ИСТИНА

Изучение мест сосредоточения максимального разнообразия живых организмов (хотспотов) является наиболее актуальной частью исследований по информатике биоразнообразия, дисциплины на стыке трех областей (наук о жизни, наук о Земле и вычислительных наук). Кавказ – единственный российский хотспот, который присутствует во всех опубликованных схемах распределения мирового биоразнообразия, что само по себе делает актуальным и приоритетным его изучение по отношению к другим частям страны. Никто не пытался охарактеризовать внутреннюю структуру кавказского хотспота и наиболее разнообразного его сектора – Западного Кавказа. Цель проекта – создать наиболее полный массив электронных данных по флористическому разнообразию самой богатой региональной флоры России. На этой основе – дать характеристику пространственной структуры флоры в пределах этой территории и установить закономерности распространения отдельных видов, их групп и флористического разнообразия в целом. Впервые в России будет составлен и опубликован в свободном доступе полный региональный массив данных, включающий не менее 25 000 изображений, этикеток и геопривязок гербарных образцов. Впервые будут составлены интерактивные карты распространения всех видов флоры края, при этом каждая точка на карте будет связана с конкретной записью в базе данных и изображением гербарного образца. Впервые будет дана картографическая характеристика пространственной структуры самой богатой региональной флоры России. Впервые будет дана возможность автоматической генерации локальных выборок для создания флористических списков любой пространственной размерности. По результатам проекта мы создадим региональный ресурс "Флора Краснодарского края по материалам Цифрового гербария МГУ" с открытым доступом в Интернете. Портал будет включать не менее 25 000 образцов из фондов Гербария Московского университета. Ресурс будет иметь две версии – операционную версию для ввода и редактирования данных и пользовательскую версию. На портале будет развернута библиотека изображений, которая будет состоять из изображений всех образцов с разрешением 300 dpi и фотографий растений в природе. Все образцы будут иметь расшифровки этикеток и геопривязки. Аналитический результат исследования будет заключаться в создании 2 000 электронных интерактивных карт распространения всех видов флоры Краснодарского края, что станет основой для выявления ботанико-географических закономерностей с использованием методологического аппарата информатики биоразнообразия.

Studying of the biodiversity hotspots is the most relevant part of modern research on biodiversity informatics, a discipline at the junction of three major fields (life sciences, earth sciences, and computational sciences). The Caucasus is the only Russian hotspot that is present in all published schemes of distribution of world's biodiversity, which makes it the top priority area for floristic studies in Russia. No one tried to characterize the internal structure of the Caucasian hotspot and its most diverse sector, i.e. the Western Caucasus. The goal of the project is to create the most complete dataset on the floristic diversity of the Russia's richest regional flora. We are going to give a description of the spatial structure of the flora within this territory and to reveal the patterns of distribution of individual species, their groups and floristic diversity in general. For the first time in Russia, a complete regional dataset comprising at least 25,000 images, labels and georeferences based upon herbarium specimens will be compiled and published in the public domain. For the first time, interactive distributional maps for all species of the regional flora will be compiled, with each point on the map associated with a specific record in the database and an image of the herbarium specimen. For the first time, a cartographic description of the spatial structure of the Russia's richest regional flora will be given. For the first time, it will be possible to generate automatically floristic checklists of any spatial dimension. According to the results of the project, we will create a regional open access web-resource "Flora of the Krasnodar Krai based upon the materials of the Moscow Digital Herbarium". The portal will include at least 25,000 specimens from the Moscow University Herbarium. The resource will have two versions, i.e. the operational version for data entry and data editing and the user version. The portal will deploy a library of images, which will consist of images of all specimens at 300 dpi resolution and photographs of plants in nature. All samples will have fully captured labels and geolocation. The analytical result of the study will include the creation of 2,000 electronic interactive maps of the distribution of all species in Krasnodar Krai. It will be the basis for identifying phytogeographical patterns using the biodiversity informatics methodological apparatus.

1. Мы создадим региональный ресурс "Флора Краснодарского края по материалам Цифрового гербария МГУ" с открытым доступом в Интернете. Он будет включать не менее 25 000 образцов из фондов Гербария Московского университета, собранных за последние 200 лет и документирующих флору Краснодарского края. Ресурс будет иметь две версии –операционную версию для ввода и редактирования данных и открытую (пользовательскую) версию, которая оптимизирована для поисковых роботов и мобильных устройств. Научная значимость этого ресурса заключается в том, что теперь любое исследование флоры региона будет начинаться с анализа данных, содержащихся на этом портале. Практическая значимость, особо это подчеркнем, будет заключаться в выводе региона в число лидеров электронной документации разнообразия флоры. 2. На портале "Флора Краснодарского края по материалам Цифрового гербария МГУ" будет развернута библиотека изображений, которая будет состоять из двух связанных блоков. С одной стороны, это изображения (сканы) 25 000 гербарных образцов с разрешением 300 dpi (отметим, что 22 547 сканов уже готово, еще около 2 500 изображений будет сделано в результате выполнения проекта), а с другой стороны – фотографии не менее 1 000 растений в природе, документирующих те же популяции, в которых будут собраны гербарные материалы в ходе реализации проекта. Научная значимость библиотеки изображений заключается в том, что при возникновении любого частного вопроса или неясности на стадии анализа данных у ученого будет иметься возможность посмотреть исходный гербарный образец. Ее практическая значимость заключается в образовательном аспекте, поскольку тысячи фотографий живых растений и гербарных образцов станут доступными для учителей биологии региона и преподавателей вузов. 3. На портале "Флора Краснодарского края по материалам Цифрового гербария МГУ" мы развернем текстовую базу данных расшифровок этикеток. Она будет охватывать все 25 000 гербарных образцов. Это необходимо для точного поиска образцов по всем возможным критериям поиска, которые включают дату сбора, ФИО коллекторов, экологические условия сбора, таксономию и прочую информацию. Научная значимость полнотекстовой базы данных имеет два важных аспекта: (1) это мощный фактор структуризации массива перед вводом геоданных, (2) задел для чеклиста флоры края на основе четкого цитирования гербарных этикеток. К сожалению, цитирование образцов – стандарт качества, который крайне редко достигается при флористических исследованиях региональной размерности. Практическая значимость базы этикеток заключается в том, что любой поисковый ресурс (Google, Яндекс и проч.) быстро найдет нужные образцы. 4. На портале "Флора Краснодарского края по материалам Цифрового гербария МГУ" мы развернем библиотеку геопривязок (установленных координат мест сбора) всех 25 000 гербарных образцов. Это необходимо для поиска образцов по карте, создания географических выборок, установления и характеристики мест концентрации видов и их групп. Научная значимость проекта во многом заключается именно в генерации массива пространственных данных как необходимого условия анализа ботанико-географической информации на современном этапе. Прикладная значимость менее очевидна, однако точка на карте, к которой "пристёгнут" образец, позволит быстро посмотреть, что растет в какой части Краснодарского края, а откуда просто нет данных. Создание портала имеет фундаментальное значение как организующий вспомогательный ресурс для активизации дальнейших исследований флоры на региона. 5. Аналитический результат исследования будет заключаться в создании 2 000 электронных интерактивных карт распространения всех видов флоры Краснодарского края. Это станет основой для выявления ботанико-географических закономерностей различной размерности с использованием методологического аппарата информатики биоразнообразия. Научная и практическая значимость этого результата заключается в том, что впервые для края будет создан атлас распространения всех видов флоры региона. Для отдельных «ключевых» видов будут построены модели пространственного распространения на основе климатических и дистанционных данных (не менее 100 видов). Прогнозные модели позволят оценить ведущие факторы среды, обуславливающие их распространения, прогнозировать новые их местонахождения и получить пространственное обоснование ключевых с точки зрения охраны флоры территорий края. 6. Массив данных на английском языке будет опубликован на международной платформе-агрегаторе GBIF для вовлечения региональных данных по Краснодарскому краю в мировые исследования биоразнообразия. Что касается научной и практической значимости этого события, то она заключается в том, что на карте глобальных электронных данных по биоразнообразию станет на одно белое пятно меньше. Все выводы, результаты и аналитические обзоры, касающиеся биоразнообразия мира и отдельных регионов в части, касающейся западного сектора кавказского хотспота, будут корректными. 7. В ходе полевых исследований собрано не менее 1 000 новых гербарных образцов, документирующих разнообразие менее изученных частей региона. Выявление уникальных объектов природы, подлежащих охране, продолжается постоянно. По сути, научная значимость заключается в выявлении биоразнообразия этих мест, прикладная значимость – в многочисленных общих и частных аспектах охраны природы. Новые материалы будут вовлечены в научный оборот.

Полученные результаты У научного коллектива полученные результаты отражены в статьях и монографиях, посвященных флоре России в целом, Кавказа и Крыма в частности. Среди исполнителей проекта – авторы фундаментальных сводок "Атлас флоры Европы", 11-го издания "Флоры" П.Ф. Маевского, ряда региональных красных книг. Руководитель этой грантовой заявки А.П. Серегин – организатор и научный редактор крупнейшей в России базы данных по биоразнообразию "Цифровой гербарий МГУ", автор списков флоры Утришского заповедника, статей по флористическим находкам в Большом Сочи и на Таманском полуострове, первооткрыватель нового вида лука с высокогорий Западного Кавказа (Allium schistosum). Программы и методы Нами были разработаны технические задания (в дальнейшем реализованные и эмпирически уточненные в ходе выполнения проекта по созданию Цифрового гербария МГУ) на несколько ключевых этапов оцифровки гербарных коллекций: (1) создание библиотеки изображений высококачественных гербарных образцов в результате сканирования; (2) перевод этикеток гербарных образцов в формат базы данных; (3) создания веб-портала для публикации научного контента и взаимодействия с ним; (4) геопривязки этикеток; (5) автоматической геопривязки этикеток по алгоритму ИСТРА. Информационные ресурсы Цифровой гербарий МГУ (https://plant.depo.msu.ru/) включает на 27.12.2018 г. 970 568 образцов, 966 636 изображений, 298 384 геопривязок, 135 813 расшифрованных этикеток, 37 740 видов. Из них 22 547 образцов происходят с территории Краснодарского края – для 7 246 образцов введен полный текст этикеток, для 8 761 образцов введены геопривязки. Весь массив Цифрового гербария МГУ опубликован на GBIF (https://doi.org/10.15468/cpnhcc), еженедельно происходит его синхронизация с текущей версией массива.