Digitalisering af de store mørke data i museets fossilsamlinger

De store museer i verden rummer en hemmelighed:De er hjemsted for millioner og atter millioner af naturhistoriske eksemplarer, der næsten aldrig ser dagens lys. De ligger skjult for offentligheden, typisk placeret bag eller over de offentlige udstillingshaller, eller i bygninger uden for byggepladsen.

Det, der vises offentligt, repræsenterer kun den mindste brøkdel af den viden, der er under ledelse af hvert museum. Ud over fossiler, museer er depoter for, hvad vi ved om verdens levende arter, samt meget af vores egen kulturhistorie.

For palæontologer, biologer og antropologer, museer er som historikernes arkiver. Og som de fleste arkiver – tænk på dem, der er placeret i Vatikanet eller i Kongressens bibliotek – rummer hvert museum typisk mange unikke eksemplarer, de eneste data, vi har om de arter, de repræsenterer.

Det unikke ved hver museumssamling betyder, at videnskabsmænd rutinemæssigt valfarter over hele verden for at besøge dem. Det betyder også, at tabet af en samling, som i den nylige hjerteskærende brand i Rio de Janeiro, repræsenterer et uerstatteligt tab af viden. Det er beslægtet med tabet af familiehistorie, når en ældste i familien dør. I Rio, disse tab omfattede enestående dinosaurer, måske de ældste menneskelige rester nogensinde fundet i Sydamerika, og de eneste lydoptagelser og dokumenter af oprindelige sprog, herunder mange, der ikke længere har modersmål. Ting vi vidste engang, vi ved ikke længere; ting, vi måske har vidst, kan ikke længere vides.

Men nu digitale teknologier – inklusive internettet, interoperable databaser og hurtige billedbehandlingsteknikker – gør det muligt elektronisk at aggregere museumsdata. Forskere, inklusive et multiinstitutionelt team, jeg leder, lægger grundlaget for den sammenhængende brug af disse millioner af eksemplarer. Verden over, teams arbejder på at bringe disse "mørke data" – i øjeblikket utilgængelige via nettet – i det digitale lys.

Hvad er gemt væk i skuffer og kasser

Palæontologer beskriver ofte fossiloptegnelsen som ufuldstændig. Men for nogle grupper kan fossiloptegnelsen være bemærkelsesværdig god. I mange tilfælde, der er masser af tidligere indsamlede prøver på museer for at hjælpe videnskabsmænd med at besvare deres forskningsspørgsmål. Spørgsmålet er, hvor tilgængelige – eller ej – de er.

Alene størrelsen af ​​fossilsamlinger, og det faktum, at det meste af deres indhold blev indsamlet før opfindelsen af ​​computere og internettet, gør det meget vanskeligt at aggregere de data, der er knyttet til museumseksemplarer. Fra et digitalt synspunkt, de fleste af verdens fossile samlinger repræsenterer "mørke data". At store dele af eksisterende museumssamlinger ikke er edb-styrede betyder også, at forsvundne skatte venter på at blive genopdaget inden for selve museerne.

Med visionen og investeringen fra finansieringsbureauer som National Science Foundation (NSF) i USA, talrige museer samarbejder om digitalt at samle deres data fra centrale dele af fossiloptegnelsen. University of California Museum of Paleontology i Berkeley, hvor jeg arbejder, er et af 10 museer, der nu samler nogle af deres fossile data. Sammen gennem vores digitaliserede samlinger, vi arbejder på at forstå, hvordan store miljøændringer har påvirket marine økosystemer på den østlige kyst af Stillehavet, fra Chile til Alaska, gennem de sidste 66 millioner år.

Selve digitaliseringsprocessen omfatter tilføjelse af prøvens samlingsdata til museets computersystem, hvis det ikke allerede er indtastet:dets artsidentifikation, hvor den blev fundet, og alderen på klipperne, den blev fundet i. Så vi digitaliserer den geografiske placering, hvor prøven blev indsamlet, og tage digitale billeder, der kan tilgås via nettet.

Webstedet Integrated Digitized Biocollections (iDigBio) er vært for alle de store museumsdigitaliseringsindsatser i USA finansieret af det nuværende NSF-initiativ, der startede i 2011.

Væsentligt, omkostningerne ved digital aggregering af fossile data online, inklusive titusindvis af billeder, er bemærkelsesværdigt lille sammenlignet med de omkostninger, det tog at indsamle fossilerne i første omgang. Det er også mindre end udgifterne til at opretholde den fysiske sikkerhed og tilgængeligheden af ​​disse uvurderlige ressourcer – en omkostning, som de, der skulle være ansvarlige for museet i Rio, tilsyneladende ikke var villige til at dække, med katastrofale følger.

Digitaliseret data kan hjælpe med at besvare forskningsspørgsmål

Vores gruppe, kaldet EPICC for det østlige Stillehav hvirvelløse samfund i Cenozoic, kvantificeret, hvor meget "mørke data" der er til stede i vores fælles samlinger. Vi fandt ud af, at vores 10 museer indeholder fossiler fra 23 gange antallet af indsamlingssteder i Californien, Oregon og Washington end der i øjeblikket er dokumenteret i en førende online elektronisk database over palæontologisk videnskabelig litteratur, palæobiologidatabasen.

EPICC bruger vores nyligt digitaliserede data til at sammensætte en rigere forståelse af tidligere tiders økologiske reaktion på miljøændringer. Vi ønsker at teste ideer, der er relevante for lang- og kortsigtede klimaforandringer. Hvordan kom livet sig efter masseudryddelsen, der udslettede dinosaurerne? Hvordan førte ændringer i havtemperaturen til ændringer i det marine økosystem, inklusive dem, der er forbundet med isolationen af ​​det køligere Stillehav fra det varmere Caribiske Hav, da landbroen ved Panama først blev dannet?

For at besvare disse spørgsmål, alle relevante fossile data, hentet fra mange museer, skal være let tilgængelig online for at muliggøre storstilet syntese af disse data. Digitaliseringen gør det muligt for palæontologer at se skoven som en helhed, frem for blot som et utal af individuelle træer.

I nogle tilfælde – såsom registreringer af tidligere sprog eller indsamlingsdata forbundet med individuelle prøver – hjælper digitale optegnelser med at beskytte disse uvurderlige ressourcer. Men, typisk, de faktiske eksemplarer forbliver afgørende for at forstå tidligere ændringer. Forskere skal ofte stadig foretage nøglemålinger direkte på prøverne selv.

For eksempel, Berkeley Ph.D. studerende Emily Orzechowski bruger prøver, der samles af EPICC-projektet, for at teste ideen om, at havet ud for den californiske kyst vil blive køligere med globale klimaændringer. Klimamodeller forudsiger øget global opvarmning vil føre til stærkere vinde langs kysten, hvilket vil øge den kystnære opstrømning, der bringer koldt vand fra det dybe hav til overfladen – årsagen til San Franciscos berømte sommertåger.

Testen, hun bruger, er afhængig af at kortlægge fordelingen af ​​et stort antal fossiler. Hun måler subtile forskelle i ilt- og kulstofisotoper fundet i fossile muslinge- og sneglehuse, der dateres til den sidste mellemistidstid i Jordens historie omkring 120, 000 år siden, da vestkysten var varmere, end den er i dag. Adgang til de virkelige fossiler er afgørende i denne form for forskning.

Forståelse af reaktion på tidligere ændringer er ikke kun begrænset til fossiler. For eksempel, For næsten et århundrede siden direktøren for Museum of Vertebrate Zoology, Joseph Grinnell ved University of California, Berkeley, foretog systematiske indsamlinger af pattedyr og fugle over hele Californien. Efterfølgende museet undersøgte de præcise lokaliteter igen, opdage store ændringer i udbredelsen af ​​mange arter, herunder tab af mange fuglearter i Mojave-ørkenen.

Et centralt aspekt af dette arbejde har været sammenligning af DNA'et fra de næsten hundrede år gamle museumseksemplarer med DNA fra dyr, der lever i dag. Sammenligningen afslørede alvorlig fragmentering af befolkninger, og førte til identifikation af genetiske ændringer som reaktion på miljøændringer. At have prøverne er afgørende for denne form for projekt.

Denne digitale revolution er ikke kun begrænset til fossiler og palæontologi. Den vedrører alle museets samlinger. Kuratorer og forskere er enormt begejstrede for den magt, der kan opnås, når verdens museumssamlinger – fra fossiler til eksemplarer fra levendefangede organismer – bliver tilgængelige gennem den begyndende digitalisering af vores uvurderlige samlinger.

Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons-licens. Læs den originale artikel.