Цифровые записи о растениях и животных меняют методы научных исследований

За кулисами музеев естественной истории скрывается целый мир, который большинство людей никогда не видит. В музейных коллекциях хранятся миллионы и миллионы костей динозавров, законсервированных акул, высушенных листьев и любых других частей природного мира — гораздо больше, чем можно выставить на обозрение. Эти образцы используются учёными в исследованиях, цель которых — понять, как развивались различные формы жизни и как их можно защитить. Новое исследование в PLOS ONE изучает, как учёные используют цифровые записи об этих образцах.

При оцифровке информация о том, что представляет собой каждый музейный образец и откуда он родом, попадает в репозиторий, называемый базой данных о биоразнообразии. В этих базах данные об отдельных организмах, целых популяциях и экосистемах теперь находятся в свободном доступе. Учёные начинают исследовать сотни лет информации об организмах и экосистемах, просто выходя в интернет. «Это интересное время для данных о биоразнообразии и научных данных в целом, — говорит Джоан Деймероу, постдокторант Филдовского музея и первый автор статьи. — Эта область растёт, и люди всё больше осознают важность свободного доступа к данным».

Имея в распоряжении десятилетия данных о виде животных или растений, учёные могут отследить изменения во времени и рассказать историю вида. Группа исследователей под руководством учёных Филдовского музея, Флоридского музея естественной истории и Университета Наварры решила выяснить, как именно учёные используют эти обширные библиотеки для изучения животных, экосистем и других тем. «За последние 10 лет мировые институты приложили огромные усилия для оцифровки данных, накопленных за десятилетия, — говорит Рюдигер Билер, куратор отдела беспозвоночных Филдовского музея. — Хотя одна раковина или насекомое в коллекции могут ничего не рассказать, эти библиотеки данных создают новые возможности для изучения того, что происходит с популяциями животных с течением времени».

Используя ключевые слова, указывающие на использование базы данных о биоразнообразии, исследователи изучили полные тексты сотен опубликованных статей. «Мы хотели подробно изучить конкретные детали в тексте, включая то, как люди цитируют базы данных, как учитывают ошибки в данных и какие темы изучают», — говорит ведущий автор Деймероу. «Мы обнаружили, что на данном этапе нет эффективного или автоматизированного способа отсортировать тексты сотен статей — пришлось делать это вручную».

Исследователи смогли увидеть, какие цифровые записи используются чаще всего. Среди всех групп организмов базы данных о биоразнообразии чаще всего используются для изучения растений. Растения — широкая и разнообразная группа, поэтому для их классификации и изучения их популяций может требоваться гораздо больше исследований и публикаций.

С другой стороны, исследователи обнаружили, что не так много учёных публикуют статьи, используя данные о насекомых. Значительно меньшая доля образцов насекомых была оцифрована по сравнению с растениями и позвоночными. Возможно, это связано с их малыми размерами и огромным количеством в музейных коллекциях — их часто накалывают на булавки или хранят тысячами в банках со спиртом, что делает пугающей задачу преобразования физической этикетки каждого отдельного образца в цифровую запись для поиска в базе данных. Состояние популяций насекомых может быть индикатором здоровья экосистемы, поэтому оцифровка и анализ данных о насекомых важны для экологических исследований и исследований в области охраны природы. «Мне было интересно подтвердить, что у позвоночных в сети больше записей, чем у беспозвоночных, — говорит Петра Сирвальд, ассоциированный куратор отдела насекомых, паукообразных и многоножек Филдовского музея и один из авторов статьи. — Поскольку это показало, что нам ещё далеко до завершения оцифровки беспозвоночных, это возродило мой энтузиазм в оцифровке образцов насекомых».

Деймероу и её коллеги обнаружили, что учёные чаще всего используют базы данных о биоразнообразии, чтобы выяснить, где встречаются различные виды, сколько видов присутствует в регионе и как организмы связаны друг с другом. Такая информация помогает учёным отслеживать популяции видов, модели миграции и распространение болезней — что критически важно для исследований в области охраны природы и общественного здоровья. Например, учёные могут увидеть, отступают ли животные, обычно обитающие в холодных регионах, дальше на север из-за изменения климата.

По мере того как механизмы точной записи и изучения информации совершенствуются и стандартизируются, способность строить гипотезы и прогнозы о том, что произошло или произойдёт с популяциями животных и растений, станет ещё более мощной.

«Учитывая текущую утрату биоразнообразия во многих экосистемах, критически важно документировать, где и в каком количестве существуют различные виды в окружающей среде, — говорит Деймероу. — Кризис биоразнообразия делает более насущной необходимость иметь место, где информация об этих экосистемах легко доступна. По мере сокращения популяций видов нам нужны эффективные методы, которые помогут сосредоточить усилия и ресурсы на их сохранении».