科學也可以如此靠近

時機已經成熟!用大數據解決地球生物多樣性問題!

2月
10
2019

2019年2月10日10時 博科園

博科園

佛羅里達自然歷史博物館(Florida Museum of Natural History)的一組科學家發出了一項「行動呼籲」,呼籲利用大數據來解決長期以來有關植物多樣性和進化的問題,並預測植物生命將如何在一個日益由人類主宰的星球上生存。在2019年1月1日發表在《自然植物》(Nature

Plants)上的一篇評論文章中,科學家們敦促同事在他們的研究中利用大量開放獲取的數據資源,並通過填補剩餘的數據缺口來幫助增加這些資源。佛羅里達博物館館長,也是佛羅里達大學生物學系的傑出教授研究作者Doug Soltis說:利用大數據在全球範圍內解決主要的生物多樣性問題具有巨大的實際意義,從保護努力到預測和緩衝氣候變化的影響。

博科園-科學科普:就在十年前,我們現在看到的大數據資源之間的聯繫是不可想像的。利用這些工具和應用的時機已經成熟,不僅適用於植物,而且適用於所有生物群體。幾個世紀以來,自然歷史博物館收集了數十億個標本及其相關數據,其中大部分現在可以在網上找到。遠程傳感器和無人機等新技術使科學家能夠監測植物和動物,並實時傳輸數據。公民科學家通過記錄和報告他們通過數字工具(如iNaturalist)的觀察結果來貢獻生物數據。這些數據資源為科學家和自然資源保護者提供了關於地球上生命的過去、現在和未來的豐富信息。隨著這些資料庫的發展,不僅需要分析而且需要連接大量數據集的計算工具也越來越多。

世界各地的科學家現在可以通過iDigBio等數字資料庫,從數以百萬計的博物館標本中獲取數據,比如這隻紫堇或佛羅里達棗樹。圖片:Florida Museum photo by Jeff Gage

由於資料庫的發展,以前專注於少數物種或單一植物群落的研究現在可以擴展到全球水平,例如存儲DNA序列的GenBank資料庫、佛羅里達大學(University of florida)領導的數字化美國自然歷史館藏的iDigBio資料庫,以及物種位置信息存儲庫——全球生物多樣性信息設施(global diversity Information

Facility)。內華達大學雷諾分校(University of Nevada-Reno)生物系助理教授、聯合首席作者朱莉·艾倫(Julie Allen)說:這些資源對廣泛的使用者來說可能是有價值的,從尋求植物進化和生態學基本見解的科學家,到尋找最需要保護的地區的土地管理者和決策者。如果地球上的植物生命是一個病人,小規模的研究可能會檢查植物等效的感冒瘡或向內生長的趾甲。

利用大數據,科學家可以更清楚地了解全球植物的整體健康狀況,做出及時的診斷,制定正確的治療方案,這樣的計劃是迫切需要的。前佛羅里達博物館博士後研究員、佛羅里達大學博士研究生艾倫說:我們正處於一個令人興奮和恐懼的時代,可以獲得的空前數量的數據與全球生物多樣性面臨的威脅,如棲息地喪失和氣候變化,交織在一起。了解那些塑造我們世界的過程——植物是如何生長的,它們現在在哪裡,為什麼會生長——可以幫助我們了解它們如何應對未來的變化。為什麼跟蹤這些區域和全球變化如此重要?

該研究報告的共同作者、博物館研究員萊恩·福克說:沒有植物我們就無法生存,許多群體在開花植物的陰影下進化。隨著這些植物的傳播和多樣化,螞蟻、甲蟲、蕨類植物和其他生物也在傳播和多樣化。它們是我們今天在地球上看到的生物多樣性的基礎。除了使用和種植植物數據資源,作者希望科學界能夠解決使用生物大數據仍然存在的最困難障礙之一:使資料庫能夠順利地相互協作。這仍然是一個巨大的限制,每個系統中的數據通常以完全不同的方式收集,將這些集成起來以無縫連接是一個重大挑戰。

博科園-科學科普|研究/來自:佛羅里達自然歷史博物館

參考期刊文獻:《Nature Plants》

論文DOI:10.1038/s41477-018-0322-7

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