Где же на Земле находилась эта окаменелость 200 миллионов лет назад?
Исследователи создали общедоступный интерфейс, который преобразует современные координаты в древние с точностью, близкой к точности настольных компьютеров.
Современные координаты окаменелостей показывают, где они были найдены, но не указывают, где это место находилось миллионы лет назад, когда тектонические плиты смещались по планете. Реконструкция древнего положения — сложная задача в палеонтологии и смежных областях, особенно когда исследователям приходится обрабатывать большие массивы данных с помощью специализированных вычислительных инструментов.
Исследовательская группа BIOST3 в Университете Барселоны разработала общедоступный веб-интерфейс, который упрощает эти реконструкции. Инструмент, получивший название «Калькулятор палеокоординат» (PACA), предоставляет исследователям, преподавателям и широкой публике доступ к высококачественным картам прошлой географии Земли без необходимости обладать глубокими техническими знаниями.
Инструмент описан в журнале Scientific Reports Ноа Шольц-Мурсиа, Алехандро Родригеса-Мена, Виктором Мадарнасом-Гомесом и Антонио Монлеоном-Гетино из Департамента генетики, микробиологии и статистики факультета биологии Барселонского университета.
PACA устраняет барьер программирования.
Стремление составить карту Земли и понять, как менялась её поверхность, привело к значительным достижениям в картографии. Однако традиционное программное обеспечение для реконструкции тектонических плит часто требует знаний в области программирования или опыта работы со сложными настольными программами.
PACA преобразует современные местоположения в палеокоординаты, используя современные модели тектоники плит, что позволяет пользователям исследовать, где находились места в разные моменты геологической истории.
«Этот инновационный интерфейс устраняет методологические барьеры: вы просто загружаете CSV-файл, содержащий текущие координаты и геологический возраст находки, чтобы за считанные секунды получить точные палеокоординаты», — объясняет профессор Антонио Монлеон-Гетино, руководитель исследовательской группы BIOST3 и член платформы биоинформатики Барселоны (BIB).
Следуя принципам открытой науки, исследователи сделали как исходный код PACA, так и скрипты преобразования 3D-данных общедоступными через репозиторий Zenodo. Интерфейс может обрабатывать большие объемы информации, обеспечивая при этом прозрачность и воспроизводимость в исследованиях наук о Земле. Он позволяет пользователям отслеживать местоположения в геологическом времени независимо от их опыта работы с компьютером.
Пять моделей выявляют тектоническую неопределенность
Математическая основа PACA использует пакет R palaeoverse, который напрямую подключается к веб-сервису GPlates. «Инструмент позволяет пользователям одновременно сравнивать свои данные с пятью глобальными моделями тектонических плит (GPM), широко используемыми научным сообществом: PALEOMAP, GOLONKA, MERDITH2021, TorsvikCocks2017 и MATTHEWS2016_pmag_ref», — объясняет Ноа Шольц-Мурсия, первый автор статьи и сотрудник Института исследований биоразнообразия (IRBio) при UB.
Помимо вычисления древних координат, PACA автоматически сравнивает результаты, полученные с помощью различных моделей. Он измеряет такие значения, как палеоширотный диапазон и наибольшее географическое расстояние в километрах между прогнозами моделей, предоставляя исследователям мгновенную оценку тектонической неопределенности для конкретной области.
Пользователи могут экспортировать оптимизированные таблицы для статистического анализа и просматривать реконструированные точки с помощью интерактивного 3D-дисплея, созданного с использованием React и Blender. Программа просмотра размещает рассчитанные местоположения непосредственно на палеогеографических картах проекта PALEOMAP, созданного географом Кристофером Скотезе и адаптированного к Международной хроностратиграфической таблице.
Веб-доступ сохраняет точность реконструкции.
Снижает ли точность перенос процесса с настольного программного обеспечения на веб-интерфейс? «Абсолютно нет», — говорит команда BIOST3, которая протестировала PACA с помощью перекрестной проверки, используя 142 реконструкции из разных мест по всему миру.
Автоматизированные результаты были практически математически идентичны результатам, полученным с помощью традиционного рабочего процесса GPlates. PACA показала среднюю пространственную ошибку менее 17 метров, незначительную разницу в масштабе планеты, а также коэффициент корреляции согласия (CCC) 1,000 для каждой модели и отсутствие признаков систематической ошибки обработки.
Проект PACA был создан в рамках исследовательского проекта «Интервал образования смол в меловом периоде. Абиотические и биотические причины и их палеоэкологические последствия (CREI)», финансируемого Министерством науки, инноваций и университетов Испании. Координаторами проекта являются Антонио Монлеон-Гетино и Хавьер Дельклос с факультета наук о Земле и IRBio. Проект исследует колоссальное производство смолы в течение части мелового периода, которое сформировало многие из ископаемых смоляных отложений, известных сегодня как янтарь.
