用大数据推动生物多样性研究

2017-08-09 04:44 来源:光明网-《光明日报》 

  【科海观潮】

  作者:马克平,系中国科学院生物多样性委员会秘书长

  “绿色未来”是近来的热词,虽然不少人总把这个热词挂在嘴边,但是对于与绿色未来密切相关的生物多样性未必有深刻的理解。

  深刻理解生物多样性的重要性

  首先,生物多样性是人类社会经济发展离不开的物质基础。人类包括衣食住行在内的最基础生存,每一样都离不开生物多样性。如果要求再高一点,希望生活丰富多彩,那就更加离不开生物多样性了,因为正是大自然的多样性才给人类的生活提供了多样的选择。自然资源并非取之不尽、用之不竭。现在,人类对于大自然处于过度开发的状态,因此需要保护自然,而保护观念的改变是重中之重。以前,我们觉得保护动物就要把动物从自然里拿出来,放在一个我们单独提供的很好的环境中来保护,但结果事与愿违。如果我们的目的是实现成功的保护,这条路是行不通的;只有依赖自然环境和生态系统才能真正保护好生物多样性。

  其次,这一边努力地保护,另一边放肆地破坏,最终起不到保护的效果。应当让保护的行为纳入国家和国际社会的主流,具体说来就是联合国可持续发展全球目标2015-2030。这个目标中的第14项和第15项就是关于陆地和海洋生物多样性保护的条款。我国的“绿色发展”理念与“生态文明建设”倡议完全契合联合国的可持续发展全球目标,这也是我们国家融入国际社会主流的明证。

  人类的最基础生存离不开生物多样性

  可持续发展想要变成现实,就必须有科学技术的支持。从大数据的角度来看,人类想要可持续地利用自然,首先需要理解自然。大数据为我们全方位了解大自然提供了一个重要渠道。欧美在大数据建设和分享上都走在前面,亚洲应当迎头赶上。

  亚洲是生物多样性最丰富的地区,而且具有突出的独特性和很高的保护价值。亚洲又是人口最多的洲和全球经济发展的一大引擎,对生物多样性造成的威胁也是最为严重的。无论是生物多样性保护还是资源的可持续利用都需要洲际尺度的全面信息。近年来, 生物多样性信息学快速发展, 全球和区域水平的生物多样性数据库不断建立和完善。

  全球生物多样性信息网络等全球大型数据库和若干国家水平的数据库, 如澳大利亚生物多样性信息系统和美国标本数字化平台等,都可以提供数千万条物种分布信息, 全球生物多样性信息网络可以提供7亿多条物种分布信息(植物信息只占约四分之一)。海量的物种分布数据为生物多样性保护和研究提供了有力的支撑, 大大促进了研究生物多样性保护规划、生物多样性对全球生态系统变化的响应、生物多样性大尺度格局、外来种入侵态势预测等方面。

  从全球生物多样性在线数据资源分布看, 亚洲整体上属于数据贫乏的区域,在全球生物多样性信息网络的植物分布数据中,亚洲只占4%。截至目前, 亚洲还没有区域尺度的生物多样性数据库。尽管中国、印度、日本、韩国等在生物多样性数据库建设方面有比较好的基础, 但大多数亚洲国家都没有比较完整的生物多样性数据库。严重影响了亚洲区域尺度的生物多样性研究和保护。

  亚洲急需生物多样性大数据

  在基础相对薄弱的亚洲, 开展区域尺度植物多样性数据库建设充满了挑战。很多数据集都是未公开发表或发布的, 特别是植物分布数据多是当地语言的, 而且难以搜集到; 大多数国家的植物学研究都是境外专家为主完成的, 有时寻找相关的分类学家都很困难, 索取资料更难; 各国研究水平参差不齐, 在持续上百年的时间里, 物种分类学概念在变化,多源异构数据汇总后,清理与整合难度很大。

  因此,我国植物学家希望配合国家的大数据战略加紧科研,一方面为我国的经济发展做好基础学科方面的贡献,另一方面带动整个亚洲的植物学科大踏步向前进。于是,由我国牵头的“亚洲植物多样性数字化计划”(Mapping Asia Plants,MAP)应运而生。这一项目旨在针对亚洲各地区目前已有的植物信息资源,如物种名录、相关数据库、网站资源等开展全面调研。

  “亚洲植物多样性数字化计划”旨在建立亚洲植物学信息的大数据在线平台,为亚洲植物多样性保护与研究提供综合性基础信息和跨学科数据挖掘环境。第一阶段(2016年—2020年)的重点在于建立亚洲高等植物物种名录与分布数据库,并开发数据管理和挖掘的在线平台,逐步整合植物性状数据、分子-组学数据、古植物学数据、环境数据和遥感数据。

  植物物种名录与分布数据库是本计划的核心部分,数据来源主要有:(1)植物志书、植物名录和相关论文;(2)植物分布图;(3)植物标本,包括鉴定可靠的植物照片;(4)植被调查样方;(5)植物考察资料;(6)植物观测资料,包括植物爱好者发布的数据;(7)数字化的在线数据集。

  除建设综合性数据平台服务于植物生态学、进化植物学、植物地理学、保护生物学和全球变化生物学研究之外,计划形成下列产出或者服务:(1)植物物种分布图;(2)植物多样性分布图;(3)国家或者区域植物物种名录;(4)植物学名校订和物种分布模型等数据清理与挖掘工具包和在线综合分析平台。

  “亚洲植物多样性数字化计划”以及“国家标本资源共享平台”实际上都可以为国家的“一带一路”倡议提供数据和平台支持,意义非凡。中国科学院陆续建立的海外研究中心为亚洲植物多样性数字化计划项目的开展提供了重要支持; 中国政府以“走出去”为标志的新一轮开放战略,包括“一带一路”倡议, 是亚洲植物多样性数字化计划等区域性项目得以施行的政治基础。有理由相信, 亚洲植物多样性数字化计划定会通过大数据平台,雕刻亚洲的绿色未来。

  《光明日报》( 2017年08月09日 14版)

[责任编辑:李伯玺]

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