Polytraits : a database on biological traits of marine polychaetes

The study of ecosystem functioning – the role which organisms play in an ecosystem – is becoming increasingly important in marine ecological research. The functional structure of a community can be represented by a set of functional traits assigned to behavioural, reproductive and morphological characteristics. The collection of these traits from the literature is however a laborious and time-consuming process, and gaps of knowledge and restricted availability of literature are a common problem. Trait data are not yet readily being shared by research communities, and even if they are, a lack of trait data repositories and standards for data formats leads to the publication of trait information in forms which cannot be processed by computers. This paper describes Polytraits (http://polytraits.lifewatchgreece.eu), a database on biological traits of marine polychaetes (bristle worms, Polychaeta: Annelida). At present, the database contains almost 20,000 records on morphological, behavioural and reproductive characteristics of more than 1,000 marine polychaete species, all referenced by literature sources. All data can be freely accessed through the project website in different ways and formats, both human-readable and machine-readable, and have been submitted to the Encyclopedia of Life for archival and integration with trait information from other sources

Методология компьютерного моделирования процесса алмазного выглаживания

Приведены результаты компьютерного динамического моделирования процесса алмазного выглаживания методом конечных элементов в программном пакете Third Wave AdvantEdge. Установлено влияние модуля упругости обрабатываемого материала, радиуса выглаживателя, глубины и скорости выглаживания на величину напряжений в зоне обработки.The results of the computer simulation of the process of diamond smoothing by the finite element method in the software package Third Wave AdvantEdge are presented. The effect of the modulus of elasticity of the processed material, the radius of the smoother, the depth and the speed of smoothing on the value of stresses in the treatment zone is established

Optimized R functions for analysis of ecological community data using the R virtual laboratory (RvLab)

Background: Parallel data manipulation using R has previously been addressed by members of the R community, however most of these studies produce ad hoc solutions that are not readily available to the average R user. Our targeted users, ranging from the expert ecologist/microbiologists to computational biologists, often experience difficulties in finding optimal ways to exploit the full capacity of their computational resources. In addition, improving performance of commonly used R scripts becomes increasingly difficult especially with large datasets. Furthermore, the implementations described here can be of significant interest to expert bioinformaticians or R developers. Therefore, our goals can be summarized as: (i) description of a complete methodology for the analysis of large datasets by combining capabilities of diverse R packages, (ii) presentation of their application through a virtual R laboratory (RvLab) that makes execution of complex functions and visualization of results easy and readily available to the end-user. New information: In this paper, the novelty stems from implementations of parallel methodologies which rely on the processing of data on different levels of abstraction and the availability of these processes through an integrated portal. Parallel implementation R packages, such as the pbdMPI (Programming with Big Data – Interface to MPI) package, are used to implement Single Program Multiple Data (SPMD) parallelization on primitive mathematical operations, allowing for interplay with functions of the vegan package. The dplyr and RPostgreSQL R packages are further integrated offering connections to dataframe like objects (databases) as secondary storage solutions whenever memory demands exceed available RAM resources. The RvLab is running on a PC cluster, using version 3.1.2 (2014-10-31) on a x86_64-pc-linux-gnu (64-bit) platform, and offers an intuitive virtual environmet interface enabling users to perform analysis of ecological and microbial communities based on optimized vegan functions. A beta version of the RvLab is available after registration at: https://portal.lifewatchgreece.eu

ENVIRONMENTS and EOL : identification of Environment Ontology terms in text and the annotation of the Encyclopedia of Life

© The Author(s), 2015. This article is distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License. The definitive version was published in Bioinformatics 31 (2015): 1872-1874, doi:10.1093/bioinformatics/btv045.The association of organisms to their environments is a key issue in exploring biodiversity patterns. This knowledge has traditionally been scattered, but textual descriptions of taxa and their habitats are now being consolidated in centralized resources. However, structured annotations are needed to facilitate large-scale analyses. Therefore, we developed ENVIRONMENTS, a fast dictionary-based tagger capable of identifying Environment Ontology (ENVO) terms in text. We evaluate the accuracy of the tagger on a new manually curated corpus of 600 Encyclopedia of Life (EOL) species pages. We use the tagger to associate taxa with environments by tagging EOL text content monthly, and integrate the results into the EOL to disseminate them to a broad audience of users.The Encyclopedia Of Life Rubenstein Fellows Program [CRDF EOL-33066-13/E33066], the LifeWatchGreece Research Infrastructure [384676-94/GSRT/ NSRF(C&E)] and the Novo Nordisk Foundation Center for Protein Research [NNF14CC0001]

Scaling up experimental ocean acidification and warming research: from individuals to the ecosystem

NERC UK Ocean Acidification Research Programme NE/HO1747X/1 The full text is under embargo until 17.08.1

On the Diversity of Phyllodocida (Annelida: Errantia), with a Focus on Glyceridae, Goniadidae, Nephtyidae, Polynoidae, Sphaerodoridae, Syllidae, and the Holoplanktonic Families

Este artículo contiene 65 páginas, 26 figuras, 1 tabla.Phyllodocida is a clade of errantiate annelids characterized by having ventral sensory palps, anterior enlarged cirri, axial muscular proboscis, compound chaetae (if present) with a single ligament, and of lacking dorsolateral folds. Members of most families date back to the Carboniferous, although the earliest fossil was dated from the Devonian. Phyllodocida holds 27 well-established and morphologically homogenous clades ranked as families, gathering more than 4600 currently accepted nominal species. Among them, Syllidae and Polynoidae are the most specious polychaete groups. Species of Phyllodocida are mainly found in the marine benthos, although a few inhabit freshwater, terrestrial and planktonic environments, and occur from intertidal to deep waters in all oceans. In this review, we (1) explore the current knowledge on species diversity trends (based on traditional species concept and molecular data), phylogeny, ecology, and geographic distribution for the whole group, (2) try to identify the main knowledge gaps, and (3) focus on selected families: Alciopidae, Goniadidae, Glyceridae, Iospilidae, Lopadorrhynchidae, Polynoidae, Pontodoridae, Nephtyidae, Sphaerodoridae, Syllidae, Tomopteridae, Typhloscolecidae, and Yndolaciidae. The highest species richness is concentrated in European, North American, and Australian continental shelves (reflecting a strong sampling bias). While most data come from shallow coastal and surface environments most world oceans are clearly under-studied. The overall trends indicate that new descriptions are constantly added through time and that less than 10% of the known species have molecular barcode information availableWe acknowledge support of the publication fees by the CSIC Open Access Publication Support Initiative through its Unit of Information Resources for Research (URICI) and the Open Access Publication Funds of the Georg-August-Universität Göttingen. This research was funded by the Spanish “Agencia Estatal de Investigación” (AEI) and the European Funds for Regional Development (FEDER), Research Project PopCOmics (CTM2017-88080) to DM; the Russian Scientific Foundation for Basic Research, grant no. RFBR 18-05-00459 to TAB; Fundação para a Ciência e a Tecnologia (FCT), contract foreseen in the Decree-Law 57/2016 (Nrs 4-6, art. 23), changed by Law 57/2017 to AR and FCT/MCTES to CESAM (UIDP/50017/2020+UIDB/50017/2020) through national funds; São Paulo Research Foundation (FAPESP), fellowship proc. 2007/53040-9 to MVF; Spanish MINECO, AEI, Comunidad Autónoma de las Islas Baleares, European Social Funds and Ramón y Cajal program, RYC-2016-20799 to MC; FCT and ESF (SFRH/BD/131527/2017) through a PhD grant to MALT.Peer reviewe

Application of computer-aided tomography techniques to visualize kelp holdfast structure reveals the importance of habitat complexity for supporting marine biodiversity

Ecosystem engineers that increase habitat complexity are keystone species in marine systems, increasing shelter and niche availability, and therefore biodiversity. For example, kelp holdfasts form intricate structures and host the largest number of organisms in kelp ecosystems. However, methods that quantify 3D habitat complexity have only seldom been used in marine habitats, and never in kelp holdfast communities. This study investigated the role of kelp holdfasts (Laminaria hyperborea) in supporting benthic faunal biodiversity. Computer-aided tomography (CT-) scanning was used to quantify the three-dimensional geometrical complexity of holdfasts, including volume, surface area and surface fractal dimension (FD). Additionally, the number of haptera, number of haptera per unit of volume, and age of kelps were estimated. These measurements were compared to faunal biodiversity and community structure, using partial least-squares regression and multivariate ordination. Holdfast volume explained most of the variance observed in biodiversity indices, however all other complexity measures also strongly contributed to the variance observed. Multivariate ordinations further revealed that surface area and haptera per unit of volume accounted for the patterns observed in faunal community structure. Using 3D image analysis, this study makes a strong contribution to elucidate quantitative mechanisms underlying the observed relationship between biodiversity and habitat complexity. Furthermore, the potential of CT-scanning as an ecological tool is demonstrated, and a methodology for its use in future similar studies is established. Such spatially resolved imager analysis could help identify structurally complex areas as biodiversity hotspots, and may support the prioritization of areas for conservation

Διαχείριση πληροφορίας βιοποικιλότητας: ανάπτυξη εικονικού αποθετηρίου

Biodiversity research is currently undergoing a silent but fast revolution. The massive availability of digital biodiversity information — facilitated by the widespread use of the internet and the every-day use of personal computers in science — paves the way for unprecedented analyses and discoveries. This new data-centric discipline relies more than ever on producing, sharing and reusing digital data, yet, sound data management and data publication are still not a part of the normal scientific workflow. A variety of factors are responsible for the reluctance of scientists to make their data publicly available for reuse, but the lack of technical knowledge, coupled with the time-consuming process of converting the data into a standardised format allowing to be incorporated into appropriate databases, might be the main obstacle. Therefore, new tools, workflows and incentives which facilitate the scientist's daily work and provide acknowledgement of this work are needed. This can be achieved by providing an intuitive working environment which handles all technical aspects of data formatting and organisation, and by ensuring that researchers receive academic credit for the publication of their data.This thesis consists of four research papers answering specific scientific questions in thefield of taxonomy and ecology. The work in each paper is supported by using existing and newly developed tools and methods from the field of biodiversity informatics and cybertaxonomy, demonstrating the value of appropriate data management and publication for cutting-edge research outputs. The data underpinning the research performed in this thesis is managed and published through a virtual research environment, a Scratchpad ( http://polychaetes.lifewatchgreec e.eu), to which the four research papers forming the mainbody of this thesis are linked. The papers presented here demonstrate an approach to modern biodiversity research by using existing and newly created tools and by linking, sharing and mobilising data, always with the aim of making the underlying data and results reusable in awider context. Chapter 2 provides the description of a new species, which is prepared and published through an integrated online writing tool in a virtual research environment. Chapter 3 proposes a new data type, three-dimensional digital morphological and anatomical data, and the concept of virtual type material, so-called “cybertypes”, to transform conventional taxonomy into a cyberscience. This chapter identifies important research directions for the biodiversity informatics and museum communities towards the creation of virtual collections and the curation of potential cybertypes. Chapter 4 is the first data paper to describe a semantically annotated database of species life-cycle trait information ( http://poly traits .lifewatchgreece. eu) and to make use of the Encyclopedia of Life's TraitBank as a repository for the data. Chapter 5 then makes use of this trait information in an ecological study, demonstrating the value of such information towards gaining new ecological insights, providing a potential approach to predicting human-induced changes to ecosystems, and underlining the importance of collecting and sharing traits data at a global scale. Finally, this thesis identifies a number of challenges for the biodiversity informatics community which need to be addressed in the near future in order to make best use of the existing and newly created data.Το ερευνητικό πεδίο της βιοποικιλότητας διανύει μια περίοδο σιωπηλής αλλά ταχείας επανάστασης. Η διαθεσιμότητα μεγάλου όγκου ψηφιακής πληροφορίας βιοποικιλότητας, η ύπαρξη διαδικτυακών συνδέσεων υψηλής ταχύτητας και η χρήση υπολογιστών στην καθημερινότητα της έρευνας διανοίγουν μια οδό για καινοτόμες αναλύσεις και ανακαλύψεις χωρίς προηγούμενο. Αυτή η νέα «δεδομενο-κεντρική» κατεύθυνση της έρευνας βασίζεται όλο και περισσότερο στη παραγωγή, δημοσίευση και επαναχρησιμοποίηση ψηφιακών δεδομένων. Εντούτοις, η σωστή διαχείριση και δημοσίευση δεδομένων δεν αποτελούν ακόμα μέρος της καθημερινής επιστημονικής ενασχόλησης. Υπάρχουν συγκεκριμένοι παράγοντες υπεύθυνοι για την απροθυμία των επιστημόνων να δημοσιεύουν τα δεδομένα τους με σκοπό την επαναχρησιμοποίησή τους από την επιστημονική κοινότητα. Ο σημαντικότερος όλων φαίνεται να είναι η έλλειψη τεχνικών γνώσεων και χρόνου — απαραίτητες προϋποθέσεις για την τυποποίηση των δεδομένων, ώστε να μπορούν να ενσωματώνονται σε κατάλληλες βάσεις δεδομένων. Για την υποστήριξη του ερευνητή στη διαδικασία αυτή χρειάζονται νέα εργαλεία, ροή εργασίας και κίνητρα, όπως η παροχή εύχρηστου εικονικού περιβάλλοντος εργασίας το οποίο να αναλαμβάνει όλα τα τεχνικά βήματα της μετατροπής και οργάνωσης των δεδομένων, καθώς και ένας μηχανισμός διαπίστευσης του ερευνητή υπό τη μορφή επιστημονικών αναφορών όταν επαναχρησιμοποιούνται τα δεδομένα του.Η παρούσα εργασία αποτελείται από τέσσερις επιστημονικές δημοσιεύσεις οι οποίες απαντούν σε ειδικά ερωτήματα στα πεδία της ταξινομικής και της οικολογίας. Η έρευνα σε κάθε δημοσίευση υποστηρίζεται από υπάρχοντα και νέα εργαλεία και μεθόδους προερχόμενα από τα πεδία της πληροφορικής της βιοποικιλότητας και της κυβερνοταξινομικής, αποδεικνύοντας την αξία της σωστής διαχείρισης και δημοσίευσης δεδομένων για ερευνητικά αποτελέσματα σε τομείς αιχμής .Η διαχείριση και δημοσίευση των δεδομένων στα οποία βασίζονται οι έρευνες αυτές έγινε με τη βοήθεια ενός εικονικού περιβάλλοντος εργασίας, τα Scratchpads( http://polychaetes.lifewatchgreec e.eu). Το περιβάλλον αυτό συνδέει τις τέσσερις επιστημονικές εργασίες από της οποίες αποτελείται ο πυρήνας της παρούσας διατριβής. Αυτές οι εργασίες παρουσιάζουν μια σύγχρονη προσέγγιση στη έρευνα της βιοποικιλότητας, χρησιμοποιώντας υπάρχοντα εργαλεία και μεθόδους, συνδέοντας και κινητοποιώντας επιστημονικά δεδομένα με σκοπό την επαναχρησιμοποίησή τους σε ένα ευρύτερο πλαίσιο.Το Κεφάλαιο 1 παρέχει μια εισαγωγή στο πεδίο της πληροφορικής της βιοποικιλότητας και της κυβερνοταξινομικής και περιγράφει τη δομή της διατριβής αυτής.Το Κεφάλαιο 2 παρουσιάζει τη περιγραφή ενός νέου είδους Πολυχαίτου χρησιμοποιώντας σύγχρονα πρότυπα και εργαλεία της πληροφορικής της βιοποικιλότητας. Η περιγραφή του είδους εκπονήθηκε αποκλειστικά στο Scratchpads, συγκεντρώνοντας όλες της απαραίτητες πληροφορίες και υλικό (π.χ. βιβλιογραφία, φωτογραφίες, δεδομένα κατανομής) μέσα σε αυτό το δομημένο διαδικτυακό περιβάλλον. Η περιγραφή του είδους αποθηκεύτηκε ως ειδικός τύπος δεδομένων(«Taxon Description»). Με τη βοήθεια ενός ενσωματωμένου στο Scratchpads περιβάλλοντος για κοινή και διαδικτυακή ολοκλήρωση του άρθρου (μονάδα δημοσίευσης, Publication Module), τα χωριστά κομμάτια πληροφορίας σχετικά με το νέο είδος συναθροίστηκαν σε χειρόγραφο το οποίο στάλθηκε αυτόματο στο περιοδικό ως έγγραφο σήμανσης το οποίο μπορεί να υποστεί επεξεργασία από υπολογιστές.Στο Κεφάλαιο 3 προτείνεται ένα νέο είδος δεδομένων: τρισδιάστατα ψηφιακά μορφολογικά και ανατομικά δεδομένα, και προτείνεται επιπλέον η ιδέα του ψηφιακού υλικού-τύπου («cybertypes») ως θεμελιώδες βήμα στη μετατροπή της κλασικής ταξινομικής σε μια «κυβερνοεπιστήμη» (cyberscience). Μια σχετικά νέα τεχνική απεικόνισης, η υπολογιστική μικροτομογραφία ακτίνων Χ (ή απλά μικροτομογραφία ή micro-CT), χρησιμοποιήθηκε για την δημιουργία αυτών των ψηφιακών μορφολογικών και ανατομικών δεδομένων. Η μικροτομογραφία είναι μια νέα τεχνική παρόμοια με την ιατρική τομογραφία αλλά εφαρμόζεται σε κλίμακες μεγέθους χιλιοστού ή εκατοστού και παράγει εικόνες υψηλότερης διακριτικής ικανότητας. Η τεχνική είναι ιδανική για την απεικόνιση βιολογικών δειγμάτων επειδή επιτρέπει τη μελέτη μορφολογικών και ανατομικών χαρακτηριστικών χωρίς να καταστρέφει το πολύτιμο υλικό.Επιπλέον, φαίνεται ότι δεν αποδομεί τις αλληλουχίες νουκλεϊκού οξέος οι οποίες επιτρέπουν να γίνει μοριακή ανάλυση ενός δείγματος ώστε να προσδιοριστεί η γενετική σύσταση ενός είδους. Επομένως, η τεχνική έχει μεγάλες δυνατότητες για τη δημιουργία ψηφιακών ειδώλων μουσειακού υλικού, (και ιδιαίτερα του υλικού-τύπου) τα οποία θα μπορούσαν να χρησιμοποιούνται ως «cybertypes» και για τη δημιουργία εικονικών συλλογών. Σκοπός της μελέτης ήταν α) να καθοριστούν οι απαιτήσεις για τα εν λόγω «cybertypes», β) η αξιολόγηση της τεχνικής σχετικά με τις δυνατότητες και τους περιορισμούς της για τη δημιουργία των«cybertypes», γ) ο προσδιορισμός σημαντικών κατευθύνσεων στο πεδίο της πληροφορικής της βιοποικιλότητας και της μουσειολογίας σχετικά με τη δημιουργία εικονικών συλλογών και τη διαχείριση του ψηφιακού υλικού-τύπου και δ) η επίδειξη μιας νέας μορφής ταξινομικής δημοσίευσης η οποία ενσωματώνει διαδραστικά τρισδιάστατα μοντέλα στα ηλεκτρονικά κείμενα.Το Κεφάλαιο 4 είναι η πρώτη εργασία σε μορφή «δημοσίευσης δεδομένων» (data paper)η οποία περιγράφει τη δημιουργία μιας σημασιολογικά εμπλουτισμένης βάσης δεδομένων με πληροφορίες για βιολογικά χαρακτηριστικά των ειδών, το polytraits( http:// polytraits .lifewatchgreece. eu). Σκοπός της μελέτης ήταν η ψηφιοποίηση και η διάδοση πληροφορίας σχετικά με βιολογικά χαρακτηριστικά των Πολυχαίτων. Δεδομένα για βιολογικά χαρακτηριστικά (τα οποία περιγράφουν, π.χ. τον κύκλο ζωής, τη συμπεριφορά ή τη μορφολογία των οργανισμών) συνήθως δεν δημοσιεύονται από την επιστημονική κοινότητα, ή σε μορφές οι οποίες δεν επεξεργάζονται από υπολογιστές (π.χ. σε παραρτήματα επιστημονικών δημοσιεύσεων). Στη παρούσα εργασία αναπτύχθηκε η βάση δεδομένων και συλλέχθηκαν καιεισήχθηκαν δεδομένα από τη βιβλιογραφία. Τα δεδομένα διατίθενται σε διάφορες μορφές, ώστε να μπορούν να χρησιμοποιηθούν από ανθρώπους, αλλά και σε μορφές οι οποίες αναγνωρίζονται και μπορούν να ερμηνευτούν από υπολογιστές. Τελικά, τα δεδομένα υποβλήθηκαν και στην«TraitBank» της Εγκυκλοπαίδειας της Ζωής (EOL), ένα νέο αποθετήριο για πληροφορίες σχετικές για βιολογικά χαρακτηριστικά των ειδών.Στο Κεφάλαιο 5 τα δεδομένα από το polytraits αναλύονται στο πλαίσιο μιας οικολογικής υπόθεσης. Η εργασία αυτή αποδεικνύει την αξία αυτού του είδους πληροφορίας για την διερεύνηση ειδικών οικολογικών ζητημάτων, οι οποίες παρέχουν μία εκτίμηση πιθανών αλλαγών της λειτουργικότητας του οικοσυστήματος και υποστηρίζουν τη διαχείριση οικοσυστημάτων. Συγκεκριμένα, μελετήθηκε ο τρόπος με τον οποίο αλλάζουν τα πρότυπα κατανομής των βιοκοινωνιών των Πολυχαίτων σε 6 λιμνοθάλασσες της νοτιοανατολικής Ευρώπης καθώς και τα πρότυπα κατανομής των βιολογικών χαρακτηριστικών σε υποθετικά σενάρια απώλειας ειδών. Η εργασία αυτή αποδεικνύει την αξία αυτού του είδους πληροφορίας για την διερεύνηση ειδικών οικολογικών ζητημάτων, οι οποίες παρέχουν μία εκτίμηση πιθανών αλλαγών της λειτουργικότητας του οικοσυστήματος και διαθέτουν επιστημονική πληροφορία για τη διαχείριση οικοσυστημάτων. Η εργασία τονίζει τη σημαντικότητα της συλλογής και δημοσίευσης πληροφορίας για βιολογικά χαρακτηριστικά σε παγκόσμια κλίμακα.Το Κεφάλαιο 6 παρέχει μια συζήτηση των ερευνών οι οποίες διεξήχθησαν στο πλαίσιο της παρούσας διατριβής και τις εντάσσει σε ένα ευρύτερο πλαίσιο. Το ύστατο κεφάλαιο της παρούσας διατριβής είναι ο προσδιορισμός σειράς από σημαντικών ερευνητικών προκλήσεων στο πεδίο της πληροφορικής της βιοποικιλότητας οι οποίες πρέπει να αντιμετωπιστούν στο άμεσο μέλλον με σκοπό τη σωστή διαχείριση και χρήση πολύτιμων δεδομένων και πληροφοριών

Sampling stations of the "Thor" expedition to the Mediterranean and adjacent seas (1908-1910) for Clupeiformes

This is the correct Figure 6 to the paper "Mavraki D, Fanini L, Tsompanou M, Gerovasileiou V, Nikolopoulou S, Chatzinikolaou E, Plaitis W, Faulwetter S (2016) Rescuing biogeographic legacy data: The "Thor" Expedition, a historical oceanographic expedition to the Mediterranean Sea. Biodiversity Data Journal 4: e11054. <a href="https://doi.org/10.3897/BDJ.4.e11054" target="_blank">https://doi.org/10.3897/BDJ.4.e11054"</a><br><br>The figure displays stations that were sampled during the expeditions of the research vessel  "Thor", primarily during the 1908-1910 expeditions to the Mediterranean, but also from previous and later expeditions to the Atlantic Sea.  Only stations where  fish of the order  Clupeiformes were found are depicted. <br><a href="https://doi.org/10.3897/BDJ.4.e11054" target="_blank"></a

Data and scripts to simulate species loss and functional loss in lagoons

<p>These files were used for the analyses in</p> <p>Faulwetter, S, Papageorgiou N, Koulouri Y, Fanini L, Chatzinikolaou E, Markantonatou V, Pavloudi C, Chatzigeorgiou G, Keklikoglou K, Vasileiadou A et al. "Comparison of structural and functional stability of polychaete assemblages in coastal lagoons". Submitted to Journal of Sea Research.</p> <p>The files are</p> <p>1. match_traits_to_lagoons.sql: an sql database which contains all the data needed for the analysis.<br>2. randomDraws.r: Randomly excludes x species or the traits of x species (with x increasing per round) from the total species pool in each lagoon<br>3. compare.r: Compares for each lagoon the species and traits patterns (min, max, median and range curve). Needs the output files from randomDraws.r<br>4. plotting.r: plots the results from randomDraws.r, needs the output files from that script.</p