Biodiversity Data – Collection, Management, and Analysis

fakultatywne
nieobowiązkowe

Celem zajęć jest nabycie i rozwój umiejętności zbierania, zarządzania oraz analizy danych o występowaniu organizmów w czasie i przestrzeni w kontekście danych klimatycznych oraz relacji pokrewieństwa między organizmami. Podczas zajęć studenci pozyskują dane o różnorodności biologicznej z różnych źródeł a następnie przygotowują schemat relacyjnej bazy danych służącej do przechowywania tych danych i zarządzania nimi. Po uporządkowaniu, wyczyszczeniu i odfiltrowaniu danych studenci wykonują analizy i wyciągają wnioski na temat struktury przestrzennej populacji. Oprócz modelowania współczesnych zasięgów studenci rekonstruują zasięgi historyczne oraz dokonują predykcji przyszłych zasięgów z uwzględnieniem zmian klimatycznych. Zajęcia odbywają się głównie w pracowni komputerowej, ale część danych jest zbierana bezpośrednio w terenie.

Po ukończeniu zajęć student potrafi pozyskiwać dane o różnorodności biologicznej w terenie, w laboratorium, z literatury lub z publicznych repozytoriów w sposób maksymalizujący ich naukową wartość i umożliwiający ich naukowe wykorzystanie w przyszłości. Podczas zajęć studenci korzystają z różnych aplikacji i narzędzi informatycznych do pozyskiwania danych.

Pozyskane dane o różnorodności biologicznej studenci przechowują w relacyjnych bazach danych wg aktualnych standardów, co umożliwia łatwe wykorzystanie danych zarówno w badaniach własnych, jak i udostępnianie zgodnie z zasadami FAIR (ang. Findability, Accessibility, Interoperability, and Reuse of digital assets). Studenci zapoznają się z narzędziami informatycznymi służącymi do zbudowania takiej bazy danych oraz do zarządzania dużymi zbiorami danych, poznają podstawy terminologii i standardów stosowanych w bazach danych o różnorodności biologicznej oraz wymagany zakres danych i metadanych niezbędny do utrzymania wysokiej jakości zbioru danych.

Studenci poznają różne repozytoria otwartych danych o różnorodności biologicznej, zasady deponowania tam danych oraz przygotowują własny zbiór danych do udostępnienia w tych repozytoriach. Na zajęciach omawiane są kontrowersje dotyczące otwartych baz danych o różnorodności biologicznej oraz odpowiednie środki zaradcze, mające na celu ograniczenie publikowania treści wrażliwych, np. precyzyjnych informacji o lokalizacji stanowisk rzadkich gatunków roślin lub grzybów.

Studenci stosują formalne protokoły georeferencjonownia w celu ustalenia lokalizacji na podstawie opisu słownego, np. informacji umieszczonych na etykiecie okazu zielnikowego rośliny.

Studenci przechowują dane przestrzenne w systemach informacji przestrzennych (GIS) oraz przeprowadzają podstawowe analizy: inwentaryzacja przyrodnicza, struktura przestrzenna populacji – liczebność i zagęszczenie. Studenci wizualizują dane przestrzenne, wykorzystując odpowiednie odwzorowania kartograficzne: wiernokątne, wiernoodległościowe i wiernopowierzchniowe.

Dane o występowaniu organizmów w czasie i przestrzeni w połączeniu z danymi klimatycznymi są wykorzystywane do modelowania niszy ekologicznej (klimatycznej) organizmów. Studenci uczą się modelować współczesne zasięgi organizmów oraz przewidywać przyszłe zmiany tych zasięgów, na podstawie prognoz zmian klimatu. Na podstawie współczesnych zasięgów organizmów oraz ich relacji pokrewieństwa studenci rekonstruują historię rozprzestrzenienia się wybranych taksonów, np. z wykorzystaniem modelu DEC (ang. Dispersal Extinction Cladogenesis).

Po zakończeniu zajęć student potrafi opracować i napisać plan zarządzania danymi (ang. Data Manegement Plan) wymagany we wnioskach o finansowanie projektów badawczych.

Literatura zalecana:

1. Zasoby edukacyjne GBIF: https://www.gbif.org/training

2. R statistical software: https://cran.r-project.org/doc/manuals/r-release/R-intro.pdf

3. QGIS: https://docs.qgis.org/3.28/en/docs/gentle_gis_introduction/index.html

4. SQL: https://www.w3schools.com/sql/sql_intro.asp

5. OpenRefine: https://openrefine.org/docs

6. rgbif: https://www.gbif.org/tool/81747/rgbif

7. Maxent: https://www.gbif.org/tool/81279/maxent

8. Darwin Core: https://dwc.tdwg.org/terms/

WIEDZA:

K_W01 BI2, K_W04 BI2, K_W09 BI2, K_W11 BI2, K_W17 BI2, K_W18 BI2; K_W03 OS2, K_W06 OS2, K_W13 OS2, WG_03, WG_04, WK_03

Student zna i rozumie:

● rozumie złożoność procesów i zjawisk w przyrodzie, których rozwiązanie wymaga podejścia interdyscyplinarnego, opartego na danych empirycznych;

● rozumie wzajemne relacje organizm-środowisko, stosując hipotezy dotyczące czasowych i przestrzennych uwarunkowań różnorodności biologicznej;

● zna specjalistyczne narzędzia bioinformatyczne, konieczne dla rozwiązywania problemów studiowanej specjalności nauk biologicznych;

● zna specjalistyczne metody i techniki prowadzenia badań terenowych w środowisku przyrodniczym oraz sposoby ich wykorzystania w ochronie środowiska przyrodniczego;

● zna i rozumie zasady ochrony praw autorskich oraz własności intelektualnej;

● dostrzega dynamiczny rozwój nauk przyrodniczych oraz powstawanie nowych dyscyplin badawczych, a także identyfikuje najistotniejsze trendy rozwoju nauk biologicznych w zakresie studiowanej przez siebie specjalności;

● zna nowoczesne techniki stosowane w ocenie stanu oraz metody ochrony przyrody i środowiska;

● zna zasady planowania badań oraz nowoczesne techniki zbierania danych;

● ma pogłębioną wiedzę z zakresu praw autorskich;

● metodologię badań naukowych w obrębie dyscyplin naukowych z dziedziny nauk ścisłych i przyrodniczych;

● zasady upowszechniania wyników działalności naukowej w ramach nauk ścisłych i przyrodniczych, także w trybie otwartego dostępu;

● podstawowe zasady transferu wiedzy do sfery gospodarczej i społecznej oraz komercjalizacji wyników działalności naukowej w obrębie nauk ścisłych i przyrodniczych i know-how związanego z tymi wynikami.

UMIEJĘTNOŚCI

K_U02 BI2, K_U03 BI2, K_U04 BI2, K_U06, K_U08 BI2, KU_11 BI2; K_U01 OS2, K_U02 OS2, K_U10 OS2, UW_02, UW_03, UK_02

Student potrafi:

● wykorzystuje specjalistyczne metody i techniki stosowane w pracy terenowej w środowisku przyrodniczym;

● wykorzystuje w sposób biegły naukowe i popularnonaukowe teksty biologiczne w języku ojczystym i angielskim oraz komunikuje się w języku angielskim na poziomie B2+;

● wykazuje umiejętność krytycznej analizy i selekcji informacji biologicznych, zwłaszcza ze źródeł elektronicznych i mediów;

● stosuje adekwatne metody statystyczne oraz algorytmy i techniki informatyczne do opisu zjawisk i analizy danych biologicznych;

● potrafi krytycznie opracować wybrany problem biologiczny na podstawie danych literaturowych i wyników własnych badań, formułując własne opinie i wnioski;

● posiada umiejętność przygotowania i wygłoszenia wystąpień ustnych w języku polskim i angielskim, zgodnie z wymaganiami określonymi dla poziomu B2+;

● stosuje zaawansowane metody i narzędzia statystyczne do analizy danych empirycznych i opisu procesów przyrodniczych;

● przewiduje kierunek zmian środowiska przyrodniczego pod wpływem różnych czynników;

● potrafi zbierać i interpretować dane empiryczne;

● dokonywać krytycznej analizy i oceny wyników badań naukowych w obrębie nauk ścisłych i przyrodniczych, działalności eksperckiej i innych prac o charakterze twórczym oraz ich wkładu w rozwój wiedzy;

● transferować wyniki działalności naukowej do sfery gospodarczej i społecznej;

● upowszechniać wyniki działalności naukowej w obrębie nauk ścisłych i przyrodniczych także w formach popularnych.

KOMPETENCJE SPOŁECZNE

K_K01 BI2, K_K03 BI2, K_K04 BI2, K_K06 BI2; K_K09 OS2, KK_03, KO_01

Student :

● rozumie potrzebę uczenia się przez całe życie, inspirując rozwój tej potrzeby u innych;

● potrafi przekazać społeczeństwu wiedzę o najnowszych osiągnięciach nauk przyrodniczych i wyjaśnić zasadność prowadzenia podstawowych badań naukowych;

● potrafi pracować w zespole, realizując własne badania, współorganizując pracę całego zespołu;

● stosuje zasady etyki badawczej, rozstrzygając dylematy związane z wykonywaniem zawodu;

● posiada nawyk korzystania z obiektywnych źródeł informacji naukowej;

● jest gotów do uznawania znaczenia wiedzy w rozwiązywaniu problemów poznawczych i praktycznych w obrębie danej dyscypliny z zakresu nauk ścisłych i przyrodniczych;

● jest gotów do wypełniania zobowiązań społecznych badaczy i twórców.

Studenci wykonują indywidualnie projekty w ciągu trwania semestru w podziale na bloki tematyczne. Ocena końcowa jest średnią ze wszystkich projektów. Każdy z projektów musi być zaliczony na co najmniej ocenę dostateczną.