Database Neotoma Палеоэкологии (Neotoma) является открытым международным ресурсом данных , который хранит и разделяет несколько видов ископаемых , палеоэкологических и палеогеографии данных. [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. Данные Neotoma 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, чтобы восстановить прошлый климат. [2] Примеры исследуемых вопросов включают: 1) Насколько чувствительны экосистемы к прошлым изменениям климата. [3] 2) Почему темпы расширения ареала деревьев были такими быстрыми после окончания последнего ледникового периода, учитывая, что расстояния распространения семян деревьев обычно такие короткие ( парадокс Рейда )? 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, диатомовые водоросли , остракоды и раковинные амебы . Neotoma также хранит оценки возраста, полученные с помощью радиометрического датирования (например, радиоуглеродный анализ , 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 38 700 наборов данных, 18 600 сайтов, 7 000 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 попыткам ранних палеонтологов и палеоэкологов в первой половине 20-го века собрать множество отдельных записей в более крупные сопоставленные синтезы. [12] Как писал фон Пост, палеоэкологи должны «мыслить горизонтально, работать вертикально» [13], то есть думать во времени и пространстве, чтобы понять процессы, управляющие постоянно меняющимся распределением видов, ассоциациями между видами и разнообразием видов. жизнь.
Эти усилия активизировались в 1970-х и 1980-х годах, когда ряд научных групп начал 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 четвертичного периода . Эти базы данных использовались как палеоклиматологами, чтобы сделать выводы о климате в прошлом, которые могут быть использованы для проверки палеоклиматических симуляций моделей земных систем [14], так и палеоэкологами, заинтересованными в том, 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 не были « аналогами», т. Е. Их смеси видов не имели близких аналогов в современных сообществах. Некоторые записи и составляющие базы данных в Неотоме уходят глубже в кайнозой .
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 эвтрофикацию многих озерных экосистем из-за увеличения стока питательных веществ в озера и ручьи. [19] [20]
Многие из этих первоначальных 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 роста 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 курировании сообществом, в которых ресурсы данных, такие как Neotoma, управляются сообществами ученых, которые вместе собирают и обмениваются своими данными. [11] Neotoma следует модели централизованной информатики, но распределенного научного управления, и ее лучше всего рассматривать как коалицию составляющих баз данных, которые используют общий набор баз данных и программных ресурсов, сохраняя при этом отдельные права на управление и контроль данных в своих распорядителях данных. 'области знаний. Например, Европейская база данных пыльцы использует модель данных Neotoma и программные услуги, но управляется ее собственным советом и сообществом экспертов по обработке данных.
Neotoma тесно сотрудничает с базой данных палеобиологии , которая имеет аналогичную интеллектуальную историю, но сосредоточена на всей истории жизни в масштабах от миллионов до сотен миллионов лет. Вместе Neotoma и база данных палеобиологии помогли запустить Консорциум EarthLife , некоммерческую зонтичную организацию, которая поддерживает простой и бесплатный обмен палеоэкологическими и палеобиологическими данными.
Курирование и управление данными
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 пыльцы, [22] [23] Североамериканскую базу данных пыльцы и Латиноамериканскую базу данных пыльцы. [24] Другие основные составляющие базы данных включают Базу данных Testate Amoebae, [25] Международную базу данных остракодов и Кооператив данных 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 важна для обеспечения качества и согласованности данных.
Neotoma возглавляет Совет лидеров Neotoma (NLC), состоящий из 14 избранных членов совета, из которых 2 места зарезервированы для начинающих ученых ( Устав ). Выборы проводятся ежегодно, примерно одна треть НЖК избирается в каждом цикле.
Neotoma является рекомендованным центром данных для Отдела наук о Земле Национального научного фонда, Past Global Changes и Американской ассоциации четвертичного периода . Neotoma является членом Мировой системы данных ICSU и зарегистрирован в реестре COPDESS для источников научных данных, придерживающихся принципов FAIR (Findable, Accessible, Interoperable, Reproducible). Neotoma поддерживается множеством источников, включая Национальный научный фонд и Belmont Forum .
Использование данных и доступ
Использование данных в Neotoma регулируется лицензией Creative Commons NC-BY, которая разрешает неограниченное использование при условии, что источники данных должным образом указаны и процитированы ( Политика использования данных Neotoma ). Правильное полное цитирование данных в Neotoma происходит на трех уровнях: сама Neotoma, управляющая база данных (и) 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 учениками старших классов и колледжей. Обучающие упражнения с использованием Neotoma Explorer были подготовлены и организованы Научно-образовательным исследовательским центром ( SERC ) в Карлтон-колледже. Пакет R ( neotoma ) поддерживает экспорт данных из Neotoma в программную среду R. [26] Программные интерфейсы приложений (API) поддерживают доступ к данным Neotoma сторонними разработчиками программного обеспечения. Ресурсы, использующие данные Neotoma, включают приложение Flyover Country для путешественников и Global Pollen Project .
Рекомендации
- ^ Уильямс, JW; Блуа, Дж .; Геринг, SJ; Гримм, ЕС; Смит, AJ; Uhen, MD (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 .
- ^ Кауфман, Даррелл; Маккей, Николас; Рутсон, Коди; Эрб, Майкл; Дэвис, Бэзил; Хейри, Оливер; Жаккар, Самуэль; Тирни, Джессика; Датвайлер, Кристоф; Аксфорд, Ярроу; Брюссель, Томас (декабрь 2020 г.). «Глобальная база данных палеотемпературных записей голоцена» . Научные данные . 7 (1): 115. Bibcode : 2020NatSD ... 7..115K . DOI : 10.1038 / s41597-020-0445-3 . ISSN 2052-4463 . PMC 7156486 . PMID 32286335 .
- ^ 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. Bibcode : 2019Holoc..29.1350N . DOI : 10.1177 / 0959683619846969 . ISSN 0959-6836 .
- ^ 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.). «Сдерживание истории обезлесения в Европе: оценка исторических сценариев землепользования с реконструкциями почвенного покрова на основе пыльцы» . Земля . 6 (4): 91. DOI : 10,3390 / land6040091 .
- ^ Барноски, Энтони Д .; Koch, Paul L .; Feranec, Robert S .; Wing, Scott L .; Шабель, Алан Б. (2004-10-01). «Оценка причин позднего плейстоценового вымирания на континентах» . Наука . 306 (5693): 70–75. Bibcode : 2004Sci ... 306 ... 70B . DOI : 10.1126 / science.1101476 . ISSN 0036-8075 . PMID 15459379 . S2CID 36156087 .
- ^ Emery-Wetherell, Meaghan M .; МакХорс, Брианна К .; Дэвис, Эдвард Берд (ноябрь 2017 г.). «Пространственно подробный анализ проливает новый свет на вымирание мегафауны плейстоцена в Северной Америке» . Палеобиология . 43 (4): 642–655. DOI : 10.1017 / pab.2017.15 . ISSN 0094-8373 .
- ^ Лентон, ТМ; Held, H .; Kriegler, E .; Холл, JW; Lucht, W .; Rahmstorf, S .; Schellnhuber, HJ (07 февраля 2008 г.). «Опрокидывающие элементы в климатической системе Земли» . Труды Национальной академии наук . 105 (6): 1786–1793. DOI : 10.1073 / pnas.0705414105 . ISSN 0027-8424 . PMC 2538841 . PMID 18258748 .
- ^ Смол, Джон П. (2010). «Сила прошлого: использование отложений для отслеживания воздействия множества факторов стресса на экосистемы озер». Пресноводная биология . 55 (s1): 43–59. DOI : 10.1111 / j.1365-2427.2009.02373.x . ISSN 1365-2427 .
- ^ Ларок-Тоблер, Изабель (2016). "От редакции: Использование палеолимнологии для восстановления и управления озерами" . Границы экологии и эволюции . 4 . DOI : 10.3389 / fevo.2016.00103 . ISSN 2296-701X .
- ^ 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» . Биология . 68 (8): 563–576. DOI : 10.1093 / Biosci / biy068 . ISSN 0006-3568 .
- ^ а б в 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 «Прошлые глобальные изменения» . 26 (2): 50–51. DOI : 10.22498 / pages.26.2.50 .
- ^ а б Гримм, Эрик С; Blois, Jl; Giesecke, T; Грэм, Ру; Смит, Эйджей; Уильямс, Jw (ноябрь 2018 г.). «Составляющие базы данных и распорядители данных в базе данных палеоэкологии Neotoma: история, рост и новые направления» . Журнал «Прошлые глобальные изменения» . 26 (2): 64–65. DOI : 10.22498 / pages.26.2.64 .
- ^ Эдвардс, Кевин Дж .; Файф, Ральф М .; Джексон, Стивен Т. (07.02.2017). «Первые 100 лет пыльцевого анализа» . Природа Растения . 3 (2): 1–4. DOI : 10.1038 / nplants.2017.1 . ЛВП : 2164/9078 . ISSN 2055-0278 . S2CID 27399118 .
- ^ Члены, Cohmap (1988-08-26). «Климатические изменения за последние 18 000 лет: наблюдения и моделирование» . Наука . 241 (4869): 1043–1052. Bibcode : 1988Sci ... 241.1043M . DOI : 10.1126 / science.241.4869.1043 . ISSN 0036-8075 . PMID 17747487 .
- ^ Грэм, Рассел В .; Lundelius, Ernest L .; Грэм, Мэри Энн; Шредер, Эрих К .; 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. Bibcode : 1996Sci ... 272.1601G . DOI : 10.1126 / science.272.5268.1601 . ISSN 0036-8075 . PMID 8662471 . S2CID 28738669 .
- ^ 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-Перротта Ф. А. и Бартлейна П. Дж. Университета Миннесоты. С. 415–467. ISBN 978-0816621453.
- ^ Дэвис, МБ (1976). «Плейстоценовая биогеография лиственных лесов умеренного пояса». Науки о Земле и человек . 13 : 13–26.
- ^ 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. Bibcode : 1990JPall ... 3..187W . DOI : 10.1007 / BF00219458 . ISSN 1573-0417 . S2CID 129480215 .
- ^ Дэвидсон, Томас А .; Джеппесен, Эрик (01.03.2013). «Роль палеолимнологии в оценке эвтрофикации и ее воздействия на озера». Журнал палеолимнологии . 49 (3): 391–410. Bibcode : 2013JPall..49..391D . DOI : 10.1007 / s10933-012-9651-0 . ISSN 1573-0417 . S2CID 128574128 .
- ^ 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. DOI : 10.1139 / f04-015 . ISSN 0706-652X .
- ^ 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. DOI : 10,2992 / 0145-9058 (2007) 39 [183]: TMMMPM 2.0.CO; 2 .
- ^ Гизеке, Томас; de Beaulieu, JL; Лейде-Барбье, М. (август 2016 г.). «Европейская база данных пыльцы: исследовательский инструмент и сообщество» . Журнал «Прошлые глобальные изменения» . 24 (1): 48. DOI : 10,22498 / pages.24.1.48 . ISSN 2411-605X .
- ^ Файф, Ральф М .; де Больё, Жак-Луи; Бинни, Хизер; Брэдшоу, Ричард HW; 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. DOI : 10.1007 / s00334-009-0215-9 . ISSN 1617-6278 .
- ^ Flantua, Suzette GA; Хугиемстра, Генри; Гримм, Эрик С .; Белинг, Германн; Буш, Марк Б .; Гонсалес-Аранго, Каталина; Гослинг, Уильям Д .; Ледрю, Мари-Пьер; Лосано-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. DOI : 10.1016 / j.revpalbo.2015.09.008 . ISSN 0034-6667 .
- ^ 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 DM; Ламар, Александр (2018-12-01). «На пути к голарктическому синтезу экологии торфяных раковинных амеб: разработка новой палеогидрологической передаточной функции континентального масштаба для Северной Америки и сравнение с европейскими данными» . Четвертичные научные обзоры . 201 : 483–500. Bibcode : 2018QSRv..201..483A . DOI : 10.1016 / j.quascirev.2018.10.034 . ISSN 0277-3791 .
- ^ 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 .
Внешние ссылки
- База данных палеоэкологии Neotoma