌小,因此清楚地描繪出關鍵性的形態構造差異,以達「有圖有真相」和「讓你明白我的明白」,就是非常重要的事。不難想像在顯微攝影技術誕生和普及前,點線圖幾乎是昆蟲分類學家的必備技能,那為何時至今日點線圖仍舊常見於昆蟲分類研究論文呢?


關鍵性特徵才是重點!

答案是點線圖可強調出重要關鍵性特徵。雖然影像拍攝可捕捉大量的觀察主體,例如全身背面照、頭部特寫、足部結構,但是由於是一次拍下完整的構造,例如整段觸角、整個前胸背板或整片腹板,因此當作者想強調像是第二節觸角上的突起、前胸背板後緣的凹槽或腹板最末節中央的圓形毛簇時,這樣完整部位的照片便會在視覺上稀釋掉重點特徵,而不像點線圖可以直接強調作者想表達的關鍵性差異。


圖二|複式顯微拍攝的相片 vs 點線圖
圖為筆者 2021 年所發表描述的澳洲新種甲蟲「火焰鳥賓布菈赤翅蟲」(Binburrum moltres)論文中的雄蟲生殖器點線圖,左起分別為生殖器背面的顯微相片、生殖器背面與側面的點線圖。(Hsiao & Pollock, 2021)

另外,利用複式顯微鏡拍攝的相片往往過於平面而缺乏立體感,也就是說我們沒辦法識別該結構位於前端或後面,這時若能搭配上點線圖並加以說明,便能清晰地幫助讀者辨別方位(圖二)。……【更多內容請閱讀科學月刊第671期】