ネオトマ古生態データベース
化石、古生態学、古環境に関するオープンデータリソース

ネオトマ古生態学データベース（Neotoma）は、さまざまな種類の化石、古生態学、古環境データを保存・共有する、オープンな国際データリソースです。[1]ネオトマは、過去数十年から数百万年にわたるタイムスケールの化石データの保有に特化しています。ネオトマは科学者によって組織・運営されており、専門家によるコミュニティキュレーションを通じてデータの一貫性を高めています。ネオトマのデータはすべての人に公開されており、インターネットに接続できる人なら誰でも利用できます

ネオトマのデータは、科学者や教師（特に古生態学者、生物地理学者、考古学者）が、過去の環境変化や人間の活動の増加に対する種や生態系の反応を研究するために使用されています。古気候学者は、ネオトマのデータを使用して過去の気候を再構築します。[2]取り上げられている研究質問の例には、次のものがあります。1) 生態系は過去の気候変動に対してどの程度敏感であるか。[3 ] 2) 樹木の種子散布距離が通常非常に短いのに（リードのパラドックス） 、最終氷期の終了後、樹木の範囲の拡大率が非常に速かったのはなぜですか？ 3) 人間はいつ、どこで生態系の変革を開始しましたか？[4 ] 4)過去5万年間の大型動物の広範な絶滅の原因と結果は何でしたか？[5] [6]  5) 交互に安定状態間で急激な変化を特徴とする生態系はどれですか[7] 6) 過去数十年間の人間の土地利用と活動は淡水資源と水生生態系にどのような影響を与えてきたか？[8] [9] 

データの種類とデータ量

Neotomaに保存されている種と分類群は、陸上生物と水生生物の幅広い範囲を網羅しています。植物（花粉や大型化石）、哺乳類やその他の脊椎動物、昆虫やその他の無脊椎動物、珪藻類、貝形動物、有殻アメーバなどが挙げられます。Neotomaは、放射性年代測定（放射性炭素、鉛210など）による推定年代や、堆積柱の深度関数としての年代の統計モデルから得られる推定年代も保存しています。Neotomaデータモデルは、他の種類の古生態学的および古環境的変数にも拡張可能です。

ネオトマのデータ量は、他の古生物学および現代データベースのデータ保有量と同様に急速に増加しています。[10] 2020年5月現在、ネオトマは38,700以上のデータセット、18,600以上のサイト、7,000件の科学論文、6,000人の著者、100カ国以上から700万件の個別観察データを保有しています[1]。比較のために、2017年11月8日時点では、ネオトマは17,275のデータセットと9,269のサイトから380万件の観察データを保有していました[11] 。

歴史

ネオトマの知的基盤は、20世紀前半の初期の古生物学者と古生態学者が、多くの個々の記録をより大きな地図化された統合体にまとめようとした努力に遡ります。[12]フォン・ポストが書いたように、古生態学者は「水平に考え、垂直に働く」必要があります。[13]つまり、絶えず変化する種の分布、種間の関連性、そして生命の多様性を支配するプロセスを理解するために、時間と空間の両方にわたって考える必要があります

1970 年代と 1980 年代にこうした取り組みが加速し、多くの科学者チームが化石分布のデータベースを構築し、時空間にわたる種の空間分布と、過去の環境変動がこうした分布に及ぼした影響を研究し始めた。こうした取り組みは、コンピューティング能力の進歩と、すべての化石発生に共通の時間的枠組みを提供するための放射性炭素やその他の放射性年代測定の入手しやすさの向上に支えられた。この研究の多くは、第四紀の氷河期 - 間氷期サイクルに伴う環境と生態系の変化に焦点を当てていた。これらのデータベースは、古気候学者が地球システム モデルの古気候シミュレーションをテストするために使用できる過去の気候についての推論を導き出すために使用されたほか、[14]過去の生物群集のダイナミクスがこれらの環境変化によってどのように動かされたかに関心を持つ古生態学者によっても使用された。[15] [16]たとえば、マーガレット デイビスは、最終氷期末の気候変動により樹木種が大きな分布域シフトを経験し、種が個別に反応したことを実証した。[17]その結果、過去の多くの群集は「類似点なし」、すなわち、その種の混合は現代の群集には見られない。ネオトマのいくつかの記録と構成種データベースは、新生代よりさらに古い時代まで遡る。

並行して、他の研究チームは、過去数十年から数世紀にわたる高解像度の堆積物アーカイブから化石記録を収集し、人間活動が生物群集や生態系に及ぼす影響を研究していました。例としては、1980年代の酸性雨が生態系に及ぼした影響[18]や、湖や河川への栄養塩流出の増加による多くの湖沼生態系の富栄養化などが挙げられます[19] [20] 。  

初期のデータ収集活動の多くは、個々の先駆者（例：マーガレット・デイビス、トム・ウェッブ、ラス・グラハム、ビョルン・ベルグルンド、ジャック＝ルイ・ボーリュー）や小規模な研究チームによって主導されました。これらの活動が成熟し、データ量が増加するにつれて、古生態学データの量と複雑さは、もはや一人の専門家が管理・整理する能力を超えています。同時に、多くの小規模な古生物学・古生態学データベースは、情報科学の最新技術に追いつくことができず、資金の枯渇や主任研究者の退職・異動により、オフラインになってしまいました。

そのため、古生態学と古生物学の分野では、コミュニティキュレーションに基づくデータガバナンスモデルが開発され、ネオトマのようなデータリソースは、データのキュレーションと共有に協力する科学者のコミュニティによって管理されています。[11]ネオトマは、集中型情報科学と分散型科学ガバナンスのモデルに従っており、共通のデータベースとソフトウェアリソースセットを共有しながらも、データスチュワードの専門分野におけるデータの管理とキュレーションの権利を個別に保持する構成データベースの連合体として捉えるのが最も適切です。例えば、欧州花粉データベースはネオトマのデータモデルとソフトウェアサービスを使用していますが、独自の理事会と専門のデータスチュワードのコミュニティによって管理されています。

ネオトマは、同様の知的歴史を持つ古生物学データベースと緊密に連携しています。古生物学データベースは、数百万年から数億年という時間スケールにおける生命の歴史全体に焦点を当てています。ネオトマと古生物学データベースは共同で、古生態学および古生物学データの容易かつ自由な共有を支援する非営利の統括組織であるEarthLife Consortium （Wayback Machineに2020年8月4日アーカイブ）の設立を支援しました。

データキュレーションとガバナンス

Neotomaは分散型データキュレーションおよびガバナンスのモデルを採用している。このモデルでは、Neotomaのデータはデータスチュワードのコミュニティによってキュレーションおよびガバナンスされ、構成データベースに編成される。[11] [12]これらの構成データベースは、地域、時間、分類群ごとに編成することができる。例えば、FAUNMAPはNeotomaの構成データベースであり、北米の第四紀の化石脊椎動物の記録を管理しているが、MioMapは主に中新世の脊椎動物の記録に重点を置いている。[21]花粉データの場合、構成データベースは地理的に編成されており、ヨーロッパ花粉データベース、[22] [23]北米花粉データベース、ラテンアメリカ花粉データベースなどがある。[24]その他の主要な構成データベースには、Testate Amoebae Database、[25]国際甲殻類データベース、珪藻類古生態学データ協同組合などがある。 Neotomaのすべてのデータは、1つ以上の構成データベースに関連付けられたデータスチュワードによってアップロードおよびキュレーションされます。この分散型コミュニティキュレーションモデルは、データの品質と一貫性を確保するために不可欠です。

ネオトマは、選出された14名の評議員で構成されるネオトマ・リーダーシップ・カウンシル（NLC）によって運営されています。そのうち2議席は若手研究者のために確保されています（定款）。選挙は毎年行われ、毎回NLCの約3分の1が選出されます。

ネオトマは、全米科学財団（NSF）地球科学部門、Past Global Changes、およびアメリカ第四紀協会（AQUATANARY ASSOCIATION）の推奨データ施設です。ネオトマはICSU世界データシステムのメンバーであり、FAIR（検索可能、アクセス可能、相互運用可能、再現可能）原則に準拠した科学データソースのCOPDESSレジストリに登録されています。ネオトマは、NSFやベルモント・フォーラムなど、複数の機関から支援を受けています。

データの使用とアクセス

Neotomaのデータ利用は、クリエイティブ・コモンズ NC-BYライセンスに準拠しています。このライセンスでは、データソースが適切に謝辞と引用されている限り、無制限の利用が許可されます（Neotomaデータ利用ポリシー）。Neotomaのデータの適切な完全な引用は、Neotoma自体、管理する構成データベース、そして原著者の3つのレベルで行われます。

ネオトマからデータを取得する方法はいくつかある。ネオトマ・エクスプローラーは、クイックルック検索とファーストパス・データ探索用に設計された地図ベースのインターフェースである。エクスプローラーは、クイックルック検索やデータ表示に関心のある研究者や、高校・大学レベルの教師や学生による探索に適している。ネオトマ・エクスプローラーを使った教育演習は、カールトン大学の科学教育研究センター（SERC）によって準備され、ホストされている。Rパッケージ（neotoma）は、ネオトマからRプログラム環境へのデータのエクスポートをサポートしている。[26]アプリケーション・プログラム・インターフェース（API）は、サードパーティのソフトウェア開発者によるネオトマ・データへのアクセスをサポートしている。ネオトマ・データを使用するリソースには、旅行者向けのFlyover CountryアプリやGlobal Pollen Projectなどがある。

参考文献

  1. ^ Williams, JW; Blois, J.; Goring, SJ; Grimm, EC; Smith, AJ; Uhen, MD（2019年12月）「ネオトマ古生態学データベースとアースライフコンソーシアム：過去の生物多様性動態に関するダークでロングテールな記録を動員するためのコミュニティデータリソースの構築」AGUFM . 2019 : B53O–2614.書誌コード:2019AGUFM.B53O2614W
  2. ^ Kaufman, Darrell; McKay, Nicholas; Routson, Cody; Erb, Michael; Davis, Basil; Heiri, Oliver; Jaccard, Samuel; Tierney, Jessica; Dätwyler, Christoph; Axford, Yarrow; Brussel, Thomas (2020年12月). 「完新世の古気温記録の世界データベース」. Scientific Data . 7 (1): 115. Bibcode :2020NatSD...7..115K. doi :10.1038/s41597-020-0445-3. ISSN  2052-4463. PMC 7156486. PMID 32286335  . 
  3. ^ Nolan, Connor; Tipton, John; Booth, Robert K; Hooten, Mevin B; Jackson, Stephen T (2019年8月). 「テストアメーバから泥炭地の地下水位を再構築するための方法の比較と改善」. The Holocene . 29 (8): 1350– 1361. Bibcode :2019Holoc..29.1350N. doi : 10.1177/0959683619846969 . ISSN  0959-6836.
  4. ^ カプラン、ジェド・O。クラムハルト、クリステン・M。ガイヤール、マリー＝ジョゼ。杉田真也トロンドマン、アンナ・カリ。ファイフ、ラルフ。マルケル、ローラン。マジエ、フィレンツェ。ニールセン、アン・ビルギット（2017 年 12 月）。 「ヨーロッパの森林破壊の歴史の制約: 花粉に基づく土地被覆再構築による歴史的土地利用シナリオの評価」。土地。6 (4): 91.土井: 10.3390/land6040091。hdl : 11858/00-001M-0000-002E-9BA0-C。
  5. ^ Barnosky, Anthony D.; Koch, Paul L.; Feranec, Robert S.; Wing, Scott L.; Shabel, Alan B. (2004-10-01). 「大陸における後期更新世の絶滅の原因評価」 . Science . 306 (5693): 70– 75. Bibcode :2004Sci...306...70B. doi :10.1126/science.11​​01476. ISSN  0036-8075. PMID  15459379. S2CID  36156087.
  6. ^ Emery-Wetherell, Meaghan M.; McHorse, Brianna K.; Davis, Edward Byrd (2017年11月). 「空間的明示的解析により北米における更新世の大型動物相絶滅に新たな光が当てられる」. Paleobiology . 43 (4): 642– 655. Bibcode :2017Pbio...43..642E. doi : 10.1017/pab.2017.15 . ISSN  0094-8373.
  7. ^ Lenton, TM; Held, H.; Kriegler, E.; Hall, JW; Lucht, W.; Rahmstorf, S.; Schellnhuber, HJ (2008-02-07). 「地球の気候システムにおけるティッピング要素」. Proceedings of the National Academy of Sciences . 105 (6): 1786– 1793. doi : 10.1073/pnas.0705414105 . ISSN  0027-8424. PMC 2538841. PMID 18258748  . 
  8. ^ Smol, John P. (2010). 「過去の力：堆積物を用いた湖沼生態系への複数のストレス要因の影響の追跡」.淡水生物学. 55 (s1): 43– 59. doi : 10.1111/j.1365-2427.2009.02373.x . ISSN  1365-2427.
  9. ^ イザベル・ラロック＝トブラー (2016). 「論説：湖の修復と管理における古湖沼学の活用」. 『Frontiers in Ecology and Evolution 』 . 4. doi : 10.3389/fevo.2016.00103 . ISSN  2296-701X.
  10. ^ Farley, Scott S.; Dawson, Andria; Goring, Simon J.; Williams, John W. (2018-08-01). 「ビッグデータ科学としての生態学の位置づけ：現在の進歩、課題、そして解決策」. BioScience . 68 (8): 563– 576. doi : 10.1093/biosci/biy068 . ISSN  0006-3568.
  11. ^ abc Williams, John W; Kaufman, Ds; Newton, A; von Gunten, L (2018年11月). 「オープンデータの構築：データスチュワードとコミュニティキュレーションによるデータリソース」 . Past Global Change Magazine . 26 (2): 50–51 . doi : 10.22498/pages.26.2.50 .
  12. ^ ab Grimm, Eric C; Blois, Jl; Giesecke, T; Graham, Rw; Smith, Aj; Williams, Jw (2018年11月). 「ネオトマ古生態学データベースにおける構成データベースとデータ管理：歴史、成長、そして新たな方向性」 . Past Global Change Magazine . 26 (2): 64– 65. doi : 10.22498/pages.26.2.64 .
  13. ^ Edwards, Kevin J.; Fyfe, Ralph M.; Jackson, Stephen T. (2017-02-07). 「花粉分析の最初の100年」 . Nature Plants . 3 (2): 1– 4. doi :10.1038/nplants.2017.1. hdl : 2164/9078 . ISSN  2055-0278. S2CID  27399118.
  14. ^ Members, Cohmap (1988-08-26). 「過去18,000年間の気候変動：観測とモデルシミュレーション」 . Science . 241 (4869): 1043–1052 . Bibcode :1988Sci...241.1043M. doi :10.1126/science.241.4869.1043. ISSN  0036-8075. PMID  17747487.
  15. ^ Graham, Russell W.; Lundelius, Ernest L.; Graham, Mary Ann; Schroeder, Erich K.; Toomey, Rickard S.; Anderson, Elaine; Barnosky, Anthony D.; Burns, James A.; Churcher, Charles S.; Grayson, Donald K.; Guthrie, R. Dale (1996-06-14). 「第四紀後期の環境変動に対する哺乳類の空間的反応」 . Science . 272 (5268): 1601– 1606. Bibcode :1996Sci...272.1601G. doi :10.1126/science.272.5268.1601. ISSN  0036-8075. PMID  8662471。S2CID 28738669  。
  16. ^ Webb III, Thompson; Bartlein, Patrick J.; Harrison, Sandy P.; Anderson, Katherine H. (1993). 「北米東部における過去18,000年間の植生、湖水位、気候」. Wright HE; Kutzbach JE; Webb T.; Ruddiman WF; Street-Perrott FA; Bartlein PJ (編).最終氷期極大期以降の世界の気候. ミネソタ大学出版局. pp.  415– 467. ISBN 978-0-8166-2145-3。
  17. ^ Davis , MB (1976). 「温帯落葉樹林の更新世の生物地理学」『地球科学と人間』13 : 13–26
  18. ^ Whitehead, Donald R.; Charles, Donald F.; Goldstein, Robert A. (1990-01-01). 「PIRLAプロジェクト（近年の湖沼酸性化に関する古生態学的調査）：プロジェクトの統合への序論」Journal of Paleolimnology . 3 (3): 187– 194. Bibcode :1990JPall...3..187W. doi :10.1007/BF00219458. ISSN  1573-0417. S2CID  129480215.
  19. ^ Davidson, Thomas A.; Jeppesen, Erik (2013-03-01). 「湖沼の富栄養化とその影響の評価における古湖沼学の役割」Journal of Paleolimnology . 49 (3): 391– 410. Bibcode :2013JPall..49..391D. doi :10.1007/s10933-012-9651-0. ISSN  1573-0417. S2CID  128574128.
  20. ^ ラムスタック, ジョイ・M;フリッツ, シェリリン・C ; エングストロム, ダニエル・R (2004-04-01). 「ミネソタ州の湖沼における20世紀の水質動向と入植地移転後の変動性の比較」.カナダ水産水生科学ジャーナル. 61 (4): 561– 576. doi :10.1139/f04-015. hdl : 1912/235 . ISSN  0706-652X. S2CID  42121388.
  21. ^ Carrasco, Marc; Barnosky, Anthony; Kraatz, Brian; Davis, Edward (2007-12-01). 「中新世哺乳類マッピングプロジェクト（Miomap）：アリカレアンからヘンフィリアンまでの化石哺乳類のオンラインデータベース」.カーネギー自然史博物館紀要. 39 : 183– 188. doi :10.2992/0145-9058(2007)39[183:TMMMPM]2.0.CO;2. S2CID  2771629.
  22. ^ Giesecke, Thomas; de Beaulieu, JL; Leydet-Barbier, M (2016年8月). 「欧州花粉データベース：研究ツールとコミュニティ」. Past Global Change Magazine . 24 (1): 48. doi : 10.22498/pages.24.1.48 . ISSN  2411-605X.
  23. ^ Fyfe, Ralph M.; de Beaulieu, Jacques-Louis; Binney, Heather; Bradshaw, Richard HW; Brewer, Simon; Le Flao, Anne; Finsinger, Walter; Gaillard, Marie-José; Giesecke, Thomas; Gil-Romera, Graciela; Grimm, Eric C. (2009-09-01). 「ヨーロッパ花粉データベース：これまでの取り組みと現在の活動」.植生史と考古植物学. 18 (5): 417– 424. doi : 10.1007/s00334-009-0215-9 . ISSN  1617-6278.
  24. ^ Flantua, Suzette GA; Hooghiemstra, Henry; Grimm, Eric C.; Behling, Hermann; Bush, Mark B.; González-Arango, Catalina; Gosling, William D.; Ledru, Marie-Pierre; Lozano-García, Socorro; Maldonado, Antonio; Prieto, Aldo R. (2015-12-01). 「ラテンアメリカ花粉データベースの更新サイト集成」Review of Palaeobotany and Palynology . 223 : 104– 115. Bibcode :2015RPaPa.223..104F. doi : 10.1016/j.revpalbo.2015.09.008 . hdl : 10261/125254 . ISSN  0034-6667。
  25. ^ Amesbury, Matthew J.; Booth, Robert K.; Roland, Thomas P.; Bunbury, Joan; Clifford, Michael J.; Charman, Dan J.; Elliot, Suzanne; Finkelstein, Sarah; Garneau, Michelle; Hughes, Paul DM; Lamarre, Alexandre (2018-12-01). 「泥炭地の核果アメーバ生態学の全北極統合に向けて：北米における新たな大陸規模の古水文学的伝達関数の開発とヨーロッパのデータとの比較」. Quaternary Science Reviews . 201 : 483– 500. Bibcode :2018QSRv..201..483A. doi : 10.1016/j.quascirev.2018.10.034 . hdl : 10871/35099 . ISSN  0277-3791.
  26. ^ ゴーリング、サイモン; ドーソン、アンドリア; シンプソン、ギャビン; ラム、カーシック; グラハム、ラス; グリム、エリック; ウィリアムズ、ジョン (2015-03-09). 「neotoma: Neotoma Paleoecological Database へのプログラムインターフェース」Open Quaternary . 1 (1): Art. 2. doi : 10.5334/oq.ab . ISSN  2055-298X.
  • ネオトマ古生態データベース
Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Neotoma_Paleoecology_Database&oldid=1316974476"