流程化的生态建模方法与科学工作流系统

科学工作流系统是由一系列经过特殊设计的数据分析与管理步骤组成的、按照一定的逻辑组织在一起, 并在给定的运行环境下, 完成特定科学研究的工作流管理系统。科学工作流系统致力于使全世界的科学家可以在一个简单易用的平台上交换思想, 共同设计全球尺度的实验, 共享数据、实验步骤与结果等。每一个科学家可以独立创建自己的工作流, 执行工作流并实时查看结果; 不同科学家之间也可以方便地共享和复用这些工作流。本文以开普勒系统(Kepler system)和生物多样性虚拟实验室(BioVeL)两个项目为例, 介绍了科学工作流的发展历史、背景、现有项目和应用等。以生态位模型工作流为例, 介绍了科学工作流的流程以及特点等。并通过对现有科学工作流的分析, 对其发展方向和存在的问题提出了自己的看法及预期。     

大尺度生物多样性评价

如何在减小采样付出和获取真实信息之间取得平衡,是大尺度生物多样性评价的一个主要问题。本文首先给出了大尺度评价的定义,然后回顾其历史并指出了其中存在的问题。接着从采样空间策略、代理物种、评价指标、快速评价技术、遥感技术5个方面对评价设计方法学作了总结,最后引入了多尺度生物多样性评价体系,作为解决问题的思路。该体系要求在一系列空间尺度上对生物多样性的特征值进行采样和计算,其核心是中间尺度的构建,可以采用自底向上和自顶向下两种思路构建中间尺度。对于多样性的保育来说,中间尺度至关重要,生物多样性的评价、管理规划和实践的整合需要在中间尺度上进行。大尺度生物多样性变化可以作为整合的背景,而小尺度是保育管理行动的合适尺度。     

生物标本地理信息系统SpecimenMapping的设计和实现

针对生物多样性研究领域的需求与现有GIS平台的局限,运用GML和SVG等相关技术设计实现了一个基于XML标本地理信息系统———SpecimenMapping。该系统具有导入常见空间数据格式、投影坐标互相转化、管理个人标本数据、导入其他格式的标本数据、图形化显示标本地理信息、分布地生态因子分析和栖息地预测等功能,具有基于开放标准便于功能扩展、方便操作、针对性强等特点。     

物种潜在分布地预测系统PSDS的设计与实现

本研究设计并实现了一个基于地理信息系统(GIS)的仅用物种已知分布点数据预测物种潜在分布地的PSDS系统.在这一系统中,通过层次聚类算法对物种已知分布点数据进行处理,减少了异常值对预测结果的影响,从而解决了环境包络模型预测结果过于乐观的问题,在物种已知分布数据较少时也能取得较好的结果.该系统实现了数据加载与导出、图层浏览与显示、生态因子分析与分布地预测、结果展示等功能,操作方便,简单易用.本文以白冠长尾雉(Syrmaticus reevesii)为例,根据4个省的少量已知分布点数据对其在国内的潜在分布地进行了预测,获得了较理想的结果,可为该物种的保护提供科学依据.     

生物多样性信息学研究进展

生物多样性信息学是一门蓬勃发展的新学科。它将现代的信息技术带入生物多样性及其相关学科的研究领域。它在生物多样性基础数据的数字化、模型工具和各种工具软件的开发、数据整合, 以及全球、地区和国家尺度生物多样性信息网络等多个方面的发展, 向我们展示了未来在全球范围内自由、免费共享生物多样性数据和信息, 以及人们行动起来共同关注、调查与监测野外生物多样性的前景。目前, 已有大量数字化的物种编目、标本馆标本、多媒体影像、研究文献等生物多样性基础信息可以通过互联网检索和利用。其中, 最值得关注的是一些成功的国际性研究项目, 如物种2000、全球生物多样性信息网络、生命条形码以及网络生命大百科全书。这些项目的成功不仅体现在对大量基础信息和数据的发布, 而且它们通过与生物多样性信息标准TDWG(Biodiversity Information Standards: TDWG)的合作, 推动了达尔文核心标准(Darwin Core)等一些重要的生物多样性信息标准的应用, 以及地区和国家性生物多样性信息节点的建立, 这些都为将来全球范围生物多样性信息的共享和数据交换奠定了重要基础。在数字化信息的基础上, 研究人员也开发了一些在特定研究领域应用的数据挖掘和模型工具, 例如基于数字化标本的地理分布预测工具MAXENT, 分类学专家知识管理的LifeDesk。公民科学理念的发展则向我们展示了公众和科学爱好者广泛参与以互联网为基础的生物多样性信息学研究活动。因此, 生物多样性信息学的发展前景广阔, 它将为我们实现全球保护战略目标, 应对生物多样性危机, 解决全球气候变化条件下生物多样性资源管理和利用建立坚实的信息基础。