miércoles, 12 de julio de 2017

Manejo de bases de datos paleontológicas

Publicado por Ciudad Universitaria Virtual de San Isidoro

Curva de diversidad de braquiópodos
Curva de diversidad de braquiópodos

El número de especies vivas que existen actualmente en la Tierra se estima entre 1,5 y 2 millones, pero si tenemos en cuenta las especies que no se han descrito y descubierto, esa cifra podía estar fácilmente entre 7,5 y 10 millones, por lo que se ha hablado como cifra precisa, unos 8,7 millones. Si miramos al pasado, unos 3.500 millones de años atrás, se estima una cifra entre 500 y 30.000 millones. Se han extinguido el 99,9 % de las especies, y las actualmente vivas no llegan al 1 % de las que existieron. La mayor diversidad de especies se dio en el Cenozoico, tras la extinción masiva de finales del Cretácico.

Cada vez son más los descubrimientos e investigaciones paleontológicas, tanto de profesionales como de aficionados, cada vez se describen más especies nuevas que vivieron en tiempos pasados. Una cantidad abrumadora de datos debe gestionarse en una base de datos para poder sacar partido de ella. Por ello, en la Paleontología actual es importante saber manejarlas.

En cualquier tipo de Ciencia, los datos lo indican todo: el procedimiento correcto, la exactitud de las investigaciones, los errores, las tendencias... En un tiempo cercano esta tarea era tediosa y laboriosa, pero el desarrollo de la Informática nos ha dado alas de gigante y unas posibilidades que hace pocos años eran impensables.

Si tenemos en cuenta que la Paleontología es una ciencia compleja, pluridisciplinar, en la que, como sucede en la Historia, no podemos regresar al suceso, sino que contamos con lo que podamos saber del mismo, el manejo de los datos adquiere una crucial importancia.


Introducción

Contar con una buena base de datos es fundamental es Paleontología, Estratigrafía, Sedimentología y Geología Histórica, ya que ofrece posibilidades de referencia geocronológica y de reconocimiento de los ambientes del pasado de la Tierra.

Para realizar una base de datos son de enorme interés las colecciones de Ciencias de la Vida y de la Tierra publicadas en 2003 por el Natural History Museum de Londres. Estas se hallan contenidas en el documento Life and Earth Sciences and Library Collections.

Se pueden usar las tarjetas de ejemplares existentes en museos, instituciones docentes y científicas, y colecciones, incluso particulares. También se puede usar documentación como bibliografía, artículos científicos, e incluso material de trabajo de instituciones y empresas mineras y geológicas.

Es importante que el material analizado sea completamente fiable. En el caso de errores, hay que reetiquetar el material existente. Los fósiles deben identificar al organismo desde el phyllum si es posible hasta la especie. Todos los fósiles han de contener la siguiente información: número de identificación del fósil; organismo; edad, era, y periodo; localidad, clave, colector y observaciones.

Por último, el tratamiento informático ha de ser el adecuado para que la base de datos pueda ser verdaderamente útil.


Guión de la práctica

Vamos a usar dos de las bases de datos paleontológicas más utilizadas en Internet. De manera similar podemos usar otras. Vamos a suponer que buscamos información sobre braquiopodos, empleando su denominación científica Brachiopoda.


Entramos a Paleobiology Database, y en la parte superior hacemos click en Search.

Vamos a buscar registros de recolección de fósiles. En el desplegable de Search, elegimos Fossil collection records. Entre los valores de búsqueda (Search values), están el nombre de la colección o número (Collection name or number(s), el nombre del taxón (Taxon name), País/continente (Country/continent), Estado/Provincia (State/province), Condado / Parroquia (County/parish), Referencia (Reference), Intervalo de tiempo (o edad en Ma) (Time interval (or age in Ma), Grupo, formación, o miembro de (Group, formation, or member), Paleoambiente (Paleoenvironment), Litología (Lithology), Datos (Data), y Proyecto de grupo (Group/project).

Se pueden rellenar los campos que se deseen. Ningún campo es obligatorio. No se distingue entre mayúsculas y minúsculas. Se pueden introducir varios datos separados por comas. Se puede ordenar de forma ascendente o descendente por número de colección, nombre de la colección, etc.

Para mostrar su funcionamiento, en el campo nombre del taxón (Taxon name), introduciremos Brachiopoda, para que nos de información sobre braquiópodos. Nos da todos los registros fósiles por períodos y épocas, ordenados de más reciente a más antiguo.

Para buscar taxones fósiles lo seleccionamos en el desplegable de Search, como Fossil taxa. Rellenaremos los campos que deseemos: Nombre científico (Scientific name), Nombre común (Common name), Autor (Author), Año de publicación (Publication year), Partes del cuerpo del espécimen tipo (Body part of type specimen), Preservación (Preservation). En el taxón se puede mostrar información sobre este taxón (Show, this taxon) como información sobre el mismo (information regarding), todos los taxones incluidos (all taxa whitin), o un taxon aleatorio dentro del mismo (a random taxon within). Dentro del taxón, una única lista (Within a taxon, only list), pudiendo elegir especie, subespecie, género, subgénero, etc. También se puede excluir un taxon (and exclude the subtaxon). Se puede utilizar el comodín % sustituyendo a especie o género.

En el nombre científico (Scientific name) , introduciremos Brachiopoda. Los demás campos los dejaremos en blanco. Nos da todos los registros fósiles, en ámbitos geográficos, por períodos y épocas, ordenados de más reciente a más antiguo.

Si queremos buscar referencias publicadas, de la misma forma introduciremos Nombre del autor (Author's name), Publicado en (Published), el título incluye (Title includes), Libro/nombre de serie (Book/serial name), Número de referencia (Reference number), Proyecto (Project), Quien lo ha autorizado (Authorizer), quien lo ha inscrito (Enterer), pudiéndose ordenar (Sort by) por autor, año, publicación, autorizador, inscriptor, o fecha de entrada. 

En el nombre del autor, introduciremos Alroy, mostrándonos todos sus trabajos y todas las especies sobre las que hay investigado.

Ahora realizaremos una clasificación taxonómica. En Search, hacemos click en Classifications of taxa in groups. Nos aparecen cuatro posibilidades: Nombre científico (Taxonomic name), ... o nombre común (... or common name), ... o autor y año (... or author and year), y ... o número de referencia (... or reference number).

En nombre científico escribimos, Leptaena, que es un género de braquiópodos. Su búsqueda (Show classification) nos devuelve todas las especies del género Leptaena. Si hacemos click en alguna de ellas nos da información de referencias bibliográficas, ecológica, estratigráfica, geográfica, etc.

Para buscar unidades estratigráficas (Stratigraphic unit), introducimos grupo (Group, formation, or member), País/Continente (Country/continent), Estado/Provincia (State/province), Condado/parroquia (County/parish), Referencia (Reference), Intervalo de tiempo (o edad en Ma) (Time interval (or age in Ma), Paleoambiente (Paleoenvironment) o Litología (Lithology). Por ejemplo si introducimos en Grupo Carboniferous, las búsqueda nos devuelve todas las formaciones del Carbonífero.

Finalmente, podemos consultar datos de archivo (Data archives) que nos muestra todas las publicaciones electrónicas oficiales de la Base de Datos de Paleobiología.


La segunda base de datos que vamos a utilizar es Fossil works. Esta tiene tres partes. La primera, Full search, búsqueda completa, es muy similar a la anterior. La segunda, Download, nos permite descargar datos en archivos csv de colecciones o especímenes (Collection, occurrence, or specimen data), nombres taxonómicos y documentación (Taxonomic names and opinions), y medidas de especímenes (Measurements of specimens). Y la tercera es de análisis, Analyze, que es con la que vamos a trabajar a continuación.

Para dibujar un mapa de colecciones fósiles, vamos a Analyze y hacemos clic en Draw maps of our fossil collections. Tenemos dos partes, Datos (Data) y Opciones gráficas (Plotting options). Dejamos las últimas predeterminadas, salvo que queramos hacer cambios en las mismas. En datos, ponemos poner: Grupo de animales (Group of animals), ... o nombre de taxón (... or taxon name), País (Country), Estado/Provincia (State/province), Intervalo de tiempo (Time interval), Grupo, formación, o miembro de (Group, formation, or member), Litología (Lithology) y Paleoambiente (Paleoenvironment).

En ... or taxon name escribimos escribimos, Leptaena, género de braquiópodos. Haciendo clic en Draw map, nos aparece un mapa con todos los hallazgos de Leptaena en toda la Tierra. El nombre debe estar escrito correctamente, ya que la búsqueda distingue entre mayúsculas y minúsculas (por ejemplo leptaena no valdria, Leptaena sí).

Para realizar un recuento taxonómico vamos a Analyze y hacemos clic en Count taxa. Tenemos las siguientes opciones de entrada de datos: Grupo taxonómico (Taxonomic group), Introduzca un nombre (obligatorio) (Required. Enter a single name), Período geológico o intervalo de tiempo (Geological period or time interval), Grupo, formación, o miembro de (Group, formation, or member), Continente o país/estado (Continent or country/state), Nombre del autor (Author of name), Nombres publicados entre (Name published between), Entrada de datos, introducir primero el último nombre (Data enterer, Enter the last name first).

En Taxonomic group escribimos escribimos, Leptaena, género de braquiópodos. Haciendo clic en Count taxa, nos aparecen las 81 especies de Leptaena.

Encontrar taxones comúnes (Find common taxa) es una búsqueda similar a la anterior, pero en este caso nos da las colecciones existentes. Si queremos el resultado resumido en una tabla, iremos a Generate data summary tables, apareciendo este por autor, colecciones y porcentaje.

Para calcular una primera aparición (Calculate a first appearance), podemos introducir nombre científico (Scientific name), nombre común (Common name), excluyendo subtaxones (Excluded subtaxa), entre los parámetros más importantes. Si introducimos, por ejemplo, en nombre científico Leptaena, la búsqueda nos devuelve la fecha de aparición, con sus intervalos máximo y mínimo, junto a los intervalos de confianza de la primera aparición.

Generaremos una curva de diversidad (Generate diversity curve data) introduciendo los siguientes datos en opciones básicas (Basic options): nombre del que queremos obtener datos (File data); escala de tiempo (Time scale); tamaño de la partición en millones de años (Bin size in millions of years); nivel taxonómico (Taxonomic level), pudiendo elegir el informe por especie, género, familia, etc.; y otras opciones como si el nombre de la familia u orden no se encuentra, utilizar el nombre del taxón padre inmediato en su lugar, contar referencias en lugar de taxones, o tomar el rango taxones existentes hasta el reciente. Además de las opciones básicas, en la parte superior podemos elegir opciones de submuestreo (Sumsampling options), columnas de datos en bruto (Raw data column), columnas de submuestro (Sumsampling columns), y opciones gráficas (Graphic options).

Así, si elegimos Leptaena o Brachiopoda, nos devuelve un informe de la curva de diversidad (Raw data) y la propia curva (Diversity curve).

Para analizar la abundancia de datos (Analyze abundance data), introduciremos número mínimo de muestras (Minimum number of specimens), siendo 100 el predeterminado; nombre o número de la colección (Collection name or number(s); País/Continente (Country/continent); Condado/parroquia (County/parish); intervalo de tiempo o edad (Time interval (or age in Ma); grupo, formación o miembro (Group, formation, or member); paleoambiente (Paleoenvironment) o litología (Lithology), entre otros.

Si elegimos como nombre del taxón Leptaena, y pulsamos intro ya que no aparece botón para hacer clic, nos devuelve todas las colecciones que contengan el género Leptaena que tengan un mínimo de 100 ejemplares.

Si queremos analizar rangos taxonómicos (Analize taxonomic ranges), nos dará intervalos de confianza de un taxon. Elegimos nombre del taxón (Taxon name) y elegimos especies (species), géneros (genera) o tal cual (as entered).

Así por ejemplo, si elegimos Leptaena, y hacemos clic en Submit, a continuación nos aparecen todas las especies por defecto, podemos quitar las que queramos y volvemos a hacer clic en Submit. Entonces nos aparece la escala de tiempo en la que vivió, en este caso es amplia (Stages).

Finalmente, si queremos analizar secciones estratigráficas (Analyze stratigraphic sections), introducimos los datos de nombre o número de la colección (Collection name or number(s); Nombre del taxón (Taxon name); Nombre de la sección (Section name); País/Continente (Country/continent); Condado/parroquia (County/parish); intervalo de tiempo o edad (Time interval (or age in Ma); grupo, formación o miembro (Group, formation, or member); paleoambiente (Paleoenvironment) o litología (Lithology), entre otros.

Por ejemplo, si introducimos en nombre del taxón Leptaena y pulsamos intro ya que no aparece botón para hacer clic, nos devuelve todas las secciones estratigráficas que contengan el género Leptaena.


Preguntas y actividades

1. ¿Por qué son tan importantes las referencias publicadas sobre una especie?

2. Leer los siguientes artículos sobre el Código Internacional de Nomenclatura Zoológica y el Código Internacional de Nomenclatura Botánica.

3. Hacer las siguientes búsquedas sobre los siguientes taxones, en taxones comunes (Find common taxa):

- Clase: Trilobita

- Género: Homo

- Especie: Deinotherium bozasi

- Iconofósil: Spiroraphe (se escribe de las dos maneras: Spiroraphe y Spirorarphe)

4. ¿Qué conclusiones se pueden sacar de las búsquedas anteriores?

5. ¿Qué aplicaciones y utilidades se pueden sacar de estas bases de datos?

6. ¿Pueden servir estas bases de datos para realizar estudios e investigaciones?

7. Buscar en estas bases de datos información sobre taxones. En este sentido, pueden ser de interés las siguientes webs:






Paleontología

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