Base de datos de paleoecología de Neotoma

La base de datos paleoecológica Neotoma (Neotoma) es un recurso de datos internacional abierto que almacena y comparte diversos tipos de datos fósiles , paleoecológicos y paleoambientales . ^{[ 1 ]} Neotoma se especializa en conjuntos de datos fósiles que abarcan desde las últimas décadas hasta los últimos millones de años. Neotoma está organizada y dirigida por científicos y mejora la coherencia de los datos mediante la curación comunitaria por parte de expertos. Los datos de Neotoma son de acceso público y están disponibles para cualquier persona con conexión a internet.

Los datos de Neotoma son utilizados por científicos y docentes (especialmente paleoecólogos, biogeógrafos y arqueólogos) para estudiar las respuestas de las especies y los ecosistemas a los cambios ambientales pasados ​​y a la creciente actividad humana. Los paleoclimatólogos utilizan los datos de Neotoma para ayudar a reconstruir climas pasados. ^{[ 2 ]} Algunas preguntas de investigación abordadas incluyen: 1) ¿Qué tan sensibles son los ecosistemas a los cambios climáticos pasados? ^{[ 3 ]} 2) ¿Por qué las tasas de expansión del área de distribución de los árboles fueron tan rápidas después del final de la última edad de hielo, dado que las distancias de dispersión de semillas de árboles suelen ser tan cortas ( Paradoja de Reid )? 3) ¿Dónde y cuándo los humanos comenzaron a transformar los ecosistemas? ^{[ 4 ]} 4) ¿Cuáles fueron las causas y consecuencias de las extinciones generalizadas de grandes animales durante los últimos 50 000 años? ^{[ 5 ] [ 6 ]}  5) ¿Qué ecosistemas se caracterizan por un cambio abrupto entre estados estables alternativos y qué desencadena estos cambios abruptos? ^{[ 7 ]} 6) ¿Cómo se han visto afectados los recursos de agua dulce y los ecosistemas acuáticos por el uso y la actividad humana de la tierra durante las últimas décadas? ^{[ 8 ] [ 9 ]} 

Las especies y taxones almacenados en Neotoma representan una amplia gama de organismos terrestres y acuáticos: plantas ( polen y fósiles de mayor tamaño), mamíferos y otros vertebrados, insectos y otros invertebrados, diatomeas , ostrácodos y amebas testáceas . Neotoma también almacena las estimaciones de edad obtenidas mediante datación radiométrica (por ejemplo, radiocarbono , plomo-210) y las derivadas de modelos estadísticos de edad en función de la profundidad en la columna de sedimentos. El modelo de datos de Neotoma es extensible a otros tipos de variables paleoecológicas y paleoambientales.

El volumen de datos en Neotoma está creciendo rápidamente, al igual que los datos almacenados en otras bases de datos paleontológicas y contemporáneas. ^{[ 10 ]} En mayo de 2020, Neotoma contenía 7 millones de observaciones individuales de más de 38 700 conjuntos de datos, 18 600 sitios, 7 000 artículos científicos, 6 000 autores y 100 países [1] . En comparación, el 8 de noviembre de 2017, Neotoma contenía 3,8 millones de observaciones, de 17 275 conjuntos de datos y 9 269 sitios. ^{[ 11 ]}

Los fundamentos intelectuales de Neotoma se remontan a los esfuerzos de los primeros paleontólogos y paleoecólogos en la primera mitad del siglo XX por reunir muchos registros individuales en síntesis cartográficas más amplias. ^{[ 12 ]} Como escribió von Post, los paleoecólogos deben "pensar horizontalmente, trabajar verticalmente", ^{[ 13 ]} es decir, pensar a través del tiempo y el espacio para comprender los procesos que rigen la distribución siempre cambiante de las especies, las asociaciones entre especies y la diversidad de la vida.

Estos esfuerzos se aceleraron en las décadas de 1970 y 1980, cuando varios equipos científicos comenzaron a recopilar bases de datos de distribuciones fósiles para estudiar las distribuciones espaciales de las especies en el espacio y el tiempo y los efectos de las variaciones ambientales pasadas en estas distribuciones. Estos esfuerzos fueron impulsados ​​por los avances en las capacidades informáticas y la creciente disponibilidad de dataciones por radiocarbono y otras dataciones radiométricas para proporcionar un marco temporal común para todas las ocurrencias fósiles. Gran parte de este trabajo se centró en los cambios ambientales y ecológicos que acompañaron los ciclos glaciales-interglaciales del Cuaternario . Estas bases de datos fueron utilizadas tanto por paleoclimatólogos para extraer inferencias sobre climas pasados ​​que podrían usarse para probar las simulaciones paleoclimáticas de los modelos del sistema terrestre, ^{[ 14 ]} como por paleoecólogos interesados ​​en cómo las dinámicas de las comunidades pasadas fueron impulsadas por estos cambios ambientales. ^{[ 15 ] [ 16 ]} Por ejemplo, Margaret Davis demostró que las especies de árboles experimentaron grandes cambios de rango con los cambios climáticos al final de la última edad de hielo y que las especies respondieron de manera individualista. ^{[ 17 ]} Como resultado, muchas comunidades pasadas no tenían análogos , es decir, sus mezclas de especies carecen de un equivalente cercano en las comunidades modernas. Algunos registros y bases de datos constituyentes en Neotoma se extienden más profundamente en el Cenozoico .

Paralelamente, otros equipos de investigación recopilaban registros fósiles de archivos de sedimentos de alta resolución que abarcaban desde las últimas décadas hasta siglos para estudiar los efectos de las actividades humanas sobre las comunidades y los ecosistemas. Algunos ejemplos incluyen los efectos de la lluvia ácida en los ecosistemas en la década de 1980, ^{[ 18 ]} o la eutrofización de muchos ecosistemas lacustres debido al aumento de la escorrentía de nutrientes hacia lagos y arroyos. ^{[ 19 ] [ 20 ]}  

Muchos de estos esfuerzos iniciales de recopilación de datos fueron liderados por pioneros individuales (por ejemplo, Margaret Davis , Tom Webb, Russ Graham, Bjorn Berglund, Jacques-Louis Beaulieu) o por pequeños equipos de investigación. A medida que estos esfuerzos han madurado y la cantidad de datos ha aumentado, el volumen y la complejidad de los datos paleoecológicos superan la capacidad de cualquier experto individual para gestionarlos o conservarlos. Al mismo tiempo, muchas bases de datos paleontológicas y paleoecológicas más pequeñas no han podido mantenerse al día con los avances actuales en informática, o han dejado de funcionar debido a la falta de financiación o a la jubilación o el traslado de los investigadores principales.

Por lo tanto, los campos de la paleoecología y la paleontología han desarrollado modelos de gobernanza de datos basados ​​en la curación comunitaria, en los que recursos de datos como Neotoma son gestionados por comunidades de científicos que trabajan juntos para curar y compartir sus datos. ^{[ 11 ]} Neotoma sigue un modelo de informática centralizada pero gobernanza científica distribuida, y se entiende mejor como una coalición de bases de datos constituyentes que comparten un conjunto común de recursos de base de datos y software, al tiempo que conservan derechos separados para gobernar y curar los datos en los dominios de especialización de sus administradores de datos. Por ejemplo, la Base de Datos Europea de Polen utiliza el modelo de datos y los servicios de software de Neotoma, pero está gobernada por su propio consejo y comunidad de administradores de datos expertos.

Neotoma trabaja en estrecha colaboración con la Base de Datos de Paleobiología , que tiene una trayectoria intelectual similar, pero se ha centrado en la historia completa de la vida, en escalas temporales de millones a cientos de millones de años. Juntos, Neotoma y la Base de Datos de Paleobiología han ayudado a lanzar el Consorcio EarthLife (archivado el 4 de agosto de 2020 en Wayback Machine) , una organización paraguas sin ánimo de lucro que apoya el intercambio fácil y gratuito de datos paleoecológicos y paleobiológicos.

Neotoma emplea un modelo de curación y gobernanza de datos distribuidos. En este modelo, los datos de Neotoma son curados y gobernados por una comunidad de administradores de datos, organizados en bases de datos constituyentes. ^{[ 11 ] [ 12 ]} Estas bases de datos constituyentes pueden organizarse por región, tiempo o grupo taxonómico. Por ejemplo, FAUNMAP es una base de datos constituyente en Neotoma que gestiona registros de vertebrados fósiles del Cuaternario en América del Norte, mientras que MioMap se centra principalmente en registros de vertebrados del Mioceno . ^{[ 21 ]} Para los datos de polen, las bases de datos constituyentes se organizan geográficamente e incluyen la base de datos de polen europea, ^{[ 22 ] [ 23 ]} la base de datos de polen de América del Norte y la base de datos de polen de América Latina. ^{[ 24 ]} Otras bases de datos constituyentes importantes incluyen la base de datos de amebas testadas, ^{[ 25 ]} la base de datos internacional de ostrácodos y la cooperativa de datos de paleoecología de diatomeas. Todos los datos en Neotoma son cargados y curados por administradores de datos asociados con una o más bases de datos constituyentes. Este modelo de gestión comunitaria distribuida es esencial para garantizar la calidad y la coherencia de los datos.

Neotoma está dirigida por un Consejo de Liderazgo de Neotoma (NLC, por sus siglas en inglés) compuesto por 14 consejeros electos, de los cuales 2 puestos están reservados para científicos jóvenes ( Gobernanza ). Las elecciones se celebran anualmente, y aproximadamente un tercio del NLC se renueva en cada ciclo.

Neotoma es una plataforma de datos recomendada por la División de Ciencias de la Tierra de la Fundación Nacional de Ciencias (NSF), Past Global Changes y la Asociación Cuaternaria Americana (ACA) . Neotoma es miembro del Sistema Mundial de Datos del ICSU y está registrada en el registro COPDESS para fuentes de datos científicos que cumplen con los principios FAIR (Localizables, Accesibles, Interoperables y Reproducibles). Neotoma ha recibido apoyo de diversas fuentes, incluyendo la Fundación Nacional de Ciencias y el Foro Belmont .

El uso de datos en Neotoma se rige por una licencia Creative Commons NC-BY, que permite su uso sin restricciones siempre que se reconozcan y citen adecuadamente las fuentes de datos ( Política de uso de datos de Neotoma ). La correcta citación completa de los datos en Neotoma se realiza en tres niveles: Neotoma, la(s) base(s) de datos constituyentes que lo rigen y los autores originales.

Los datos se pueden recuperar de Neotoma de varias maneras. Neotoma Explorer es una interfaz basada en mapas diseñada para búsquedas rápidas y exploraciones de datos iniciales. Explorer es muy adecuada para investigadores interesados ​​en búsquedas rápidas y visualizaciones de datos, así como para exploraciones por parte de profesores y estudiantes de secundaria y universitarios. El Centro de Investigación en Ciencia y Educación ( SERC ) del Carleton College ha preparado y alojado ejercicios de enseñanza que utilizan Neotoma Explorer . Un paquete de R ( neotoma ) permite exportar datos de Neotoma al entorno de programación R. ^{[ 26 ]} Las interfaces de programación de aplicaciones (API) permiten el acceso a los datos de Neotoma por parte de desarrolladores de software de terceros. Los recursos que utilizan datos de Neotoma incluyen la aplicación Flyover Country para viajeros y el Proyecto Global de Pollen .

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