CC BY
15
Acta Biologica Sibirica, 2019, 5(2), 95-101, do:: https://doi.org/10.14258/abs. v5.i2.5937
RESEARCH ARTICLE
Global data on biodiversity of the Altai mountain country, presented in the world's scientific depositories
A.V. Vaganov1,2, A.I. Shmakov1, P.D. Gudkova1,3
1 Altai State University, Barnaul, Russia 2 Sakhalin Branch of the Botanical Garden-Institute Far East Branch Russian Academy of Science
Yuzhno-Sakhalinsk, Russia 3 Tomsk State University 36 Lenin Prospekt, Tomsk, 634050, Russia E-mail: vaganov [email protected]
The Altai mountain country (AMC) is the highest uplift of North Asia, its biodiversity level is three times richer than Western Siberia. The biodiversity of the AMC territory has been explored for 200 years. At the same time, the greatest number of finds falls on the last 30 years since the beginning of a detailed study of the Altai mountainous country by specialists of the South-Siberian Botanical Garden of AltSU (Barnaul) under the guidance of the Botanical Institute named after. V.L. Komarova (St. Petersburg). In this study, botanical and geographic zoning of the AMC territory was performed with the use of open GIS systems (GeoJSON). A list of 42 world scientific depositories containing the information on animals, plants and fungi findings of AMC placed in the Global Biodiversity Information Facility (GBIF) was obtained. The gained information serves as a basis for systematists-researchers of the AMC territory flora and fauna to search for locations of materials storage in their research objects, as well as familiarity with their digital copy by a remote method. The described algorithm is effective and can be applied for other territories.
Key words: Altai; Altai mountain country (AMC); big data; biodiversity; biosphere; database; flora; fauna; GBIF; GeoJSON; GIS; herbarium; type material; zoological collection
Глобальные данные о биоразнообразии Алтайской горной страны, представленные в мировых научных депозитариях
А.В. Ваганов1,2, А.И. Шмаков1, П.Д. Гудкова1,3
1 Алтайский государственныйуниверсите т пр. Ленина 61, Барнаул, 656049, Россия. 2Сахалинский филиал Ботанического сада-института ДВО РАН ул. А.М. Горького, 25, г. Южно-Сахалинск, 693023, Сахалинская область, Россия. 3Томский государственный университет пр. Ленина 36, Томск, 634050, Россия E-mail: vaganov [email protected]
Алтайская горная страна (АГС) является самым высоким поднятием Северной Азии, уровень её биоразнообразия в три раза богаче Западно-Сибирской равнины. Биоразнообразие АГС исследуется на протяжении 200 лет. При этом, наибольший объем собранного материала по АГС приходится на последние 30 лет с момента начала детального изучения флоры и фауны Алтайской горной страны специалистами Алтайского государственного университета (Барнаул) В данном исследовании произведено ботанико-географическое районирование открытыми ГИС-системами (GeoJSON) территории АГС и выявлен список из 42 мировых научных депозитариев, содержащих информацию о
находках животных, растений и грибов АГС, размещенных в глобальной информационной системе по биоразнообразию GBIF (Global Biodiversity Information Facility). Полученная информация служит основой для систематиков-исследователей флоры и фауны территории АГС для поиска фондов хранения материалов по изучаемым объектам, а также знакомством с их цифровой копией дистанционным способом. Описанный алгоритм является эффективным и может быть применен для других территорий. Ключевые слова: Алтай; Алтайская горная страна (АГС); база данных; биоразнообразие; биосфера; большие данные; гербарий; зоологическая коллекция; ГИС; типовой материал; флора; фауна; GBIF; GeoJSON
Введение
Алтайская горная страна (АГС) среди континентальных горных стран Сибири (и в целом - в Северной и Центральной Азии) одновременно является и высочайшим современным поднятием, и наиболее благоприятным для развития органической жизни пространством в Сибири. За счет того, что здесь сочетаются широтно и меридионально простирающиеся межгорные котловины, хребты, высокогорные плато, районы типичных мелкосопочников и обширные нагорья, рельеф считается исключительно сложным (Kamelin, 1998). Высшие точки АГС - двуглавая Белуха (4506 и 4400м) в Катунском хребте и горный узел Таван-Богдо-Ула (пять священных гор с тремя крупнейшими вершинами в 4374, 4360 и 3981 м). Это территория около 550 000 км2 в пределах России, Казахстана, Китая и Монголии. Огромное, сложно устроенное горное поднятие Алтая, с одной стороны, является крайним форпостом мощных горных систем юга Сибири и Северной Монголии, а, с другой, тесно связана с еще более мощными горными системами Тянь-Шаня (Flora Altaica, 2005).
Алтайская горная страна при своей относительно небольшой территориальной площади, населена большим количеством биологических объектов. Д. Олсон и Э. Динерштайн (Olson, Dinersteinm, 2004) относят территорию Алтая и Саян к числу двухсот приоритетных экорегионов мира для глобального сохранения биоразнообразия. Они отмечают, что на территории 200 экорегионов, составляющих лишь 10% площади суши, сосредоточено до 90% всего биоразнообразия планеты.
Ярким успешным примером интеграции разрозненных данных о биологическом разнообразии мира является глобальная информационная система по биоразнообразию (Global Biodiversity Information Facility - GBIF, http://www.gbif.org; Filippova et al., 2017). Система обмена информацией в GBIF построена на открытых стандартах, центральным из которых является DarwinCore (DwC), стандарт, разработанный специально для хранения данных по биоразнообразию. Четыре наиболее распространенных типа исходных данных в биологии по мировым стандартам сегодня должны публиковаться на следующих ресурсах: списки видов (ChecklistData) - GBIF; местонахождения отдельных особей (OccurrenceData) - GBIF; данные обследований на пробных площадях (SamplingeventData) - GBIF; последовательности белков и нуклеиновых кислот - GenBank, European Nucleotide Archive, Barcode of Life Data Systems и др.
Научные депозитарии (гербарии, зоологические, микологические, лихенологические коллекции и пр.), как правило, публикуют тип данных «OccurrenceData», которые содержат этикеточную информацию о нахождении того или иного вида в определенном месте в определенное время, то есть предполагают наличие сведений о дате находки и географической привязке (координатах) места нахождения вида (или сбора образца). На момент подготовки данной статьи в GBIF содержится 1090124220 записей из 42 838 депозитариев мира, находящихся в 1365 научно-образовательных организациях (GBIF.org, 2019).
Материалы и методы исследований
В целях объединения исследователей систематиков, изучающих флору АГС, в 2018 г. был разработан проект «Флора Алтая», размещенный в сети Интернет по адресу altaiflora.asu.ru. Сайт разработан на базеWord Press, системе управления содержимым сайта с открытым исходным кодом. Для подготовки раздела, содержащего карту АГС (http://www.altaiflora.asu.ru/карта-агс/) с девятнадцатью ботанико-географическими районами по Р.В. Камелину (2005), нами были прорисованы 19 полигонов с использованием плагина WP Google Maps (Рис.). Основой для нанесения полигонов послужили топографические карты в масштабе 1: 500 000.
Полученные наборы координат всех полигонов были отредактированы в современной спецификации создания географических структур GeoJSON. GeoJSON - открытый формат, предназначенный для хранения географических структур данных. Формат основан на JSON - (Java Script Object Notation) - текстовый формат обмена данными. Была получена граница АГС, включающая 19 ботанико-географических районов (полигонов) в формате GeoJSON, с набором координат:
{ "type": "Polygon", "coordinates": [ [[91.07, 53.27],[90.71, 53.32],[90.89, 53.50],[90.76, 53.60],[90.53, 53.62],[90.20, 53.84],[89.17, 53.44],[88.91, 53.62],[87.52, 53.72],[87.30, 53.61],[87.19, 53.35],[86.54, 53.22],[86.39, 53.07],[86.48, 52.91 ],[86.67, 52.78],[86.25, 52.60],[85.91, 52.64],[85.70, 52.39],[85.46, 52.19],[84.52, 52.04],[83.54, 51.95],[82.53,
51.88] 48.33] 46.30] 46.49] 46.33] 44.79] 45.17] 45.63] 46.69] 51.75]
[81.49, [80.46, [82.74, [87.37, [90.22, [94.43, [96.95, [97.98, [92.00, [92.01,
51.42],[80.90, 47.98],[79.58,
46.67],[83.82, 46.93],[86.87,
45.68],[90.17, 44.83],[95.03, 45.06],[97.97, 45.64],[97.94, 48.25],[92.42,
51.95],[92.33, 52.
50.74],[80.99, 47.70],[79.55,
46.41],[83.89, 47.28],[87.49, 45.39],[90.57, 44.53],[95.37, 44.69],[98.68, 45.90],[97.22,
48.42],[92.44, 11],[92.52, 52.
50.35] 47.43] 46.21] 47.40]. 45.09] 44.45] 44.56] 46.30] 48.63]
[80.88, [80.28, [84.33, [87.31, [91.25, [95.86, [99.10, [96.28, [92.03,
49.87] 47.25] 46.24] 47.53] 44.83], 44.53] 44.60], 46.87] 49.77]
[81.18, [80.53, [85.17, [87.52, [91.66, [95.96, [99.08, [95.79, [91.64,
36],[92.34, 52.60],[91.87, 52.87]
49.59],[82.03, 47.09],[81.44, 46.38],[85.88, 47.73],[88.41, 44.76],[91.96, 44.79],[96.11, 45.00],[99.11, 47.34],[95.45, 50.36],[92.07, [91.07, 53.27]]
49.28], 46.78], 46.53], 47.37], 44.88], 44.77], 45.20], 47.41],
50.70], ] }
[80.95, [82.10, [86.33, [88.53, [93.06, [96.17, [98.90, [94.81, [91.37,
48.92], 46.66], 46.45], 47.21],
44.87],
44.88], 45.48], 47.33] 51.45],
[80.41, [82.37, [86.93, [89.55, [93.77, [96.25, [98.65, [94.85, [92.25,
Рис. Схема ботанико-географического районирования Алтайской горной страны по Р.В. Камелину (2005), выполненная в WP Google Maps. Условные обозначения: А - Алтайская (районы: А1 - Северно-Алтайский, А2 -Северо-Восточно-Алтайский, А3 - Центрально-Алтайский, А4 - Чулышманский, А5 - Абакано-Джебашский, А6 -Хемчикский); КАД - Алтае-Джунгарская (районы: КАД1 - Северо-Западно-Алтайский, КАД2 - Калбинский, КАД3 -Тарбагатайский, КАД4 - Саурский, КАД5 - Зайсанский, КАД6 - Бухтарминский, КАД7 - Маркаколь-Канасский, КАД8 -Черно-Иртышский, КАД9 - Алтае-Джунгарский); ЗМ, ЮМ - Тувинско-Монгольская (районы: ЗМ1 - Чуе-Кобдосский, ЗМ2 - Цаган-Гольский, ЗМЗ - Кобдосско-Тонхильский, ЮМ - Южно-Монгольский).
Расширение GeoJSON адаптировано для GBIF (пункт «Location» в разделе «Search occurrences»). Используя полученный набор данных по полигону можно осуществлять выгрузку данных о местонахождении объектов по любой группе живых организмов с территории АГС, внесенных в GBIF.
Результаты и их обсуждение
Произведя выгрузку данных в разделе «Search occurrences» из базы данных GBIF по полигону АГС в подпункте «Metrics» был получен список из 42 мировых научных депозитариев из 42 838 возможных, содержащих находки с территории АГС, которые включают информацию по следующим группам живых организмов: Animalia, Plantae, Fungi, Protozoa, Bacteria, Archaea, Viruses и Chromista.
Самая первая запись является ботанической и датируется 1791 г. (https://www.gbif.org/occurrence/437367318/) и хранится в Музее естественной истории в Париже (Muséum National d'Histoire Naturelle).
Подготовленная нами таблица содержит информацию о научных депозитариях, в которых хранятся животные, растения и грибы, собранные за более чем 200-летний период исследований территории АГС. Список депозитариев дополнен сведениями об издателе (организация-координатор данных для GBIF), либо организации (в случае трансконтинентальных проектов), номере DOI метаданных Dataset, а также стране и депозитарии (владельце хостинга). Сведения об объемах коллекций не приводятся ввиду динамичного наполнения депозитариев записями, несущими цифровое изображение и геопривязки. При этом, каждый исследователь может самостоятельно по названию интересующего его депозитария и полигона GeoJSON АГС получить актуальные сведения по любому таксону.
Таблица. 1. Сведения о научных депозитариях, содержащих информацию о находках животных, растений и грибов с территории Алтайской горной страны, размещенных в глобальной информационной системе по биоразнообразию (Global Biodiversity Information Facility - GBIF).
№ Научный Организация DOI Страна/ Владелец хостинга
депозитарий издатель организация (Hosted by)
(Dataset) (Published by) (Country/
Organization)
1. A global database for Centro Internacional 10.15468/jyrthk Норвегия Natural History Museum,
the distributions of de Agricultura (Norway) University of Oslo
crop wild relatives Tropical (CIAT)
2. Amphibians of the A.N. Severtsov 10.15468/wxz3yj Российская Institute of Mathematical
Former USSR Institute of Ecology Федерация Problems of Biology, Russian
and Evolution, (Российская Academy of Sciences
RUSSIAN ACADEMY Федерация
OF SCIENCES (Russian
Federation))
3. Animal Sound Museum für 10.15468/0bpalr Германия Museum für Naturkunde
Archive Naturkunde Berlin (Германия Berlin
(Germany))
4. Birds of Norhern Sibecocenter LLC 10.15468/hmqxgv Российская Institute of Mathematical
Eurasia Федерация Problems of Biology, Russian
(Russian Academy of Sciences
Federation)
5. CAS Botany (BOT) California Academy 10.15468/7gudyo Соединенные California Academy of
of Sciences Штаты Sciences
Америки
(United States
of America)
6. CAS Herpetology California Academy 10.15468/bvoyqy Соединенные California Academy of
(HERP) of Sciences Штаты Sciences
Америки
(United States
of America)
7. CRIS data set CRIS 10.15468/zychiy Российская Institute of Mathematical
Федерация Problems of Biology, Russian
(Российская Academy of Sciences
Федерация
(Russian
Federation))
8. EOD - eBird Cornell Lab of 10.15468/aomfnb Соединенные Cornell Lab of Ornithology
Observation Dataset Ornithology Штаты
Америки
(United States
of America)
9. Estonian University PlutoF 10.15156/bio/5874 Эстония PlutoF
of Life Sciences 41 (Estonia)
10. Family Primulaceae Central Siberian 10.15468/yivohq Российская Institute of Mathematical
in Virtual Herbaria of Botanical Garden SB Федерация Problems of Biology, Russian
CSBG SB RAS (NS) RAS (Russian Academy of Sciences
Federation)
11. Geneva Herbarium -De Candolle's Prodromus (G-DC)
12. Geneva Herbarium -General Collection (G)
13. Geographically tagged INSDC sequences
14. Herbarium Berolinense
15. Herbarium Senckenbergianum (FR)
16. Herbarium Senckenbergianum (FR) - Fungi
17. i Naturalist Research-grade Observations
18. I nternational Barcode of Life project (iBOL)
19. KUBI Herpetology Collection
20. KUBI Ornithology Collection
21. MEL AVH data
22. Moscow University Herbarium (MW)
23. MSB Mammal Collection (Arctos)
24. Museum of Comparative Zoology, Harvard University
25. Natural History Museum, University of Tartu
26. Natural History Museum, Vienna -Herbarium W
Conservatoire et Jardinbotaniques de la Ville de Genève - G Conservatoire et Jardinbotaniques de la Ville de Genève - G European Molecular Biology Laboratory (EMBL)
Botanic Garden and Botanical Museum Berlin-Dahlem Senckenberg
Senckenberg
iNaturalist.org
Institute of Biodiversity, Animal Health and Comparative Medicine, College of Medical, Veterinary and Life Sciences, University of Glasgow University of Kansas Biodiversity Institute
10.15468/s5auru
10.15468/rvjdu1
10.15468/cndomv
10.15468/dlwwhz
10.15468/ucmdjy
10.15468/0oaq5v
10.15468/ab3s5x 10.15468/inygc6
10.15468/ubdwdc
University of Kansas 10.15468/hlh5ud Biodiversity Institute
Australia's Virtual 10.15468/rhzrxw Herbarium
Lomonosov Moscow 10.15468/cpnhcc
State University
Museum of
Southwestern
Biology
Museum of Comparative Zoology, Harvard University
PlutoF
Natural History Museum, Vienna Herbarium W
10.15468/oirgxw
10.15468/p5rupv
Швейцария (Switzerland)
Швейцария (Switzerland)
EMBL-EBI, NCBI, DDBJ
Германия (Germany)
Германия (Germany)
Германия (Germany)
iNaturalist
Великобритан ия (United Kingdom)
10.15156/bio/5874 44
10.15468/5sl7sh
Соединенные
Штаты
Америки
(United States
of America)
Соединенные
Штаты
Америки
(United States
of America)
Австралия
(Australia)
Российская
Федерация
(Russian
Federation)
Соединенные
Штаты
Америки
(United States
of America)
Соединенные
Штаты
Америки
(United States
of America)
Эстония
(Estonia)
Австрия (Austria)
Conservatoire et Jardinbotaniques de la Ville de Genève - G Conservatoire et Jardinbotaniques de la Ville de Genève - G
European Molecular Biology Laboratory (EMBL)
Botanic Garden and Botanical Museum BerlinDahlem Senckenberg
Senckenberg
iNaturalist.org
Institute of Biodiversity, Animal Health and Comparative Medicine, College of Medical, Veterinary and Life Sciences, University of Glasgow
University of Kansas Biodiversity Institute
University of Kansas Biodiversity Institute
Atlas of Living Australia
Lomonosov Moscow State University
VertNet
Museum of Comparative Zoology, Harvard University
PlutoF
Natural History Museum, Vienna - Herbarium W
27. Naturalis Biodiversity Center (NL) - Aves
28. Paleobiology Database
29. Paleobiology Database
30. Plant Specimen from Herbarium (CDBI) in China, Chengdu Institute of Botany, Chinese Academy of Sciences
31. Pollen record of a sediment profile from Lake Teletskoye
32. Raptors of the World
33. Royal BC Museum -Herbarium (V)
34. Royal Botanic Garden Edinburgh Herbarium (E)
35. Royal Botanic Garden Edinburgh Living Plant Collections (E)
36. The Myxomycetes Collection at the V. L. Komarov Botanical Institute, St. Petersburg
37. Tropicos Specimen Data
38. United States National Plant Germplasm System Collection
39. UWBM Ornithology Collection
40. Virtual Herbarium ALTB (South-Siberian Botanical Garden)
41. World distribution of the aquatic Oligochaeta_
Naturalis Biodiversity Center Paleobiology Database
Marine Science Institute, UCSB
Chinese Academy of Sciences (CAS)
10.15468/dxmzbz
10.15468/jfqhiu
10.15468/2durgn
10.15468/pui83d
Нидерланды (Netherlands) Соединенные Штаты Америки (United States of America) Соединенные Штаты Америки (United States of America) Китай (China)
Naturalis Biodiversity Center VertNet
PANGAEA -Publishing Network for Geoscientific and Environmental Data Sibecocenter LLC
Royal British Columbia Museum Royal Botanic Garden Edinburgh
Royal Botanic Garden Edinburgh
Komarov Botanical Institute, Russian Academy of Sciences, St. Petersburg
Missouri Botanical Garden
US National Plant Germplasm System
University of Washington Burke Museum
10.1594/pangaea.7 PANGAEA 26701
10.15468/fggsfn
10.5886/yxupar 10.15468/ypoair
10.15468/bkzv1l
10.15468/i83r9k
10.15468/hja69f
10.15468/ce7fox
10.15468/a2cmfl
AltaiStateUniversity 10.15468/y6xmme
PlutoF
10.15468/2ywn3u
Российская
Федерация
(Russian
Federation)
Канада
(Canada)
Великобритан
ия (United
Kingdom)
Великобритан
ия (United
Kingdom)
Российская
Федерация
(Russian
Federation)
Соединенные
Штаты
Америки
(United States
of America)
Соединенные
Штаты
Америки
(United States
of America)
Соединенные
Штаты
Америки
(United States
of America)
Российская
Федерация
(Russian
Federation)
Эстония
(Estonia)
Marine Science Institute, UCSB
Chinese Academy of Sciences (CAS)
PANGAEA - Publishing Network for Geoscientific and Environmental Data
Institute of Mathematical Problems of Biology, Russian Academy of Sciences
Université de Montréal Biodiversity Centre Royal Botanic Garden Edinburgh
Royal Botanic Garden Edinburgh
Staatliche
Naturwissenschaftliche Sammlungen Bayerns
Missouri Botanical Garden
US National Plant Germplasm System
VertNet
Institute of Mathematical Problems of Biology, Russian Academy of Sciences
PlutoF
42. Zoologische Staatssammlung Muenchen -International Barcode of Life (iBOL) - Barcode of Life Project Specimen Data
Zoologische
StaatssammlungMün
chen/Staatliche
Naturwissenschaftlic
he Sammlungen
Bayerns
10.15468/tfpnkp
Германия Museum für Naturkunde
(Germany) Berlin
В Алтайском государственном университете крупнейшим поставщиком данных в GBIF о фиторазнообразии АГС является Гербарий ALTB (Vaganov, 2018).
Благодарности
Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 19-44-220004_р_а.
References
Filippova, N.V., Filippov, I.V., Schigel, D.S., Ivanova, N.V., Shashkov, M.P. (2017). Biodiversity informatics: global trends, national perspective and regional progress in Khanty-Mansi Autonomous Okrug. Environmental dynamics and global climate change, 8, 2, 46-56.
Flora Altaica. Vol. 1. (2005). R.V. Kamelyn (Ed.). Barnaul: "Az Buka".
GBIF - Global Biodiversity Information Facility. URL: http://www.gbif.org/ (accessed on 10.03.2019).
Kamelin, R.V. (1998). Materials on the history of flora of Asia (Altai mountain country). Barnaul: Altai State University Press
(in Russian)
Olson, D.M., Dinerstein, E. (2002). The global 200: Priority ecoregions for global conservation. Annals of the Missouri Botanical Garden, 89, 2, 199-224.
Vaganov, A.V. (2018). Prospects for studying and preserving the biodiversity of the Altai-Sayan ecoregion in the context of the development of open databases. Ukrainian Journal of Ecology, 8, 2, 380-382. doi: 10.15421 /2018_357
Citation:
Vaganov A.V., Shmakov A.I., Gudkova P.D. (2019). Global data on biodiversity of the Altai mountain country, presented in the world's scientific depositories. Acta Biologica Sibirica, 5 (2), 95-101. Submitted: 10.03.2019. Accepted: 13.05.2019 cross^f http://dx.doi.org/10.14258/abs.v5.i2.5937
Ф
© 2019 by the authors. Submitted for possible open access publication under the terms and conditions of the Creative Commons Attribution (CC BY) license (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/).
