Принципы формирования баз данных по ботаническим коллекциям

Принципы формирования баз данных по ботаническим коллекциям

Авторы: А.А. Прохоров, В.В. Андрюсенко (Информационно-аналитический центр Совета ботанических садов России, Ботанический сад Петрозаводского государственного университета, Россия, г. Петрозаводск). 

Информационное  пространство БС невозможно сформировать без наличия современных компьютерных средств регистрации индивидуальных коллекций. Использование стандартных  систем регистрации коллекционных  фондов БС позволяет решить проблему обмена информацией между БС и обеспечить сохранность информации о коллекционных образцах.

Развитие систем регистрации коллекционных фондов БС и гербариев определяется существующими  международными стандартами и кодексом ботанической номенклатуры, а также  прогрессом в области развития СУБД.

Для регистрации  коллекций БС могут применяться  системы регистрации коллекций  музеев и гербариев, системы созданные  для изучения флористического разнообразия и, наконец специализированные программные  средства. Приоритетные системы регистрации коллекций БС, поддерживающие ITF формат и удовлетворяющие требованиям кураторов ботанических коллекций живых растений — «BG-BASE» ], «BG-recorder» и «Калипсо». «Калипсо» — это система управления базами данных ботанических коллекций (СУБД БК), позволяющая создавать и редактировать записи о растениях, содержащихся в коллекциях БС. «Калипсо» мы начали разрабатывать в 1994 году [5], взяв за основу проект информационно-поисковой системы БС СССР .

Непременным условием взаимопонимания между исследователями, в т.ч. и между ботаниками, лежат соглашения, устанавливающие общепринятую терминологию, принципы организации номенклатуры и другие стандарты. Эти понятия становятся еще более актуальными при создании локальных БД и информационных систем. Практически все стандарты, применяемые в рассматриваемых в данной работе системах, обобщены или разработаны Taxonomic Database Working Group (TDWG). Международный формат передачи (данных) для БС [14] обеспечивает механизм обмена информацией между БС. Первая версия опиралась на поля с фиксированной длиной, а ITF 2 [21] учитывает поля с переменной длиной и включает намного более богатый набор данных. Международный стандарт обмена данными между гербариями – HISPID [10] находится в стадии разработки и базируется на утвержденных кодах гербариев мира [11]. Мировая географическая схема регистрации растений (BRU) вводит числовую индексацию для всех стран мира. Схема регистрации распределения растений обеспечивает механизм для описания отношений между растением и местом [16]. TDWG в качестве стандарта флористического деления мира признает работу А.Л. Тахтаджяна [20]. Правила номенклатуры определяют минимальный набор полей необходимый для формирования научного названия растения. Подготовлен стандарт TDWG [17], описывающий порядок ввода данных о наименованиях растений. По ряду параметров стандарт перекрывается с ITF и HISPID. Названия семейств рекомендуется давать по [12]. Стандартом признаются сокращения для 29694 авторов научных названий растений [8]. Список из приблизительно 24000 родов и 533 семейств сосудистых растений [9] может использоваться в качестве базы для ускорения и корректного написания этих названий. Однако не существует идеальной базы названий семейств и родов в связи с отсутствием общепринятой системы и постоянными изменениями в систематике растений. Для стандартизации библиографических описаний принято использовать ряд основных взаимодополняющих стандартов [18, 15, 19].

Если существуют разрозненные данные, которые могут  быть сопряжены на основе внутреннего  логичного стандарта, например, научного наименования таксона, то такие данные могут быть объединены в информационные системы (ИС). Для крупных институтов, способных стандартизировать ИС библиотек, гербариев, БС, музеев, результатов научных исследований, выражена тенденция к интегрированию в рамках единой ИС разноформатных данных собранных по каждой таксономической группе. При этом теряется четкость предоставления информации по коллекции живых растений, необходимость которой для мобилизации и сохранения генетических ресурсов первостепенна. Реальным выходом из данной ситуации является параллельное формирование специализированных интегральных ИПС по коллекционным фондам, охватывающим сети БС и включающих ресурсы крупнейших БС. Данные ИС могут быть основаны на однотипной информации, локализованной в разных местах (институтах) и тогда возникают мультиинституциональные ИС.

В области формирования ИПС по коллекционным фондам БС реальные информационные ресурсы — «Multisite» [18], «SysTax» [13], «ИПС» [4], созданы благодаря  усилиям авторов соответствующих локальных БД («BG-BASE», «SysTax», «Калипсо»), пытающихся объединить своих пользователей в информационные сети. Помимо этих систем появляются новые ресурсы, созданные независимо от локальных СУБД: австралийская ИПС «Census» , «Ботанические коллекции Беларуси» [17], ИС ВНИИР.

Учитывая единую природу используемых в этих системах интернет-технологий, можно предположить слияние этих систем в глобальную ИС. Возникнет первая реальная ИПС, обобщающая сведения по мобилизации  растений БС мира. Собственно, такая ИПС создается в настоящее время на сайте BGCI.

Аналитические возможности локальных ИПС определяются интересами конкретного пользователя и обычно не выходят за пределы  возможностей тех исходных БД, которые  были использованы в качестве первоосновы. Интегральные ИПС, пока только на примере ИПС «Ботанические коллекции России и сопредельных государств», демонстрируют развитие универсальных аналитических механизмов, позволяющих использовать их научным сообществом для координации деятельности, например, по сохранению биоразнообразия и мобилизации генетических ресурсов. Последняя характеристика позволяет интегральным ИПС занять приоритетное положение в качестве средства обобщения информации по биологическому разнообразию, необходимому для формирования продуманной международной и государственной политики в данной области. После преобразования части ресурсов ИПС в информационно-аналитическую систему «Ботанические коллекции России» (ИАС). Главным отличием ИАС от известных нам аналогичных межинституциональных зарубежных поисковых ресурсов по коллекциям ботанических садов является наличие сетевых и локальных средств анализа совокупной коллекции. ИАС может быть источником информации для координации деятельности ботанических садов по сохранению и мобилизации генетических ресурсов растений, для формирования национальной коллекционной политики. В настоящее время ИАС позволяет оценить таксономическое разнообразие коллекций страны и отдельных регионов, оранжерей и открытого грунта, в том числе, в разных эколого-климатических условиях, например, в разных зонах устойчивости. ИАС позволяет выявить уникальные таксоны, представленные в коллекциях только одного БС и оценить уникальность коллекций БС России. Сопоставление данных о коллекциях БС со списками редких видов растений позволяет оценить работу по сохранению биологического разнообразия в БС. Одной из важнейших возможностей ИАС является сопоставление данных о коллекциях с базами данных по флоре различных регионов мира, прежде всего России, но отсутствие последней не позволяет решить данную задачу в настоящий момент. Следовательно, затруднена оценка полноты национальной коллекции на уровне видов.

Каждый  ботанический сад отныне имеет возможность  осуществить сравнительный анализ коллекционных фондов, оценить таксономическое разнообразие и уникальность своих коллекций и, соответственно, сформировать коллекционную политику сообразно задачам по повышению значимости коллекций для региона и России. С помощью ИАС можно сравнить коллекции отдельного сада с БС в аналогичных климатических условиях и составить список потенциальных интродуцентов. Такой анализ может быть проведен с использованием различных климатических факторов.

Анализ  накопленных данных по совокупной национальной коллекции генетических ресурсов сосудистых растений позволит выявить особенности и ценность отдельных коллекций. На основе полученных данных появится возможность координировать коллекционную политику. Такая координация необходима как для сохранения растений находящихся под угрозой исчезновения, так и с целью оптимального обогащения совокупной Национальной коллекции – генетического ресурса растений России и базы исследований для широкого диапазона научных дисциплин. 

2)))

В д.б.н., институт растениеводства (ВИР) является единственным научно-исследовательским учреждением в России, чья деятельность включает в PGR сбора, изучения и сохранения. Этот институт, его достижения и роль в поддержании глобального ex-situ коллекции широко известно во всем мире. Ее глобальной PGR коллекция представляет разнообразие растений, охватывающих 320,000 образцов 155 ботанических семейств, 2,532 425 видов родов. Например, в коллекции портов 95,000 образцов зерновых культур, более 43000 бобовых, 52,000 из крупяных культур, 26,000 технических культур, 28,000 кормовых культур, около 10000 картофеля, 50 000 из овощей. Около 200 000 образцы были помещены для длительного хранения в генбанк построен в 1976 году. ВИР также поддерживает гербарий на 260 000 экземпляров.

Научная сеть ВИР включает в себя штаб-квартира института с 9 растительных ресурсов кафедр, 13 фундаментальных научно-исследовательских лабораторий и 12 опытных станций в различных географических зонах России. Институт коллекций, доноров и других источников, определенных и разработанных ВИР ученые сыграли решающую роль в селекции. Использования зародышевой плазмы материалов ВИР заводчики только в России высвободило более 2500 сортов, из которых около 450 сейчас выращивают на площади 63 млн. га. Это распространяется и на 80% сортов пшеницы. Первичная оценка помогла выявить около 4000 источников ценного племенного символов. Генетические исследования локализованных источников, в том числе 77 27 источников устойчивости к патогенам пшеницы, ячменя, овса, гороха и др., и 9 источники досрочность в овса, кукурузы и подсолнечника.

В последние  пять лет, ВИР отправлено за границу  около 40 000 образцов. ВИР сотрудничает с экс-республик СССР, так и  продолжает поставлять растительных материалов по запросам от заводчиков. С 1996 по 2000 год, и эти страны получили более 14 000 образцов различных культур. В последние годы, в соответствии с КБР, многие страны проявляют интерес к репатриации свои собственные генетические ресурсы растений, и ВИР удовлетворяет такие просьбы.

Большинство банков генов, которые были созданы в середине 60-х и 70-х годов 20-го века сталкиваются с проблемой присоединений регенерации после длительного хранения от 20 до 30 лет. В то же время, многие из них не имеют строгие критерии для присоединений идентификация на уровне видов, не говоря уже о их способность поддерживать внутривидовая изменчивость. Критерии основаны на видном и легко различимы морфологическим признакам.

Большинство из этих систем критериев, были созданы  под руководством. Вавилова в 20-е  и 30-е годы и позже разработаны и уточнены на основе новых данных исследований разнообразия растений. Принципы, лежащие в основе систем являются:

• Реальные внутривидовая классификация, как мы понимаем, базируется на комплексном подходе к звание множество как объективных блок сложных полиморфных видов систем.
• Значение тщательно проработанных вниз или различные формы - систем культивируемым видам-в комплекте набор различных символов, морфологические и, в первую очередь, которой на протяжении десятилетий используется в ВИР для идентификации и, следовательно, ради сохранения и изучения весь спектр разнообразия видов. Только применение внутривидовая систематика может обеспечить сохранение полного внутривидовое разнообразие созданных природой и человеком.