biomes: An R package for reproducible occurrence-to-biome classification using 31 global biome schemes
تقدم الورقة البحثية own biomes، وهي حزمة برمجية بلغة R توفر طبقات رستر عالمية متناغمة لـ 31 مخططاً مختلفاً للمناطق الحيوية (biomes)، وسير عمل يعتمد على البيانات وقابلاً للتكرار لمساعدة الباحثين في اختيار المخطط الأكثر ملاءمة وتصنيف سجلات تواجد الأنواع للدراسات الإيكولوجية والتطورية.
البحث الأصلي مرخَّص بموجب CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). هذا شرح مولَّده بالذكاء الاصطناعي لبحث مسبق لم يخضع لمراجعة الأقران. وهو ليس نصيحة طبية. لا تتخذ أي قرارات تتعلق بصحتك بناءً على هذا المحتوى. اقرأ إخلاء المسؤولية الكامل
غالباً ما تُقسم اليابسة على خريطة العالم إلى مناطق واسعة وشاملة من الغطاء النباتي. هذه المناطق، المعروفة باسم "المناطق الحيوية" (biomes)، هي الأحياء البيئية الكبرى لكوكبنا، والتي تتراوح من الغابات المطيرة الكثيفة والرطبة في المناطق الاستوائية إلى السافانا الجافة والمفتوحة والمناطق القطبية المتجمدة. يستخدم العلماء هذه الفئات لفهم كيفية توزيع الحياة عبر العالم، وكيفية تكيف الأنواع مع بيئاتها، وكيف قد تتغير النظم البيئية في المستقبل. ومع ذلك، هناك مشكلة كبيرة في كيفية تعريف هذه المناطق حالياً. فتماماً كما قد يرسم رسامو الخرائط المختلفون حدود دولة ما بطرق مختلفة قليلاً، أنشأ علماء البيئة عشرات الخرائط المختلفة لهذه المناطق الحيوية. تركز بعض الخرائط على المناخ الذي يدفع نمو النباتات، والبعض الآخر على الشكل الفيزيائي للغطاء النباتي، بينما تركز خرائط أخرى على كيفية تغيير البشر للمناظر الطبيعية. ولأن هذه الخرائط غالباً ما تختلف في تحديد أين ينتهي أحد المناطق الحيوية وأين يبدأ الآخر، يواجه الباحثون في كثير من الأحيان صعوبة في اختيار الخريطة المناسبة لسؤالهم المحدد. ويمكن أن يؤدي هذا عدم اليقين إلى الارتباك، حيث قد يستخدم الباحث عن غير قصد خريطة تشوه الأنماط التي تحاول دراستها، أو حيث يصل علماء مختلفون يدرسون نفس المجموعة من الحيوانات أو النباتات إلى استنتاجات متناقضة ببساطة لأنهم استخدموا تعريفات مختلفة للعالم من حولهم.
ولحل هذا الارتباك، طور فريق من الباحثين أداة رقمية جديدة تسمى حزمة biomes (البرمجية)، المصممة لإرساء النظام في هذا المشهد الفوضوي من الخرائط. جوهر عملهم هو مجموعة من واحد وثلاثين مخططاً مختلفاً للمناطق الحيوية العالمية، جميعها موحدة ومعدة للاستخدام ضمن لغة البرمجة R، وهي أداة قياسية لتحليل البيانات البيئية. وبدلاً من إجبار العلماء على تحميل هذه الخرائط المختلفة وتنظيفها ومواءمتها يدوياً، توفر الحزمة هذه الخرائط بتنسيق موحد واحد. والأهم من ذلك، أن الحزمة لا تقدم الخرائط فحسب؛ بل تقدم طريقة لتحديد أي منها هو الأفضل لدراسة معينة. فقد أنشأ الباحثون سير عمل يأخذ قائمة بالأماكن التي وُجد فيها نوع ما ويختبرها مقابل جميع الخرائط المتاحة. ثم يقوم بترتيب هذه الخرائط بناءً على مدى ملاءمتها للبيانات، بحثاً عن المخطط الذي يستوعب أكبر عدد من السجلات مع التمييز في الوقت نفسه بين أنواع البيئات المختلفة التي يشغلها النوع بالفعل. يتيح هذا النهج للباحثين الابتعاد عن اختيار خريطة مألوفة بشكل أعمى، وبدلاً من ذلك اختيار الخريطة الأنسب لأسئلتهم البحثية من الناحية الرياضية والمفاهيمية.
وقد أثبت الفريق قوة هذا النظام الجديد من خلال تطبيقه على مجموعة من النباتات المعروفة باسم Bombacoideae، وهي فصيلة فرعية تشمل شجرة الباوباب الشهيرة وشجرة الكابوك. لقد جمعوا أكثر من 17,000 موقع مسجل لـ 185 نوعاً مختلفاً ضمن هذه المجموعة. وعندما مرروا بياناتهم عبر سير عمل biomes ، قام النظام بتقييم واحد وثلاثين خريطة متاحة، وبعد تصفيتها للتركيز على أنواع الغطاء النباتي، حدد خريطة تاريخية محددة لـ Ramankutty و Foley كأفضل ملاءمة. هذه الخريطة، التي تعيد بناء شكل الغطاء النباتي الطبيعي كما كان بدون تدخل بشري، نجحت في تصنيف سجلات النباتات إلى فئات ذات معنى. وكشف التحليل أن ما يقرب من نصف النباتات المسجلة، والغالبية العظمى من الأنواع، كانت موجودة في الغابات الاستوائية الدائمة الخضرة. كما وُجد جزء كبير آخر في السافانا. وقد طابقت هذه النتائج ما كان يعتقده العلماء بالفعل من دراسات سابقة، مما أكد أن هذه المجموعة منقسمة بالفعل بين بيئات الغابات والسافانا. ومن خلال استخدام حزمة biomes ، تمكن الباحثون من إعادة إنتاج هذا النمط المعروف بسرعة وشفافية، دون الحاجة إلى كتابة أكواد برمجية معقدة ومخصصة أو تنسيق البيانات يدوياً.
تكمن قيمة هذا العمل في قدرته على جعل اختيار خريطة المنطقة الحيوية قراراً مدروساً وقائماً على البيانات بدلاً من أن يكون عادة افتراضية. قبل هذه الأداة، ربما كان الباحث سيختار خريطة لمجرد أنها أول خريطة وجدها أو الخريطة التي يستخدمها الجميع، مما قد يؤدي إلى أخطاء إذا لم تكن تلك الخريطة تتماشى مع نظام دراسته المحدد. تضمن الحزمة الجديدة أن الخريطة المختارة هي التي تغطي أكبر قدر من نقاط بيانات الدراسة مع توفير تفاصيل كافية لرؤية الاختلافات بين البيئات. كما أنها تتعامل مع الواقع الفوضوي للبيانات العلمية، مثل السجلات التي تقع على الخطوط الساحلية أو الجزر التي تتجاهلها بعض الخرائط، من خلال تخصيص حالة واضحة لها بدلاً من فقدانها. النظام سريع، حيث يعالج آلاف السجلات في ثوانٍ، وينتج تصورات بصرية واضحة تظهر بالضبط أين تقع النباتات بالنسبة لحدود المناطق الحيوية المختارة. ومن خلال توفير طريقة معيارية للوصول إلى هذه الطرق الواحد والثلاثين المختلفة لرؤية الغطاء النباتي في العالم ومقارنتها، تساعد حزمة biomes في ضمان أن البحث البيئي أكثر قابلية للتكرار، وأكثر دقة، وأنسب للأسئلة التي يحاول العلماء الإجابة عنها.
غارق في أبحاث مجالك؟
تصلك نشرة يومية بأحدث الأبحاث المطابقة لكلماتك البحثية المفتاحية — مع ملخصات تقنية، بلغتك.