W.
G. Berendsohn, C. Häuser &
K.-H. Lampe
(1999)
Biodiversitätsinformatik in Deutschland: Bestandsaufnahme und
Perspektiven
Bonner Zoologische Monographien 45. Zool. Forschungsinstitut und Museum
Alexander Koenig, Bonn.
Nachdem die Informationsverarbeitung auf der Ebene der Organismen als defizitär herausgestellt wurde, soll hier detaillierter auf einzelne internationale Initiativen eingegangen werden.
Als gegenwärtig wichtigste internationale Initiative im Bereich der Bereitstellung des globalen Organismenkatalogs ist Species 2000 (Sp2000 1999 und Bisby 1997) zu nennen. Das Programm wurde von der IUBS (International Union of Biological Sciences), in Kooperation mit CODATA (Committee on Data for Science and Technology) und der IUMS (International Union of Microbiological Societies) im September 1994 ins Leben gerufen. Nachträglich wurde es vom UNEP Biodiversity Work Programme anerkannt, und es ist heute auch mit dem Clearing House Mechanism der Biodiversitätskonvention verknüpft. Species 2000 wird von einem multinationalen Team mit Mitgliedern aus Australien, Brasilien, Großbritannien, Japan, den Niederlanden, den Philippinen und den USA geführt. Organisatorisch handelt es sich dabei um eine Föderation von Datenbanken, die jeweils eine bestimmte Gruppe von Organismen abdecken und die über einen gemeinsamen Abfragemechanismus dynamisch erreichbar sind. Eine aus den Beiträgen kompilierte jährliche Checkliste soll als ein stabiler Artenindex dienen. Ein funktionierendes, auf dem World-Wide-Web verfügbares Testsystem (Species Locator, siehe unter Sp2000 1999) demonstriert die technische Machbarkeit dieses Konzepts. Der Species Locator greift gegenwärtig auf folgende Gruppen zu: Bakterien (alle Arten; Partner: Japan Collection of Microorganisms am Institute of Physical and Chemical Research [RIKEN] und die Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen [DSMZ]), Pflanzen (bisher eine große Familie; Partner: ILDIS World Database of Legumes) und Vertebraten (bisher nur Fische; Partner: Fishbase, eine vom International Centre for Living Aquatic Resources Management [ICLARM] in Zusammenarbeit mit mehreren anderen Partnern entwickelte Datenbank). Die einzelnen Gruppen stellen, bis auf die Leguminosen, selbst wieder Föderationen von Datenbanken dar.
Insgesamt wurden laut Programmsekretariat bisher weltweit über 150 Datenbanken für den Einschluß in Species 2000 identifiziert. Bis auf den Beitrag der Deutschen Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen (DSMZ 1999a) und der in Berlin installierten Global Plant Checklist (GPC, Berendsohn 1999b) der Internationalen Organisation für Pflanzeninformation (IOPI) sind dabei aus Deutschland bisher nur 6 kleinere entomologische Datensammlungen und die EMBL Living Reptile Datenbank (s.u.) vorgesehen (F. Bisby, pers. comm. 1998). Der deutsche Beitrag im Bereich der Mikroorganismen erscheint durch den internationalen Einfluß der DSMZ gesichert. Im ökonomisch wie ökologisch so bedeutenden Bereich der Information zu Gefäßpflanzenarten entsteht zur Zeit hingegen eine internationale Arbeitsteilung, die zur de-facto Belegung bestimmter Gruppen durch bestimmte Institutionen führt. Ein gewisser deutscher Einfluß ist durch die in Berlin geleistete Entwicklungsarbeit an der IOPI-GPC gegeben; es ist aber dringend ein Beitrag zu fordern, der die Koordination der Information zu einer oder mehreren bedeutenden Blütenpflanzenfamilien an Institute in Deutschland bindet. Hier könnte eventuell auf das im Rahmen der Erstellung der Standardliste der Farn- und Blütenpflanzen (ZfK 1993) geschaffene Expertennetzwerk zurückgegriffen werden. Im zoologischen Bereich liegen andere Bedingungen vor; während bei den Wirbeltieren auf Grund der relativ geringen Artenzahlen und verhältnismäßig geringfügigen taxonomischen Schwierigkeiten ein fast vollständiges Inventar existiert (Wilson & Reeder 1993), sind bei den Invertebraten die bekannten Arten relativ schlecht katalogisiert, und in den meisten Gruppen ist (wie bei den Mikroorganismen) der überwiegende Teil der Arten noch nicht einmal bekannt.
Ein vielversprechendes internationales Projekt mit deutscher Beteiligung zur Schaffung eines Globalen Artenregisters der Tagfalter (ca. 16 000 Arten) wurde im Oktober 1998 im Rahmen eines Workshops in Washington initiiert. Die gegenwärtige Partnerschaft besteht aus den Museen in London (NHM), Leiden (RMNL), Canberra (ANIC), Lima (MHNSM), Washington (Smithsonian) und Stuttgart.
Neben den globalen Vorhaben sind mehrere artbezogene biodiversitätsinformatische Projekte auf europäischer Ebene zu nennen. Dabei bestehen oft Synergiebeziehungen mit den globalen Projekten, z.B. sind sowohl die Flora Europaea Datenbank (Pankhurst 1999) als auch die Med-Checklist (Greuter et al. 1984, 1986, 1989) bereits in die IOPI-GPC und damit in Species 2000 integriert, und selbstverständlich kann jedes globale Projekt einen Beitrag im europäischen Rahmen leisten. Beispielhaft sollen hier zwei Initiativen genannt werden:
Das Euro+Med PlantBase Projekt (Jury 1998) strebt eine Konsensustaxonomie bei den europäischen und mediterranen höheren Pflanzen an, ähnlich der im Rahmen der Flora Europaea in den 60er und 70er Jahren erreichten Übereinkunft (die aber selbst Anstoß für intensive Forschungstätigkeit war und daher aufgearbeitet werden muß). Als Grundlage dienen die existierenden Datenbanken der Flora Europaea (verwaltet am Royal Botanic Garden, Edinburgh) und der Med-Checklist (Botanischer Garten und Botanisches Museum Berlin-Dahlem), die bereits als Basisdatensätze in die IOPI Global Plant Checklist integriert wurden. Ein von der EU im 5. Forschungsrahmenprogramm gefördertes Projekt soll in den Jahren 2000 bis 2002 die Grundlage für das Projekt legen. Das Datenbankmodell von IOPI wird auch weiterhin als Grundlage der Datenbankausgabe dienen, die Software PANDORA (Pankhurst et Pullan 1999) als Eingabeinstrument benutzt werden.
Das European Register of Marine Species (ERMS 1998) ist eine von der EU (DG XII) geförderte konzertierte Aktion, die bis März 2000 eine Checkliste der Meeresorganismen Europas, verbunden mit bibliographischen Verweisen auf Bestimmungsliteratur und einer Expertenliste erstellen und im WWW verfügbar machen soll. In einem vom Forschungsinstitut Senckenberg koordinierten Nachfolgeprojekt sollen die Daten in ein relationales System überführt und Informationen zu Verbreitung, Typusbelegen und Originalbeschreibungen mit dem Register verknüpft werden (Türkay, pers. comm. 1999).
Fauna Europaea ist eine weitere von der EU im 5. Rahmenprogramm geförderte Initiative, die das zoologische Gegenstück zur Flora Europaea darstellen soll (Los, pers. comm.).
Einen Übergang zwischen artbezogenen und belegbezogenen Informationen stellen die Datenbanken mit chorologischer Information (Daten zur Verbreitungskartierung) dar. Die Projekte weisen einen sehr unterschiedlichen Grad an Vollständigkeit und Organisation auf. Im europäischen Rahmen sind hier beispielhaft zu nennen:
Vögel: Die European Union for bird ringing (EURING 1999). In der EURING-Zentrale in den Niederlanden werden alle europäischen Beringungsdaten (von insgesamt 33 Beringungszentralen) zusammengeführt und zentral verwaltet. Alle Beringungszentralen verwenden einen einheitlichen Code für die Artnamen und erheben die Daten nach identischen Kriterien (Zeitraum zwischen Beringung und Wiederfund mindestens 1 Jahr, Wiederfundlokalität mindestens 100 km vom Beringungsort entfernt). EURING beinhaltet 1,2 Millionen Datensätze; bei der weiteren elektronischen Erfassung werden aus osteuropäischen Staaten grob geschätzt noch zusätzliche 30% an Daten eingebracht werden (Fiedler, pers. comm. 1998). Außerdem wurde vom European Bird Census Council EBCC ein Atlas of European Breeding Birds veröffentlicht, in dem die Präsenzdaten zu 495 Arten in über 4400 50x50 km Quadranten dokumentiert werden (Hagemeijer & Blair 1997). Dazu liegt auch eine Atlas Datenbank bei der Organisation SOVON, Niederlande, und eine Bird Database bei Birdlife International, England, vor (Rheinwald, pers. comm.).
Säuger: Als Resultat des EMMA Projekts (European Mammal Mapping Atlas) der Societas Europaea Mammalogica wurde der Atlas of European Mammals (Mitchell-Jones et al. 1999) publiziert, der basierend auf mehr als 93 000 Registrierungen 194 Arten in 50x50 km UTM Quadranten dokumentiert.
Amphibien: Auch die Societas Europaea Herpetologica
veröffentlichte als Ergebnis internationaler Kooperation in Rahmen ihres Mapping
Committees ein Atlantenwerk mit Verbreitungsdaten, den Atlas of
Amphibians and Reptiles in Europe (Gasc et al. 1997).
Wirbellose: Als deutscher Beitrag im European
Invertebrate Survey sei hier die seit Anfang der 70 Jahre erfolgende
Molluskenkartierung Deutschlands unter J. H. Jungbluth (pers. comm.) genannt;
Datenhaltung am Universitäts-Rechenzentrum Heidelberg.
Pflanzen: Ein gedruckter Atlas Flora Europaea (Jalas et al. 1972-1999) wurde in bisher 12 Bänden veröffentlicht und umfaßt die Resultate einer bis zu 150 Jahre alten Registrierungsstradition. Seit 1992 arbeitet man an der Einrichtung einer Atlas Flora Europaea database; die Karten der veröffentlichten Bände wurden inzwischen erfaßt (Lampinen 1999). Ein umfangreicher deutscher Beitrag wurde im Rahmen der Florenkartierung Deutschlands (Datenbank Gefäßpflanzen, s.u.) geleistet.
Unter dem Begriff biologische Sammlungen werden hier sowohl die naturkundlichen Forschungssammlungen in Museen und Universitäten als auch Lebendsammlungen, also Kultursammlungen von Mikroorganismen sowie botanische und zoologische Gärten, verstanden.
Im globalen Rahmen gibt es eine biodiversitätsinformatische Grundstruktur nur bei den zoologischen Gärten, die mit ihrem International Species Information System (ISIS) etwa die Hälfte aller anerkannten Zoos und Aquarien weltweit abdecken (annähernd 500 Institutionen aus 54 Ländern). ISIS stellt Software für die Verwaltung der Bestände und artenschutzorientiertes Sammlungsmanagement zur Verfügung und faßt die so gewonnene Information im Netzwerk zusammen. Von etwa 250 000 lebenden Exemplaren (6000 Arten) und etwa 750 000 ihrer Vorfahren sind Informationen vorhanden. Alle gespeicherten Wirbeltiere der beteiligten Zoos der Welt lassen sich im World Wide Web abfragen; geboten werden wissenschaftliche Namen (Gattung/Art), englische Trivialnamen und die Anzahl Männchen/Weibchen pro Zoo (ISIS 1999). Noch umfangreichere Daten stehen als ISIS Specimen Reference CD-ROM zur Verfügung (Information zu 1 200 000 Akzessionen von 7500 Arten in über 500 Zoologischen Gärten, einschließlich historischen und Stammbaumdaten).
Eine vergleichbare Zusammenarbeit gibt es bei anderen Sammlungsarten nicht, allerdings sind vielfach positive Ansätze zu vermerken. Die großen kommerziellen mikrobiologischen Sammlungen Europas haben im Rahmen des CABRI (Common Access to Biotechnological Resources and Information) Projekts ein gemeinsames Katalogsystem aufgebaut (CABRI 1999). Auch die großen naturkundlichen Museen Europas haben ein Konsortium gebildet, um die Erschließung der Sammlungsinformation gemeinsam zu verfolgen (CETAF, Consortium of European large-scale TAxonomic Facilities). Aus Deutschland sind hier vertreten: Forschungs-institut und Naturmuseum Senckenberg in Frankfurt, Naturhistorisches Museum der Humboldt-Universität Berlin und Botanischer Garten und Botanisches Museum Berlin-Dahlem. BioCISE (Resource Identification for a Collection Information Service in Europe), ein derzeit (bis Ende 1999) unter deutscher Federführung durchgeführtes EU-Projekt, hat sich zum Ziel gesetzt, die existierenden biodiversitätsinformatischen Ressourcen in europäischen Sammlungen und Kartierungsprojekten zu identifizieren. Darauf aufbauend sollen Projektanträge formuliert werden, mit dem Ziel, eine gemeinsame WWW-Schnittstelle zu allen diesen Ressourcen bereitzustellen (BioCISE 1999).
Eine der wichtigsten internationalen Grundstrukturen der biologischen Wissenschaften ist die Nomenklatur, also die Regeln, nach denen Organismen wissenschaftlich benannt werden. Diese sind in den sogenannten Nomenklaturcodes festgelegt, und zwar getrennt für die Tiere (Ride et al. 1999), Pflanzen (einschließlich der Pilze, Greuter et al. 1993), Bakterien (Sneath 1992), Viren (Francki et al. 1990) und Kulturpflanzen (Trehane et al. 1995). Voraussetzungen für die Anwendbarkeit eines Namens sind z.B. die korrekte Form der Veröffentlichung, die Eindeutigkeit sowie die Hinterlegung sogenannter Typus-Exemplare im Rahmen der Neubeschreibung. Nomenklatorische Listen mit den Namen und Veröffentlichungsdaten sind von großer Bedeutung, um Fehlbenennungen oder Fehlanwendungen von Namen zu vermeiden. In der Zoologie veröffentlicht Biosis den seit 1865 geführten Zoological Record, der neuerdings (für Abonnenten) auch in elektronischer Form zur Verfügung steht (Biosis 1999). Von Interesse in diesem Zusammenhang ist übrigens, dass die Einnahmen nur etwa 20% der Kosten decken, finanziert wird Zoological Record im wesentlichen aus den Gewinnen, die Biosis aus dem Verkauf der Biological Abstracts erzielt (M. Dadd, pers. comm., 1998).
In der Botanik hat bei den Gefäßpflanzen traditionell der vom Botanischen Garten Kew bei London herausgegeben Index Kewensis diese Rolle gespielt, der inzwischen als Datenbank-CD verfügbar ist. Eine über das World Wide Web frei zugängliche nomenklatorische Datenbank für Pflanzen (PNP 1999) entsteht gegenwärtig im Rahmen des International Plant Name Index Projekts (IPNI), das die vorhandenen Daten aus dem Index Kewensis, dem Gray Card Index der Harvard University (nordamerikanische Pflanzennamen) und des Australian Plant Name Index zusammenfaßt und in einem Kontributionssystem fortlaufend aktualisiert werden soll (Croft et al. 1999). Das Projekt arbeitet mit dem IOPI Global Plant Checklist Project zusammen, das neben den in IPNI behandelten nomenklatorischen Daten auch die Umschreibung der mit den Namen belegten Pflanzengruppen behandelt (aufgrund der Nomenklaturregeln ist es durchaus möglich, dass in ihrer Umschreibung sehr unterschiedliche Gruppen mit demselben Namen belegt werden). Die IOPI Liste berücksichtigt außerdem auch falsch angewandte Namen, die in Standardwerken wie Roten Listen, landwirtschaftlichen Publikationen etc. verwendet werden.
Für die Pilze existiert der Index of Fungi, der von CAB International (CABI) in Großbritannien vermarktet wird.
In der Botanik gibt es auch Bestrebungen, die Registrierung von Pflanzennamen obligatorisch zu machen; dies wurde aber vom letzten Internationalen Botanischen Kongreß (1999 in St. Louis) nach einer sehr kontrovers geführten Debatte abgelehnt. Aus dem von der International Association of Plant Taxonomists in Berlin erstellten Datenbankprototyp werden nun komplementär zum IPNI Projekt die Indizierung der Algen und der fossilen Pflanzen ausgegliedert und als Indizierungsprojekte weitergeführt.
In Berlin wurde auch ein Projekt ins Leben gerufen, die gebräuchlichen Namen (Names in current use) zu dokumentieren und ihre gültige Publikation nach den Regeln des Code zu überprüfen (z.B. Greuter et al. 1993). Eine Sanktionierung solcher Listen durch den Botanischen Kongress, die bislang ebenfalls keine ausreichende Unterstützung gefunden hat, könnte Namensänderungen aufgrund entdeckter älterer Quellen überflüssig machen. Für die Bakterien ist eine solche Liste (Approved List of Bacterial Names) im International Code of Nomenclature of Bacteria bereits festgelegt worden; diese wird von der DSMZ in Braunschweig als Bacterial Nomenclature up-to-date auf dem WWW zur Verfügung gestellt (DSMZ 1999b).
Inhalt | 1. Biodiversitätsinformation | 2. Biodiversitätsinformatik | 3. Internationale Strukturen: 3.1. Politischer Rahmen; 3.2. Umsetzung international, 3.3. Initiativen; 3.4. Standardisierung | 4. Strukturen in Deutschland: 4.1. Umsetzung internationaler Übereinkommen; 4.2. Umweltinformationssysteme; 4.3. Genetischen Ressourcen; 4.4. Gobale Biodiversität; 4.5. Zusammenfassung | 5. Strategie und Prioritäten: 5.1. National koordinierte Forschungsförderung; 5.2. Verbesserung der Infrastruktur; 5.3. Informationserschließung | Danksagung | Zitierte Literatur | Abkürzungen | Home
© Zoologisches Forschungsinstitut und Museum Alexander Koenig, Bonn 2000. WWW-Ausgabe mit freundlicher Genehmigung des ZFMAK, © Botanischer Garten und Botanisches Museum Berlin-Dahlem 2000