ВВЕДЕНИЕ 4
ГЛАВА 1. КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА АЛТАЙСКОЙ ГОРНОЙ СТРАНЫ 8
ГЛАВА 2. СОВРЕМЕННОЕ РАЙОНИРОВАНИЕ АЛТАЙСКОЙ ГОРНОЙ СТРАНЫ 12
ГЛАВА 3. БАЗЫ ДАННЫХ В БИОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЯХ .... 20
3.1. Классификация БД по модели данных 20
3.2. Отличия баз данных от электронных таблиц и СУБД 21
3.3. Биологические базы данных 24
ГЛАВА 4. БАЗЫ ДАННЫХ ПО БИОРАЗНООБРАЗИЮ, РАЗРАБОТАННЫЕ В АЛТГУ 26
ГЛАВА 5. ГЛОБАЛЬНЫЙ ИНФОРМАЦИОННЫЙ ФОНД ПО
БИОРАЗНООБРАЗИЮ (GBIF) 30
ГЛАВА 6. РАЗВИТИЕ СЕТЕВОГО ПРОЕКТА «ФЛОРА АЛТАЯ» В
ПАРТНЕРСТВЕ С GBIF 37
ГЛАВА 7. ОРГАНИЗАЦИЯ ЛЕТНЕЙ ПОЛЕВОЙ ПРАКТИКИ С
ПРИМЕНЕНИЕМ МЕТОДОВ ИНФОРМАТИКИ БИОРАЗНООБРАЗИЯ .... 48
ВЫВОДЫ 56
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 57
ЭЛЕКТРОННЫЕ РЕСУРСЫ 60
ПРИЛОЖЕНИЯ 62
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, несмотря на возможность внедрения информационных технологий в свою работу.
Одним из показателей активной работы университета, края, а так же 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 (первый 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.
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. Составить краткую характеристику АГС и дать аннотацию проекту «Флора Алтая».
2. Выполнить ботанико-географическое районирование АГС в современных ГИС-стандартах.
3. Изучить открытые БД по биоразнообразию территории АГС.
4. Овладеть методикой ГИС-технологий, используемых на портале GBIF и на портале iNaruralist.
5. Разработать методические рекомендации для исследовательского процесса накопления оцифрованных геопространственных данных о фито-разнообразии АГС и непрерывной интеграции их в GBIF.
6. Запустить онлайн-проекты в iNaturalist и создать иллюстрированные атласы фиторазнообразия БУП «Чемал» и «Голубой утес».
7. Разработать практические рекомендации по работе с iNaturalist для цифровизации содержания программ летней полевой практики.
8. Подготовить таблицы c этикеточными сведениями Гербария ALTB для последующей интеграцией в GBIF.
9. Обобщить полученные сведения и сделать необходимые выводы.
Ожидаемые результаты. Интеграция более чем 15 000 гербарных образцов в период с марта 2018 по февраль 2020 года в глобальную информационную систему (GBIF). Создание новых географических координат на основе этикеточных данных с последующим увеличением общего количества данных с координатами, примерно, на 10-15%.
Практическая значимость работы состоит в том, что интеграция данных с гербарных листов в глобальную информацию базу данных 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 ecoregion research» (http://bit.icc.ru/theses.pdf);
2. VI региональная молодежная конференция «Мой выбор - наука!», 17-27 апреля 2019 г.;
3. VII региональная молодежная конференция «Мой выбор - наука!», 20-24 апреля 2020 г. (получен диплом I степени за лучший доклад).
Подготовлены статьи с участием автора автора «Rare and endemic plants of the Altai Mountain Country (biodiversity informatics methods in forming of the online Red Data Book)» и « Современное состояние и перспективы развития цифровой коллекции «Виртуальный Гербарий ALTB». Две базы данных (Лекарственные виды растений Алтайской горной страны, 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 occurrence dataset (https://doi.org/10.15468/y6xmme) Virtual Herbarium ALTB (South-Siberian Botanical Garden). Version 1.30. Altai State University, где автор работы является соразработчиком.
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 переведено 150 этикеток. Выполнено 3 108 новых геопривязок для этикеток Гербария ALTB и 340 наблюдений на портале iNaturalist, на основе которых созданы виртуальные атласы по флоре БУП «Чемал» и «Голубой утес. Разработаны практические рекомендации по организации летней полевой практики, в том числе разработаны авторские пособия по работе с порталами GBIF и iNaturalist.
Результаты исследования могут быть полезны при составлении конспектов, определителей для территории АГС. Кроме того, представленные в работе материалы использованы для датасетов GBIF «Red Book of Altai Mountain Country (plants)» и «Red List of Altai Mountain Country (plants)» (Ваганов и др., 2020) и будут полезны для организации природоохранных мероприятий по сохранению исчезающих видов семейства.
1. Усовершенствована методика картирования АГС современными открытыми ГИС стандартами, получены точные границы 19 ботанико-географических районов (полигонов) АГС в формате GeoJSON.
2. Подготовлены оригинальные таблицы по 20 терминам Darwin Core по данным гербария ALTB, инсталлирован специализированный узел IPT (Integrated Publishing Toolkit) GBIF для АлтГУ.
3. Получены практические навыки работы в GBIF и спецификации Darwin Core на трех научных семинарах, организованных при поддержке "ForBio"в России и на портале iNaturalist.
4. Запущены онлайн-проекты и созданы иллюстрированные атласы фиторазнообразия БУП «Чемал» и «Голубой утес» (интегрированы 340 наблюдений).
5. Интегрировано в период с марта 2018 года по февраль 2020 года 17 350 записей (Occurence Data) об отдельных находках из гербарного фонда ALTB в GBIF.
6. Выполнено 3 108 новых геопривязок для этикеток Гербария
ALTB (новые географические сведения о точном распространении растений, в том числе по территории АГС).
7. Разработаны практические рекомендации по работе с iNaturalist для цифровизации образовательного процесса летней полевой практики по ботанике.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
