Листья и мхи под сканером: почему Цифровой гербарий МГУ так важен для мировой науки

Фото: пресс-служба РГО

Миллион образцов растений Гербария Московского университета отсканирован в высоком разрешении и выложен в сеть в открытом доступе. Как появилась идея делать сканы с растений? Что стало с образцами после сканирования? Какими экземплярами гордится Гербарий МГУ больше всего? Об этом читайте в нашем материале.

В начале декабря 2018 года автора и одного из разработчиков Цифрового гербария МГУ Алексея Серёгина пригласили в Кремль на церемонию вручения Премии РГО. До тех пор, пока ректор МГУ имени М.В. Ломоносова Виктор Садовничий в присутствии Президента страны не сказал про победу проекта "Цифровой гербарий МГУ", Алексей Серёгин до конца не осознавал произошедшее.

Алексей Серёгин: "Когда восемь недель назад ректор Садовничий сказал: "И вот, наконец, Цифровой гербарий МГУ, в Вашем присутствии, Владимир Владимирович, получил премию РГО", – я понял, что не зря мне доверили эту часть работы".   

Цифровой гербарий МГУ – это крупнейшая в России коллекция оцифрованных образцов растений, собранных по всему миру, которую, не сходя с места, может осмотреть любой желающий. Сегодня это первая цифровая коллекция биоматериала страны такого масштаба, первый в мире по величине цифровой университетский гербарий и восьмой виртуальный гербарий мира после коллекций сканов растений Парижа, Лейдена, Нью-Йорка, Вашингтона, Пекина, Мехико и Брюсселя.

dscn0551.jpg

Фото предоставлено Алексеем Серёгиным

Всего в России собрано и хранится 17 млн гербарных образцов, из них 1 млн – это коллекция МГУ. "После перевода этой коллекции в сканы одна семнадцатая часть гербариев России стала цифровой", - утверждает куратор проекта "Цифровой гербарий МГУ" Алексей Серёгин.

Помимо оцифровки важную часть работы составляет привязка растения к месту на карте мира. Последние 10–15  лет благодаря использованию портативных навигаторов образцы в Гербарий МГУ поступают уже сразу с точными географическими координатами. А вот растениям, собранным в доцифровую эпоху, нужно ещё определять место на карте. Для удобства этого процесса с 2017 года в Цифровом гербарии запущена система автоматической геопривязки.

printskrin_geodannye.jpg

Система поиска геоданных растения. Фото с сайта plant.depo.msu.ru

Система позволяет в кратчайшие сроки привязать сотни тысяч оцифрованных гербарных образцов к точным координатам. С помощью искусственного интеллекта на карте уже определена одна треть цифровых растений.

Алексей Серёгин: "Мы с нуля за четыре года создали самую большую электронную базу о растительном разнообразии России. Это значит, что только у нас есть некий очень большой массив виртуальных данных о том, что, где растёт. Информация о том, в каких экспедициях это было собрано, кем, когда. Казалось бы, что такое гербарный образец? Это некая плотная бумага, на которой аккуратно смонтировано собранное где-то и высушенное растение. И этикетка с информацией, где, кем и когда эта штука была собрана, и как она называется, и всё. А именно электронные данные переводят нас на совершенно другой уровень".

Зачем России растения "в цифре"

Сканирование растений началось весной 2015 года. Цифровая база сканов растений состоит из библиотеки их изображений, текстовой информации и из координат мест, где их собрали. Вся эта информация теперь доступна через портал Цифрового гербария МГУ, открытый в октябре 2016 года. До цифрования коллекция уникальных гербарных экспонатов Московского университета была известна лишь узкому кругу специалистов. Теперь сканы помещены и в международную копилку информации о биоразнообразии планеты – Global Biodiversity Information Facility (GBIF). На долю МГУ приходится 3/4 всех данных о России, загруженных в GBIF.

dscn5696.jpg

Фото предоставлено Алексеем Серёгиным

Сама по себе гербарная коллекция МГУ по мировым масштабам скромна, она занимает всего 61-е место в мире. Перевод в электронный вид вывел коллекцию на новый уровень. На платформе GBIF собраны данные об 1,07 млрд точек на поверхности Земли. Теперь 1 млн записей в этой базе данных поступает из Московского университета.

Алексей Серёгин: "У нас, например, есть данные о биоразнообразии Парагвая, о Парагвае вообще электронных сведений мало. А теперь каждый раз, когда исследователь выгружает из GBIF эти данные, он захватывает и ту тысячу записей, которая есть в Московском университете. Получается, что Россия является поставщиком данных о Парагвае. Естественно, ни один исследователь флоры этой страны не запланирует поездку в Москву, потому что всё-таки 1000 образцов – это очень мало, а так мы делаем доступными наши образцы для исследователей всего мира".

Благодаря оцифровке МГУ удалось снять до 90% запросов на свои образцы. Если раньше для того, чтобы узнать про растение из коллекции, специалистам и просто любопытным приходилось приезжать в МГУ, а сотрудникам МГУ – доставать образцы с полок, то теперь первым достаточно просто выйти в интернет. Например, для того, чтобы узнать, как выглядит и где произрастает кустарник остролодочника голубого, нужно просто открыть его скан на портале МГУ.

printskrin_ostrolodochnika_golubogo.jpg

Остролодочник голубой. Фото с сайта plant.depo.msu.ru

Единственное, чего нельзя добиться от сканов, – это получить биологическую информацию о представителе флоры. Но, изучив скан, можно попросить МГУ прислать нужный фрагмент растения в любую точку мира.

Алексей Серёгин: "Это распространённая международная практика, когда просят прислать кусочек листика, например, папоротника либо отобрать на пробу сахаров какие-нибудь хвойные породы. Если же проба ДНК с этого растения уже взята, то она обязательно появится в сети, где её и проще взять".

Помимо портала Цифрового гербария и GBIF, растительный цифровой контент МГУ доступен через мобильную версию сайта Цифрового гербария МГУ и на сервисе "Яндекс.Картинки".

Как родилась идея

Алексей Серёгин: "В 2003 году, когда учился на геофаке, я попал на международные курсы гербарного дела в Кью, в Великобритании".

Справка

Королевские ботанические сады Кью

Комплекс ботанических садов и оранжерей площадью 132 га в Лондоне, исторический парковый ландшафт XVIII–XX веков. Всемирно признанный ботанический исследовательский и учебный центр. Включает садоводческую библиотеку, архив рисунков, селекционный центр, большой банк семян и гербарий. В садах растёт более 30 тысяч сортов растений. Гербарий Кью включает 7 млн образцов.

Алексей Серёгин: "И в Кью нам показали, как они работают. Тогда они это делали на допотопной технике. То, что сканировалось в течение дня, потом всю ночь сбрасывалось на сервер. Но вот именно тогда цифровая бацилла в меня была заронена. И в 2015 году, когда начинался "Ноев ковчег", мне удалось убедить руководство заняться растениями. В 2016 году по числу сканов мы обошли Кью".

Так происходит оцифровка гербария

Виртуальная растительная коллекция университета вошла в Национальный банк-депозитарий живых систем "Ноев ковчег", созданный МГУ. Все биологические и медицинские коллекции университета, начиная от микроорганизмов и заканчивая внутренними органами человека, стали открытой информационной базой данных. Когда в конце 2014 года университет начал создавать это хранилище виртуального биоматериала планеты, цифрование Гербария МГУ стало частью этого проекта.

Алексей Серёгин: "Гербарий плоский, поэтому его очень удобно переводить в цифровой формат. Мы внимательно изучили мировой опыт, и стало понятно, что нам под силу сделать полную оцифровку гербария за очень короткое время. Это во-первых, а во-вторых, сделать её экономически очень эффективно. Более ценные образцы мы сканировали в очень хорошем качестве, их можно рассмотреть в сильном увеличении без потери качества. По запросу мы можем делать ресканы".

А что дальше?

Вслед за Цифровым банком растений в МГУ появилась идея создать отдельный каталог флоры своей страны. Так, в рамках проекта "Цифровой гербарий МГУ" на платформе iNaturalist была запущена площадка для электронного "Атласа флоры России". iNaturalist – это международная социальная сеть, через которую можно загрузить свою фотографию живой природы и помочь науке. Смартфон автоматически загружает геолокацию, дату, время съёмок и автора.

Принять участие в проекте может каждый любитель растений. Нужно сфотографировать образец, загрузить фотографию на платформу Цифрового гербария МГУ на iNaturalist и поставить точку, где было сделано фото, на карте.

Алексей Серёгин: "iNaturalist – это закономерное развитие всего того, что мы делали. Любительство в сборе гербариев закончилось. Гербарий, как и 200 лет назад, вновь стал очень узкой областью знаний. Мало кто хочет собирать и сушить растения, но участвовать в сборе данных по флоре России, участвовать в картировании, в создании подробнейших картореалов хотят очень многие. У электронного "Атласа флоры России" будет два источника: огромный массив Цифрового гербария МГУ и фотографии юзеров".

Натуральный Гербарий МГУ – каков он есть

Коллекция высушенных растений МГУ по своим размерам – вторая в России. В списках её коллекционеров – 6 тысяч фамилий. Гербарий носит имя Дмитрия Сырейщикова.

Справка

Дмитрий Петрович Сырейщиков – русский ботаник-систематик, специалист по флоре Средней России, автор классической фундаментальной четырёхтомной сводки "Иллюстрированная флора Московской губернии" (1906–1914). В 1918–1932 годах – хранитель гербария Московского университета.

img_6510-1.jpg

Фото предоставлено Алексеем Серёгиным

Дата основания Гербария МГУ достоверно неизвестна даже его сотрудникам. Предполагают, что первые экземпляры стали появляться либо в 1765 году, либо в 1780-м. Среди образцов есть уникальные коллекции учёных с мировым именем – например, гербарии Георга Гофмана (первый директор Ботанического сада на базе Аптекарского огорода МГУ) или растения, собранные при первом в истории сходе на сушу, а также коллекции, имеющие отношение к Карлу Линнею. Такие реликвии есть в считаных гербариях мира.

Справка

Карл фон Линней – шведский ботаник, зоолог, минералог и медик. Описал около полутора тысяч новых видов растений. Ввёл деление на класс, отряд, род, вид. Предложенная им классификация животного мира впоследствии претерпела значительные изменения, однако была для своего времени революционной. Её отличительная черта в том, что человек включён в систему животного царства.

Алексей Серёгин: "У нас есть дублетный (несколько одинаковых образцов каждого вида) материал из второго плавания капитана Кука, собранный натуралистами Форстерами (отцом и сыном) в Новой Зеландии и на других островах Тихого океана. Поскольку там 82% эндемиков – всё, что Форстеры собрали, фактически было новыми видами. И вот эти первые растения, собранные на берегах Новой Зеландии, попали к нам в коллекцию. Каталог наших образцов был с большой благодарностью встречен коллегами островов. Они не могли понять, каким образом в Москве оказались 70 типовых таксонов с территории Новой Зеландии, описанных во время первого схода ботаников на её берег".

Как образцы гербария берегут от тлена

Деревянные шкафы для гербариев МГУ ничем не обработаны, из-за этого они держат в помещении буферную влажность около 30%. Это позволяет сохранять в неизменном виде даже те растения, которые были собраны ещё в XVI веке.

Посетителям Гербария МГУ

Гербарий открыт для профессиональных ботаников с понедельника по пятницу с 9 до 17 часов без предварительного уведомления.

По предварительному согласованию сотрудники проводят экскурсии для всех желающих.

Гербарий расположен в биолого-почвенном корпусе МГУ в аудиториях 401 и 501.

Оксана Вецлер