Тема: ГЛОБАЛЬНЫЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ ДЛЯ БОТАНИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ АЛТАЙСКОЙ ГОРНОЙ СТРАНЫ

Биологическое разнообразие является важнейшим компонентом окружающей среды, непосредственно и опосредованно влияющим на состояние глобальных экосистем и климата планеты (Cardinale et al., 2012; Paulsetal., 2013). Осуществление деятельности в рамках изучения и сохранения всего биологического многообразия требует подготовку и проведение мероприятий в соответствие со стандартами и на высшем методологическом уровне.
В 2000 годах в науку внедрили новое направление, обозначенное термином «Информатика биоразнообразия» (Biodiversity informatics). Информатика биоразнообразия включает в себя информационные технологии, которые в свою очередь применяются в различных отраслях и выполняют ряд задач, к примеру, распространение и обеспечение доступности информации посредством сети Интернет. Однако, на сегодняшний день многие научные исследования все еще проводятся исключительно по традиционным методикам, не-смотря на возможность внедрения информационных технологий в свою ра-боту.
Одним из показателей активной работы университета, края, а также страны в области информатики биоразнообразия на уровне современных стандартов является публикация данных о распространении растений на территории Алтайской горной страны (АГС) в Глобальной информационной системе по биоразнообразию (GBIF, URL: http://www.gbif.org). Алтайская горная страна является трансграничным регионом России, Казахстана, Китая и Монголии и изучение такой, разнообразной, в ботаническом плане, территории, как АГС создает потребность в анализе больших данных гербарных фондов.
Верной идентификацией ботанических объектов всегда в ботанике занимались систематики, опираясь в первую очередь на методы наблюдения и сбора живых объектов в природе и на готовый коллекционной материал, т.е. на гербарий. Гербарий является ключевым инструментом при изучении флоры любой территории мира. Все накопленные данные о растениях до XX века хранились на различных бумажных носителях или в карточных каталогах коллекций, на основе этих данных создавались сводки, карты, атласы и прочее. Однако, с развитием и распространением информационных технологий и сети Интернет, сбор и обработка данных о биоразнообразии стали гораздо более детальными и оперативными, появились качественно новые возможности для интеграции, хранения, визуализации и анализа большого объема данных.
Данные о распространении биологических видов, общей картины распространения живого на Земле и ее изменении во времени необходимы для решения задач таких смежных наук, как биогеографии, ботаники, систематики, флористики, а также решения практических задач, таких как охрана природы и управление природными ресурсами. Ярким успешным примером интеграции разрозненных данных о биологическом разнообразии является Глобальная информационная система по биоразнообразию (GBIF), а в области интеграции таксономической информации - Catalogue of Life. В последнее время начинается все более активная публикация российских наборов данных (пер-вый набор был опубликован Зоологическим институтом РАН в 2004 г., doi: 10.15468/c9g3nw). К моменту мая 2020 года в России зарегистрирована 101 организация из России и опубликовано 344 набора данных, а к моменту мая 2022 года из России зарегистрирована уже 124 организации и опубликовано 584 набора данных.
Цель: изучить возможности глобальных информационных систем и мировых стандартов, используемых в информатике биоразнообразия для практической их реализации в ботанических исследованиях Алтайской горной страны.
Задачи:
1. Произвести оценку уровня изученности фиторазнообразия АГС методами цифровых технологий и обобщить специализированные ботанические IT-ресурсы. Выполнить ботанико-географическое районирование АГС в современных ГИС-стандартах.
2. Запустить онлайн-проекты в iNaturalist и создать иллюстрированные атласы фиторазнообразия БУП АлтГУ «Чемал» и БУП АлтГУ «Голубой утес».
3. Разработать методические рекомендации для исследовательского процесса накопления оцифрованных геопространственных данных о фиторазнообразии АГС и непрерывной интеграции их в GBIF.
4. Разработать практические рекомендации по работе с iNaturalist для цифровизации содержания программ летней полевой практики и внеурочной деятельности в школах.
5. Подготовить таблицы c этикеточными сведениями Гербария ALTB для последующей интеграцией в GBIF, совершив перед этим контрольную чистку.
Ожидаемые результаты. Интеграция более 29 000 гербарных образцов в период с марта 2018 по май 2022 года в глобальную информационную систему (GBIF) с предшествующей контрольной очисткой. Создание новых географических координат на основе этикеточных данных с последующим увеличением общего количества данных с координатами на 10-15%.
Практическая значимость работы состоит в том, что интеграция данных с оцифрованных гербарных листов в глобальную информацию базу данных (GBIF) и создание новых точных геопривязоок поспособствует, соответственно, открытости данных для широкого круга лиц и образованию новых точных сведений о распространении растений, в том числе и по территории АГС.
Доклады по теме исследования были представлены на конференциях:
1. Конференция «Информационные технологии в исследовании биоразнообразия» на базе Иркутского научного центра СО РАН, 11-14 сентября 2018 г., г. Иркутск. На основе опубликован тезис доклада «Complex of open access databases of Altai State University for the purposes of the Altai-Sayan ecore-gion research» (http://bit.icc.ru/theses.pdf);
2. VI региональная молодежная конференция «Мой выбор - наука!», 17-27 апреля 2019 г. (г. Барнаул);
3. VII региональная молодежная конференция «Мой выбор - наука!», 20-24 апреля 2020 г. (г. Барнаул) (получен диплом I степени за лучший доклад).
Подготовлены статьи с участием автора «Virtual Herbarium ALTB: collection of vascular plants of the Altai Mountain Country» (Biodiversity Data Journal, 2021, 9: e67616.), «Complex of open access databases of Altai State University for the purposes of the Altai-Sayan ecoregion research» (Abstracts of the conference "Information Technologies in the Research of Biodiversity" (BIT-2018). Irkutsk: ISDCT SB RAS, 2018. pp. 39-41) и «Современное состояние и перспективы развития цифровой коллекции «Виртуальный Гербарий ALTB» (Проблемы ботаники Южной Сибири и Монголии, 2020. - Т. 19, №1: 260-263). Две базы данных («Лекарственные виды растений Алтайской горной страны» и «Редкие и эндемичные виды растений Алтайской горной страны»), где автор работы является так же соразработчиком, прошли официальную регистрацию в Федеральном институте промышленной собственности РФ. Так же, в настоящее время на портале GBIF.orgопубликован датасет Virtual Herbarium ALTB (South-Siberian Botanical Garden). Version 1.30. Altai State University (https://doi.org/10.15468/y6xmme), где автор работы является соразработчиком. Также на портале GBIF опубликованы следующие базы данных, где автор принимал участие как соиполнитель подгтовки данных о биоразнообразии АГС : «Red Book of Altai Mountain Country (plants)», «Medical plants of Altai Mountain Country», «Database «Checklist of lichens of the Altai Territory», «Food plants of Altai Mountain Country».
Личный вклад. Прохождение обучения на двух семинарах «По оцифровке коллекций и публикации данных в GBIF», 2018 г., г. Москва и «Навыки мобилизации данных», 2018 г., б/о на оз. Байкал, перед началом работы. Далее автором работы была разработана анкета для перевода этикеточных данных в электронный формат и лично переведено более 300 этикеток. Выполнено более 4 500 новых геопривязок для этикеток Гербария ALTB и 340 наблюдений на портале iNaturalist, на основе которых созданы виртуальные атласы по флоре БУП «Чемал» и БУП «Голубой утес. Разработаны практические рекомендации по организации летней полевой практики, в том числе разработаны авторские пособия по работе с порталами GBIF и iNaturalist. Произведена контрольная чистка данных главного датасета Virtual Herbarium ALTB (South- Siberian Botanical Garden). Результаты исследования могут быть полезны при составлении конспектов, определителей для территории АГС. Датасеты «Red Book of Altai Mountain Country (plants)» и «Red List of Altai Mountain Country (plants)» (Ваганов и др., 2020) востребованы для организаций природоохранных мероприятий по сохранению редких видов растений
Купить

1. Усовершенствована методика картирования АГС современными открытыми ГИС стандартами, получены точные границы 19 ботанико-географических районов (полигонов) АГС в формате GeoJSON.
2. Опубликованы онлайн-проекты и созданы иллюстрированные атласы фиторазнообразия БУП «Чемал» и БУП «Голубой утес» (интегрированы 340 авторских наблюдений).
3. Разработаны практические рекомендации по работе с порталом GBIF и обработке данных о биоразнообразии в спецификации Darwin Core.
4. Разработаны практические рекомендации по работе с iNaturalist для цифровизации образовательного процесса летней полевой практики по ботанике и организации внеучебной деятельности у школьников.
5. Оформлена оригинальная таблица по 22 терминам Darwin Core по данным гербария ALTB в числе 29757 записей, инсталлирован специализированный узел IPT (Integrated Publishing Toolkit) GBIF для АлтГУ.
6. Произведена контрольная чистка всех данных и интегрировано в период с марта 2018 года по май 2022 года 29 757 записей (Occurence Data) об отдельных находках из гербарного фонда ALTB в GBIF.
7. Выполнено более 4 500 новых геопривязок для этикеток Гербария ALTB (новые географические сведения о точном распространении растений, в том числе по территории АГС).

Купить