База данных палеоэкологии Neotoma - Neotoma Paleoecology Database

В База данных палеоэкологии Neotoma (Neotoma) - это открытый международный ресурс данных, который хранит и разделяет различные виды ископаемое, палеоэкологический, и палеоэкологический данные.[1] Neotoma специализируется на хранении данных об окаменелостях во временных масштабах, охватывающих от последних нескольких десятилетий до последних нескольких миллионов лет. Neotoma организована и возглавляется учеными и повышает согласованность данных благодаря кураторству сообщества экспертами. Неотома данные открыты для всех и доступны любому, у кого есть подключение к Интернету.

Данные Neotoma используются учеными и учителями (особенно палеоэкологами, биогеографами и археологами) для изучения реакции видов и экосистем на прошлые изменения окружающей среды и растущую деятельность человека. Палеоклиматологи используют данные Neotoma для восстановления климата прошлого.[2] Примеры рассматриваемых вопросов исследования включают: 1) Насколько чувствительны экосистемы к прошлым изменениям климата.[3] 2) Почему после окончания последнего ледникового периода темпы расширения ареала деревьев были такими быстрыми, учитывая, что расстояния распространения семян деревьев обычно такие короткие (Парадокс Рида )? 3) Где и когда люди начали преобразовывать экосистемы?[4] 4) Каковы были причины и последствия повсеместного вымирания крупных животных за последние 50 000 лет?[5][6] 5) Какие экосистемы характеризуются резким переходом между альтернативными стабильными состояниями и что вызывает эти резкие изменения?[7] 6) Какое влияние на ресурсы пресной воды и водные экосистемы оказало землепользование и деятельность человека за последние несколько десятилетий?[8][9] 

Типы данных и объем данных

Виды и таксоны, хранящиеся в Neotoma, представляют широкий спектр наземных и водных организмов: растения (пыльца и более крупные окаменелости), млекопитающих и других позвоночных, насекомых и других беспозвоночных, диатомеи, остракоды, и семенниковые амебы. Neotoma также хранит оценки возраста, предоставленные радиометрическое датирование (например. радиоуглерод, свинец-210) и оценки возраста, полученные на основе статистических моделей возраста как функции глубины в толще отложений. Модель данных Neotoma расширяется для других типов палеоэкологических и палеоэкологических переменных.

Объем данных в Neotoma быстро растет, как и объемы данных в других палеонтологических и современных базах данных.[10] По состоянию на май 2020 года Neotoma провела 7 миллионов индивидуальных наблюдений из более чем 38700 наборов данных, 18600 сайтов, 7000 научных статей, 6000 авторов и 100 стран. [1]. Для сравнения: 8 ноября 2017 года Neotoma провела 3,8 миллиона наблюдений из 17 275 наборов данных и 9 269 сайтов.[11]

История

Интеллектуальные основы Neotoma восходят к усилиям ранних палеонтологов и палеоэкологов в первой половине 20-го века по объединению многих отдельных записей в более крупные сопоставленные синтезы.[12] Как писал фон Пост, палеоэкологи должны «мыслить горизонтально, работать вертикально»,[13] то есть мыслить во времени и пространстве, чтобы понять процессы, управляющие постоянно меняющимся распределением видов, ассоциациями между видами и разнообразием жизни.

Эти усилия активизировались в 1970-х и 1980-х годах, когда несколько научных групп начали собирать базы данных о распределении окаменелостей для изучения пространственного распределения видов в пространстве и времени и влияния прошлых изменений окружающей среды на это распределение. Эти усилия были подкреплены прогрессом в вычислительных возможностях и растущей доступностью радиоуглеродных и других радиометрических данных, чтобы обеспечить общие временные рамки для всех окаменелостей. Большая часть этой работы была сосредоточена на экологических изменениях, сопровождающих ледниково-межледниковые циклы Четвертичный. Эти базы данных использовались как палеоклиматологами, чтобы сделать выводы о климате в прошлом, которые можно было использовать для тестирования палеоклиматических симуляций моделей земных систем,[14] и палеоэкологами, интересующимися, как эти изменения окружающей среды определяли прошлую динамику сообществ.[15][16] Например, Маргарет Дэвис продемонстрировала, что виды деревьев испытали большие сдвиги ареала с изменениями климата в конце последнего ледникового периода, и эти виды реагировали индивидуально.[17] В результате многие прошлые сообщества былинет аналога, т.е. их смеси видов не имеют близких аналогов в современных сообществах. Некоторые записи и составляющие базы данных в Neotoma уходят глубже в Кайнозойский.

Параллельно с этим другие исследовательские группы собирали данные об окаменелостях из архивов отложений с высоким разрешением за последние несколько десятилетий или столетий, чтобы изучить влияние деятельности человека на сообщества и экосистемы. Примеры включают воздействие кислотных дождей на экосистемы в 1980-х годах,[18] или эвтрофикация многих озерных экосистем из-за увеличения стока питательных веществ в озера и ручьи.[19][20]  

Многие из этих начальных усилий по сбору данных были предприняты отдельными пионерами (например, Маргарет Дэвис, Том Уэбб, Расс Грэм, Бьорн Берглунд, Жак-Луи Больё) или небольшими исследовательскими группами. По мере развития этих усилий и увеличения объема данных объем и сложность палеоэкологических данных теперь выходит за рамки возможностей любого отдельного эксперта управлять или курировать. В то же время многие более мелкие палеонтологические и палеоэкологические базы данных оказались не в состоянии идти в ногу с текущими достижениями в области информатики или перестали работать из-за прекращения финансирования или ухода ведущих исследователей на пенсию или их ухода.

Следовательно, в областях палеоэкологии и палеонтологии были разработаны модели управления данными, основанные на кураторстве сообщества, в которых ресурсы данных, такие как Neotoma, управляются сообществами ученых, работающих вместе, чтобы курировать и делиться своими данными.[11] Neotoma следует модели централизованной информатики, но распределенного научного управления, и ее лучше всего рассматривать как коалицию составляющих баз данных, которые имеют общий набор ресурсов базы данных и программного обеспечения, сохраняя при этом отдельные права на управление и контроль данных в доменах своих Data Stewards. экспертиза. Например, Европейская база данных пыльцы использует модель данных Neotoma и программные сервисы, но управляется собственным советом и сообществом экспертов по управлению данными.

Neotoma тесно сотрудничает с База данных палеобиологии, который имеет аналогичную интеллектуальную историю, но сосредоточен на всей истории жизни в масштабах от миллионов до сотен миллионов лет. Вместе Neotoma и база данных палеобиологии помогли запустить Консорциум EarthLife, некоммерческая зонтичная организация, поддерживающая простой и бесплатный обмен палеоэкологическими и палеобиологическими данными.

Курирование данных и управление

Neotoma использует модель распределенного курирования и управления данными. В этой модели данные Neotoma курируются и управляются сообществом распорядителей данных, организованных в составные базы данных.[11][12] Эти составляющие базы данных могут быть организованы по региону, времени или таксономической группе. Например, FAUNMAP - это составная база данных в Neotoma, которая управляет записями четвертичных ископаемых позвоночных в Северной Америке, в то время как MioMap в первую очередь делает упор на записи миоценовых позвоночных.[21] Что касается данных о пыльце, то составляющие базы данных организованы географически и включают Европейскую базу данных по пыльце,[22][23] База данных пыльцы Северной Америки и База данных пыльцы Латинской Америки.[24] Другие основные составляющие базы данных включают базу данных Testate Amoebae,[25] Международная база данных по остракодам и Объединение данных по палеоэкологии диатомовых водорослей. Все данные в Neotoma загружаются и обрабатываются Управляющими данными, связанными с одной или несколькими Составляющими базами данных. Эта модель распределенного курирования сообщества необходима для обеспечения качества и согласованности данных.

Neotoma возглавляется Советом лидеров Neotoma (NLC), состоящим из 14 избранных членов совета, из которых 2 места зарезервированы для начинающих ученых (Устав ). Выборы проводятся ежегодно, примерно одна треть НЛК избирается каждый цикл.

Neotoma - рекомендуемый центр данных для Отдел наук о Земле Национального научного фонда, Прошлые глобальные изменения, а Американская четвертичная ассоциация. Neotoma является членом Мировая система данных МСНС и зарегистрирован в COPDESS реестр источников научных данных, придерживающихся принципов FAIR (Findable, Accessible, Interoperable, Reproducible). Neotoma поддерживается несколькими источниками, включая Национальный фонд науки и Бельмонт Форум.

Использование данных и доступ

Использование данных в Neotoma регулируется лицензией Creative Commons NC-BY, которая разрешает неограниченное использование, если источники данных должным образом указаны и цитируются (Политика использования данных Neotoma ). Правильное полное цитирование данных в Neotoma происходит на трех уровнях: сама Neotoma, управляющая (ые) база данных (ы) и первоначальные авторы.

Данные можно получить из Neotoma несколькими способами. Neotoma Explorer - это интерфейс на основе карт, предназначенный для быстрого поиска и исследования данных с первого прохода. Explorer хорошо подходит для исследователей, заинтересованных в быстром поиске и просмотре данных, а также для исследований, проводимых учителями и учащимися средних школ и колледжей. Обучающие упражнения с использованием Neotoma Explorer были подготовлены и размещены Научно-образовательным исследовательским центром (SERC ) в Карлтон-колледже. Пакет R (неотома ) поддерживает экспорт данных из Neotoma в программную среду R.[26] Программные интерфейсы приложений (API) поддерживать доступ к данным Neotoma сторонних разработчиков программного обеспечения. Ресурсы, использующие данные Neotoma, включают Страна эстакады приложение для путешественников и Глобальный проект пыльцы.

Рекомендации

  1. ^ Уильямс, Дж. В .; Блуа, Дж .; Геринг, С. Дж .; Grimm, E.C .; Smith, A.J .; Ухен, М. Д. (декабрь 2019 г.). «База данных по палеоэкологии Neotoma и Консорциум EarthLife: Создание ресурсов данных сообщества для мобилизации темных, длиннохвостых записей прошлой динамики биоразнообразия». АГУФМ. 2019: B53O – 2614. Bibcode:2019AGUFM.B53O2614W.
  2. ^ Кауфман, Даррелл; Маккей, Николас; Рутсон, Коди; Эрб, Майкл; Дэвис, Бэзил; Хейри, Оливер; Жаккар, Сэмюэл; Тирни, Джессика; Датвайлер, Кристоф; Аксфорд, Ярроу; Брюссель, Томас (декабрь 2020 г.). «Глобальная база данных палеотемпературных записей голоцена». Научные данные. 7 (1): 115. Дои:10.1038 / s41597-020-0445-3. ISSN  2052-4463. ЧВК  7156486. PMID  32286335.
  3. ^ Нолан, Коннор; Типтон, Джон; Бут, Роберт К; Hooten, Mevin B; Джексон, Стивен Т. (август 2019 г.). «Сравнение и улучшение методов восстановления глубины водного зеркала торфяников по раковинным амебам». Голоцен. 29 (8): 1350–1361. Дои:10.1177/0959683619846969. ISSN  0959-6836.
  4. ^ Каплан, Джед О .; Крамхардт, Кристен М .; Гайяр, Мари-Жозе; Сугита, Шинья; Трондман, Анна-Кари; Файф, Ральф; Маркер, Лоран; Mazier, Флоренция; Нильсен, Энн Биргитте (декабрь 2017 г.). «Ограничение истории обезлесения в Европе: оценка исторических сценариев землепользования с реконструкциями почвенного покрова на основе пыльцы». Земельные участки. 6 (4): 91. Дои:10.3390 / земля6040091.
  5. ^ Барноски, Энтони Д .; Koch, Paul L .; Feranec, Robert S .; Wing, Scott L .; Шабель, Алан Б. (2004-10-01). «Оценка причин позднего плейстоцена вымирания на континентах». Наука. 306 (5693): 70–75. Дои:10.1126 / science.1101476. ISSN  0036-8075. PMID  15459379. S2CID  36156087.
  6. ^ Emery-Wetherell, Meaghan M .; McHorse, Brianna K .; Дэвис, Эдвард Берд (ноябрь 2017 г.). «Подробный пространственный анализ проливает новый свет на вымирание мегафауны плейстоцена в Северной Америке». Палеобиология. 43 (4): 642–655. Дои:10.1017 / pab.2017.15. ISSN  0094-8373.
  7. ^ Lenton, T. M .; Held, H .; Kriegler, E .; Hall, J. W .; Lucht, W .; Rahmstorf, S .; Шелльнхубер, Х. Дж. (07.02.2008). «Опрокидывающие элементы в климатической системе Земли». Труды Национальной академии наук. 105 (6): 1786–1793. Дои:10.1073 / pnas.0705414105. ISSN  0027-8424. ЧВК  2538841. PMID  18258748.
  8. ^ Смол, Джон П. (2010). «Сила прошлого: использование отложений для отслеживания воздействия множества факторов стресса на экосистемы озер». Пресноводная биология. 55 (s1): 43–59. Дои:10.1111 / j.1365-2427.2009.02373.x. ISSN  1365-2427.
  9. ^ Ларок-Тоблер, Изабель (2016). "От редакции: Использование палеолимнологии для восстановления и управления озерами". Границы экологии и эволюции. 4. Дои:10.3389 / fevo.2016.00103. ISSN  2296-701X.
  10. ^ Фарли, Скотт С .; Доусон, Андрия; Геринг, Саймон Дж .; Уильямс, Джон В. (2018-08-01). «Положение экологии как науки о больших данных: современные достижения, проблемы и решения». Бионаука. 68 (8): 563–576. Дои:10.1093 / biosci / biy068. ISSN  0006-3568.
  11. ^ а б c Уильямс, Джон В; Кауфман, доктор философии; Ньютон, А; фон Гунтен, Л. (ноябрь 2018 г.). «Создание открытых данных: распорядители данных и ресурсы данных, курируемые сообществом». Журнал прошлых глобальных изменений. 26 (2): 50–51. Дои:10.22498 / стр.26.2.50.
  12. ^ а б Гримм, Эрик С; Blois, Jl; Гизеке, Т; Грэм, Rw; Смит, Эйджей; Уильямс, Jw (ноябрь 2018 г.). «Составляющие базы данных и распорядители данных в базе данных палеоэкологии Neotoma: история, развитие и новые направления». Журнал прошлых глобальных изменений. 26 (2): 64–65. Дои:10.22498 / стр.26.2.64.
  13. ^ Эдвардс, Кевин Дж .; Файф, Ральф М .; Джексон, Стивен Т. (07.02.2017). «Первые 100 лет анализа пыльцы». Природа Растения. 3 (2): 1–4. Дои:10.1038 / nplants.2017.1. HDL:2164/9078. ISSN  2055-0278. S2CID  27399118.
  14. ^ Члены, Cohmap (1988-08-26). «Климатические изменения за последние 18 000 лет: наблюдения и моделирование». Наука. 241 (4869): 1043–1052. Дои:10.1126 / science.241.4869.1043. ISSN  0036-8075. PMID  17747487.
  15. ^ Грэм, Рассел В .; Lundelius, Ernest L .; Грэм, Мэри Энн; Schroeder, Erich K .; Туми, Рикард С .; Андерсон, Элейн; Барноски, Энтони Д .; Бернс, Джеймс А .; Черчер, Чарльз С .; Грейсон, Дональд К .; Гатри, Р. Дейл (1996-06-14). "Пространственная реакция млекопитающих на позднечетвертичные колебания окружающей среды". Наука. 272 (5268): 1601–1606. Дои:10.1126 / science.272.5268.1601. ISSN  0036-8075. PMID  8662471. S2CID  28738669.
  16. ^ Уэбб III, Томпсон; Бартлейн, Патрик Дж .; Харрисон, Сэнди П .; Андерсон, Кэтрин Х. (1993). «Растительность, уровень озер и климат в восточной части Северной Америки за последние 18 000 лет». Глобальный климат после последнего ледникового максимума. под редакцией Райта Х. Э., Куцбаха Дж. Э., Уэбба Т., Руддимана В. Ф., Стрит-Перрот Ф. А. и Бартлейна П. Дж. Университета Миннесоты. С. 415–467. ISBN  978-0816621453.
  17. ^ Дэвис, М. Б. (1976). «Плейстоценовая биогеография лиственных лесов умеренного пояса». Науки о Земле и Человек. 13: 13–26.
  18. ^ Уайтхед, Дональд Р .; Чарльз, Дональд Ф .; Гольдштейн, Роберт А. (1990-01-01). «Проект PIRLA (Палеоэкологическое исследование недавнего подкисления озера): введение в синтез проекта». Журнал палеолимнологии. 3 (3): 187–194. Дои:10.1007 / BF00219458. ISSN  1573-0417. S2CID  129480215.
  19. ^ Дэвидсон, Томас А .; Джеппесен, Эрик (1 марта 2013 г.). «Роль палеолимнологии в оценке эвтрофикации и ее воздействия на озера». Журнал палеолимнологии. 49 (3): 391–410. Дои:10.1007 / s10933-012-9651-0. ISSN  1573-0417. S2CID  128574128.
  20. ^ Рамстак, Джой М; Фриц, Шерилин С; Энгстром, Дэниел Р. (2004-04-01). «Тенденции качества воды в озерах Миннесоты в двадцатом веке по сравнению с изменчивостью до заселения». Канадский журнал рыболовства и водных наук. 61 (4): 561–576. Дои:10.1139 / f04-015. ISSN  0706-652X.
  21. ^ Карраско, Марк; Барноски, Энтони; Краатц, Брайан; Дэвис, Эдвард (2007-12-01). «Проект картирования MammaL миоцена (Miomap): онлайн-база данных по ископаемым млекопитающим от арикарии до гемфиллов». Бюллетень Музея естественной истории Карнеги. 39: 183–188. Дои:10.2992 / 0145-9058 (2007) 39 [183: TMMMPM] 2.0.CO; 2.
  22. ^ Гизеке, Томас; de Beaulieu, JL; Лейде-Барбье, М. (август 2016 г.). «Европейская база данных пыльцы: исследовательский инструмент и сообщество». Журнал прошлых глобальных изменений. 24 (1): 48. Дои:10.22498 / стр.24.1.48. ISSN  2411-605X.
  23. ^ Файф, Ральф М .; де Больё, Жак-Луи; Бинни, Хизер; Брэдшоу, Ричард Х. В .; Брюэр, Саймон; Ле Флао, Анна; Финзингер, Уолтер; Гайяр, Мари-Жозе; Гизеке, Томас; Хиль-Ромера, Грасиела; Гримм, Эрик К. (2009-09-01). «Европейская база данных пыльцы: прошлые усилия и текущая деятельность». История растительности и археоботаника. 18 (5): 417–424. Дои:10.1007 / s00334-009-0215-9. ISSN  1617-6278.
  24. ^ Flantua, Suzette G.A .; Хугиемстра, Генри; Гримм, Эрик С .; Белинг, Германн; Буш, Марк Б .; Гонсалес-Аранго, Каталина; Гослинг, Уильям Д .; Ледрю, Мари-Пьер; Лозано-Гарсия, Сокорро; Мальдонадо, Антонио; Прието, Альдо Р. (01.12.2015). "Обновленная подборка веб-сайта базы данных пыльцы Латинской Америки". Обзор палеоботаники и палинологии. 223: 104–115. Дои:10.1016 / j.revpalbo.2015.09.008. ISSN  0034-6667.
  25. ^ Эймсбери, Мэтью Дж .; Бут, Роберт К .; Роланд, Томас П .; Банбери, Джоан; Клиффорд, Майкл Дж .; Чарман, Дэн Дж .; Эллиот, Сюзанна; Финкельштейн, Сара; Гарно, Мишель; Хьюз, Пол Д. М .; Ламар, Александр (2018-12-01). «На пути к голарктическому синтезу экологии торфяных раковинных амеб: разработка новой палеогидрологической функции переноса в континентальном масштабе для Северной Америки и сравнение с европейскими данными». Четвертичные научные обзоры. 201: 483–500. Дои:10.1016 / j.quascirev.2018.10.034. ISSN  0277-3791.
  26. ^ Геринг, Саймон; Доусон, Андрия; Симпсон, Гэвин; Рам, Картик; Грэм, Расс; Гримм, Эрик; Уильямс, Джон (09.03.2015). "Neotoma: программный интерфейс к палеоэкологической базе данных Neotoma". Открытый четвертичный. 1 (1): Ст. 2. Дои:10.5334 / oq.ab. ISSN  2055–298X.

внешняя ссылка