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Banco de dados de programa presente na Amazonia.
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Diversidade BiolgicaCaptulo 14
Bancos de dados sobre biodiversidadena Amaznia: a experincia do ProjetoBiotup
RESUMO - A criao de bancos de dados por projetos que envolvem a coleta e o estudo deespcimes biolgicos, as espcies a que pertencem e os locais em que ocorrem, um pr-
requisito indispensvel para a conservao e uso sustentvel dos recursos naturais.
Contudo, o grande volume de dados oriundos de levantamentos ecolgicos de campo
demanda a aplicao de novas tcnicas e instrumentos para seu armazenamento,
recuperao, anlise e disseminao. O Projeto Banco de Dados do Biotup est
direcionado ao manejo e anlise dos dados sobre a Reserva de Desenvolvimento
Sustentvel do Lago Tup e sua integrao em um sistema de informao distribudo sobre
biodiversidade, que possa fornecer apoio para as atividades de pesquisa e extenso em
andamento na rea. Os recursos computacionais disponveis ao projeto so utilizados no
gerenciamento dos dados sobre espcies e indivduos coletados em campo, atravs da
utilizao de sistemas gerenciadores de banco de dados especficos para levantamentos
ecolgicos de campo e inventrios biolgicos (ECOLOG e ALINE); na produo de guias de
campo e manuais de identificao, por meio de sistemas de identificao auxiliada por
computador baseados no formato DELTA; e na anlise multivariada de dados ecolgicos
atravs de vrios mtodos de ecologia numrica. A estratgia do sistema de informao
Mauro Jos CAVALCANTIe-mail: [email protected]
Departamento de Vertebrados, Museu Nacional/Universidade Federal do Rio de JaneiroQuinta da Boa Vista, So Cristvo, 20940-040 Rio de Janeiro, RJ Brasil
Biotup: Meio Fsico,Diversidade Biolgica e Sociocultural do Baixo Rio Negro, Amaznia Central
SANTOS-SILVA, APRILE, SCUDELLER,
Editora INPA, Manaus, 2005
Edinaldo Nelson Fbio Marques Veridiana VizoniSrgio MELO (Orgs.),
adotada pelo Projeto Biotup de baixo risco, usando tecnologia e programas j
disponveis e testados em outros projetos, e espera-se que possa oferecer um modelo
operacional til para as organizaes e indivduos envolvidos no desenvolvimento
sustentvel e conservao da biodiversidade naAmaznia.
bancos de dados, bioinformtica, levantamentos ecolgicos,
inventrios de biodiversidade, DELTA.
PALAVRAS-CHAVE:
Introduo
O Projeto Biotup uma proposta de estudomultidisciplinar de longo prazo em execuo na Reservade Desenvolvimento Sustentvel do Tup (RDS do Tup),envolvendo pesquisadores de vrias instituies. Oprincipal objetivo deste projeto inventariar, identificare quantificar a biodiversidade dessa rea. Para isso estosendo desenvolvidos estudos sobre vegetao,hidrologia, hidroqumica, zooplncton, fitoplncton,esponjas, peixes, coliformes, insetos aquticos,crustceos intersticiais, uso de recursos e estudos scio-ambientais. Assim, o Projeto Biotup compreende umacoleo de projetos interrelacionados, cada um delescom seus prprios objetivos e prioridades locais.Todavia, uma necessidade comum a todos estes projetos o armazenamento, recuperao e disseminao dasinformaes sobre a diversidade biolgica na reapesquisada.
A criao de bancos de dados por projetos queenvolvem a coleta e o estudo de espcimes biolgicos, asespcies a que pertencem e os locais em que ocorrem,constitui-se num pr-requisito indispensvel conservao da biodiversidade e uso sustentvel dosrecursos naturais. Contudo, o manuseio do volumeconsidervel de dados oriundos de levantamentosecolgicos de campo e inventrios biolgicos constitui-seem um grande problema (Yoon, 1993; Janzen, 1994;Lawton ., 1998; Sharkey, 2001), demandando oemprego de novas tcnicas e instrumentos para autilizao eficaz das informaes disponveis nosprocessos de tomada de decises referentes administrao do meio ambiente (Cavalcanti, 1998a).
Neste contexto, a implementao de sistemas debancos de dados apresenta-se como uma forma eficientede organizao e armazenamento das informaes
et al
obtidas pelos diversos projetosenvolvidos no estudo da RDS do Tup,possibilitando aos mesmos comparti-lhar e disseminar eficazmente os dadoscoletados e armazenados de formapadronizada por cada um deles,reduzindo consideravelmente o tempode processamento da informao eacelerando a produo de resultadosteis.
O Projeto Banco de Dados doBiotup direcionado ao manejo eanlise dos dados sobre a RDS do LagoTup e sua integrao em um sistemade informao sobre a biodiversidadedesta rea, que possa fornecer apoiopara as atividades de pesquisa,conservao e uso sustentvel dosrecursos naturais.
O sistema de informao sobrebiodiversidade do Projeto Biotupfuncionar como um grupo de bancosde dados individuais, ligados atravsde padres comuns de dados,protocolos de intercmbio de dados eprogramas aplicativos. O sistema assimestabelecido canalizar dados crticos,acumulados no mbito de cada projetoindividual ou armazenados nas fontesexistentes, para os projetos de uso derecursos e desenvolvimento sustent-vel e disseminar a informao dos
O PROJETO BANCO DE DADOS DOBIOTUP
200
Cavalcanti
projetos para um pblico mais amplo.A flexibilidade oferecida pelos
sistemas gerenciadores de bancos dedados utilizados, dar a cada projetototal autonomia para controlar os tiposde dados que sero compartilhados(espcies, indivduos, descritoresmorfolgicos, variveis ambientais,etc.). Esta flexibilidade crtica para oProjeto Biotup, uma vez quediferentes bancos de dados devem serimplementados por diferentesprojetos, de acordo com as suasnecessidades e prioridades especfi-cas. Contudo, para que o sistema deinformao do Projeto Biotup alcanceseu maior objetivo, a integrao,ser necessrio estabelecer um altograu de padronizao na definio decategorias de dados como habitats(comunidades vegetais, por exemplo)e certos descritores (outros,entretanto, podero ser definidos porcada projeto para atender a suasprprias necessidades e prioridadesespecficas) visando assegurar acompatibilidade entre os diferentesbancos de dados (Dalcin, 1998). Oestabelecimento de padres para osdados e a adoo de estruturas dearmazenamento comuns gerenciadaspor sistemas utilizados por todos osprojetos integrantes do ProjetoBiotup possibilitar uma troca efetivade informao entre os vrios gruposde pesquisa envolvidos. Estaestratgia j foi aplicada com sucessoem outros sistemas de informaosobre biodiversidade, envolvendop r o j e t o s d e s e n v o l v i d o s e mcolaborao por vrias instituies,como International Legume Databaseand Information Service (Bisby, 1989,1993, 2000; Zarucchi ., 1993),World Biodiversity Database (Schalk,1992) e Plantas do Nordeste (Allkin,
et al
1997, 1998).O ncleo de informao de cada projeto (nomes
cientficos, distribuio geogrfica, tipos de utilizaode plantas e animais, nomes vulgares, etc.) ser idnticoe seguir uma padronizao (por exemplo, por tipos deambiente, nomes de localidades e cdigos de unidadesde amostragem).Adisponibilidade de uma base de dadostaxonmica nica para cada grupo botnico ouzoolgico, fornecendo s bases de dados orientadas aosindivduos (colees biolgicas) um nome nico dotxon, partilhado por todos os projetos, permitir aintegrao consistente e efetiva dos dados, assegurandosua confiabilidade e facilitando o seu intercmbio(Dalcin, 1998). Outros padres de dados e terminologias,entretanto, podero ser estabelecidos individualmentepor cada projeto, segundo suas prprias necessidades.
O Projeto Banco de Dados do Biotup ir assegurarque os dados, os programas aplicativos e o equipamentocomputacional disponveis sejam gerenciados de umamaneira efetiva e apropriada atravs do:
1) Estabelecimento e apoio aos bancos de dadosindependentes desenvolvidos pelos projetos individuaisno mbito do Projeto Biotup;
2) Interligao destes bancos de dados a fim de que osprojetos possam compartilhar informaes;
3) Desenvolvimento de padres de dados, formatos emecanismos para assegurar que os dados possam serintercambiados.
Alm disso, o Projeto Banco de Dados do Biotup tempor objetivo criar uma maior auto-suficincia dentro daregio em todos os nveis. Isto ser efetuado com o:
1) Fornecimento de treinamento especializado emgerenciamento de dados biolgicos, inclusiveoferecendo cursos tcnicos de treinamento no uso desistemas de informao e na anlise de dados sobrebiodiversidade;
2) Formao de pessoal tcnico capacitado na rea debioinformtica e manejo de bancos de dados biolgicos.
O equipamento computacional utilizado no mbito doProjeto Biotup foi escolhido com base nos custos,confiabilidade e fcil acesso. So utilizados basicamente
RECURSOS COMPUTACIONAIS
Hardware
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Bancos de dados sobre biodiversidade na Amaznia: a experincia do Projeto Biotup
microcomputadores da linha IBM-PC ou compatveis. Ointercmbio eletrnico de dados ser efetuado atravsde redes locais (intranet do INPA) e de longa distncia(internet).
Sistemas de confiana so um fator crtico para osucesso dos projetos de bancos de dados sobrebiodiversidade (Allkin Winfield, 1993). Dadosbiolgicos complexos e variveis requerem estruturas dedados adequadas para represent-los e programassofisticados para manej-los, mas que tambm sejam defcil utilizao (Allkin, 1988; Allkin Bisby, 1988; Allkin
., 1992b; White ., 1993). Os custos para odesenvolvimento de tais sistemas so elevados e, emgeral, grosseiramente subestimados. Projetosindividuais de levantamentos ecolgicos de campo einventrios biolgicos raramente dispem do tempo oudos recursos necessrios para criar os prprios sistemasde gerenciamento de bancos de dados de quenecessitam.
Com freqncia, os sistemas de bancos de dados demuitos projetos no funcionam adequadamente quandoso necessrios ou so de uso to complexo que apenasespecialistas ou membros da equipe especialmentetreinados podem acessar o sistema. Os participantes detais projetos dispendem uma considervel quantidadede tempo entendendo sistemas comerciais (comoplanilhas eletrnicas e gerenciadores de bancos dedados), tentando adapt-los s suas necessidadesespecficas e muitas vezes duplicando esforos dentro dacomunidade cientfica. Estes problemas tornam os dadosefetivamente inacessveis e incertos a longo prazo eimpedem que seus usurios se beneficiem integralmenteda moderna tecnologia disponvel de banco de dados(Allkin Winfield, 1993).
A estratgia adotada pelo Projeto Banco de Dados doBiotup de baixo risco, usando tecnologia simples eprogramas aplicativos j desenvolvidos e testados. Osistema de informaes do Projeto Biotup utilizarsistemas j disponveis e facilmente acessveis,preferencialmente programas de aplicao cientficadifundidos, cujo funcionamento conhecido e que estoem uso bem sucedido em muitos projetos similares. O
Software
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et al et al
sistema ir se beneficiar, assim, dosinvestimentos prvios efetuados nodesenvolvimento desses programas. OProjeto Banco de Dados do Biotupoferecer a cada projeto individual umconjunto de ferramentas para om a n e j o d e d a d o s s o b r ebiodiversidade, cada qual projetadapara um propsito diferente (Die-derich Milton, 1993; White .,1993), proporcionando uma grandeflexibilidade na gesto, compartilha-mento e publicao de suas informa-es. Trs sistemas bsicos seroutilizados por todos os projetosintegrantes do Projeto Biotup: ALINEpara o manejo de dados sobreespcies, ECOLOG para o manejo dedados sobre espcimes e DELTA para omanejo de dados taxonmicos (Fig. 1).
Os recursos computacionaisdisponveis ao projeto sero utilizadosbasicamente:
1) No gerenciamento dos dadossobre espcies e indivduos coletadosem campo, atravs da utilizao desistemas gerenciadores de banco dedados com capacidade relacional,especficos para o manejo de dadosobtidos em levantamentos ecolgicosde campo e inven t r i o s debiodiversidade (ECOLOG eALINE);
2) Na produo de guias eletrnicose manuais de identificao de campo,para diferentes usurios, por meio desistemas de identificao auxiliada porcomputador baseados no formatoDELTA(Dallwitz, 1980, 1993).
3) na anlise dos dados atravs demtodos estatsticos e tcnicasmultivariadas (Gauch, 1982; DigbyKempton, 1987; Ludwig Reynolds,1988; Legendre Legendre, 1998);Cada uma destas aplicaes deferramentas computacionais noProjeto Biotup ser descrita mais
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Cavalcanti
detalhadamente a seguir.
O armazenamento, recuperao eanlises bsicas dos dados sobreespcies e indivduos coletados emcampo sero efetuados atravs dosistema gerenciador de bancos dedados ECOLOG desenvolvido porCavalcanti (1991, 1993), que serusado por todos os projetos queenvolvem a coleta e o estudo deespcimes biolgicos.
O sistema ECOLOG foi especificamente projetado para o manejo dedados obtidos em levantamentosecolgicos de campo e inventriosbiolgicos em microcomputadores dalinha PC e conta com mais de 10 anosde investimento em seu desenvolvimento. Sua flexibilidade, que pode sertestemunhada pela natureza diversados projetos que o utilizam (S .,1991; Dalcin ., 1997; KurtzAraujo, 2000) e maturidade inspiramconfiana em seus usurios. Estesistema apresenta como principaiscaractersticas a utilizao emequipamentos de baixo custo e fcilacesso (microcomputadores da linhaIBM-PC); a rapidez e facilidade deoperao, dispensando conhecimentosespecializados em computao porparte dos usurios; a validaocompleta dos dados de entrada; aflexibilidade na recuperao deregistros para consulta e produo derelatrios (a partir de qualqueratributo ou combinao de atributos);a possibilidade de produzir anlisesquantitativas de dados ecolgicos(clculo de ndices de diversidade,freqncia e dominncia, curvas derarefao, etc.); a emisso delistagens de espcies e de etiquetas de
OSISTEMAECOLOG
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et alet al &
Figura 1. Sistemas do Projeto Biotup
coleta de campo; a exportao de dados em vriosformatos padronizados para utilizao em outrossistemas; e a integrao com dispositivos eletrnicos deaquisio de dados, como computadores de mo esistemas de geoposicionamento (Morain, 1993; Herring,1996).
O sistema ECOLOG utiliza uma estrutura relacionalsimples e eficiente, baseada em trs tabelas de dadosprincipais (indivduos, espcies e locais) e duas tabelasauxiliares (descritores morfolgicos e variveisambientais), que se relacionam por camposcompartilhados (Fig. 2). Esta estrutura pode serconsiderada uma verso simplificada do modelo geral deinformao para colees biolgicas proposto porBerendsohn . (1999). As tabelas de dados do sistemaarmazenam dados sobre as caractersticas gerais de cadaespcie (como taxonomia e nomenclatura, os dados decoleta de cada espcime (coletor, data, procedncia,biometria, morfologia, notas) e a localizao espacial(coordenadas geogrficas, altitude/profundidade) decada unidade amostral. A partir de cada uma destastabelas de dados, so criados arquivos de ndices quepermitem a busca e recuperao de informaes atravsde mltiplas chaves. A utilizao de uma estruturarelacional permite reduzir a duplicao e a redundncianos dados e favorece a eficincia no seu armazenamen-to. Assim, por exemplo, uma vez que cada espciecompreende um registro nico na tabela de espcies, necessrio armazenar apenas o nmero do txon para osregistros daquela espcie, ao invs de repetir o nome
et al
203
Bancos de dados sobre biodiversidade na Amaznia: a experincia do Projeto Biotup
Gerenciamentodos dados sobre
espcimes
Gerenciamentodos dados sobre
espciesDivulgao
Etiquetasde coleta
Relatrios deManuteno
Lista de espcies,monografias
Chaves deidentificao
gias de campo
ECOLOG ALINE DELTA
ATF DELTA
completo da espcie para cada coleta no banco dedados. Da mesma forma, qualquer alterao em umregistro nas tabelas de espcies ou locais automaticamente refletida em todos os registros deindivduos relacionados quela espcie ou quele local.
Como as tabelas de dados do sistema possuem camposde tamanho fixo, procurou-se otimizar ao mximo otamanho de cada campo para assegurar oarmazenamento adequado dos dados, sem um consumoexcessivo de espao em disco. Esta restrio implica noaumento do espao de armazenamento necessrio aobanco de dados, bem como da complexidade daestrutura lgica do mesmo, porm no impe limites aotamanho do mesmo.
Todos os projetos no mbito do Projeto Biotup iroadministrar seus bancos de dados sobre espciesutilizando o sistema ALINE desenvolvido por Cavalcanti
OSISTEMAALINE
(1998b). O sistema ALINE umaferramenta genrica, fundamentadaem um modelo de dados relacionalprojetado pelo International LegumeDatabase and Information Service(ILDIS), que tem como objetivo criar emanter um banco de dados global cominformaes taxonmicas, ecolgicase econmicas sobre as leguminosas,envolvendo grupos de pesquisa emmais de 20 pases (Bisby, 1989, 1993,2000; Zarucchi ., 1993). Estaestrutura assegura a qualidade eintegridade dos dados armazenados,permitindo ainda aos usurios definirseus prprios descritores morfolgicose configurar seus bancos de dados deacordo com suas necessidadesespecficas (Fig. 3).
ALINE um sistema orientado ao
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Figura 2. Tabelas relacionadas do Sistema ECOLOG
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Cavalcanti
Nmero do Indivduo
Nmero da Espcie
Local
Coletor
Data da Coleta
Hora da Coleta
Observaes
Nmero da Espcie
Grupo
Famlia
Gnero
Espcie
Autor
Subespcie
Local
Nome do Local
Altitude/Profundidade
Latitude
Longitude
Tabela de Indivduos
Tabela de Locais
Tabela de Espcies
Nmero do Indivduo
Descritor
Descrio
Tabela de Descritores
Local
Data
Hora
Varivel
Valor
Tabela de Variveis Ambientais
txon com capacidade relacional,disponvel para microcomputadores dalinha IBM-PC (Cavalcanti, 1998b). OALINE ser usado por todos os projetospara a criao e manuteno de bancosde dados sobre a flora e a fauna da reade estudo, incluindo informaessobre taxonomia e nomenclatura, usoseconmicos, nomes vulgares,ecologia, morfologia, distribuiogeogrfica e bibliografia relevantepara cada espcie. O sistemaapresenta vrias caractersticas quegarantem a consistncia das informa-es armazenadas no banco de dados,tais como: completa verificao dosdados assim que introduzidos,ferramentas para a manuteno dosbancos de dados e referncias cruza-das, com todos os dados relacionadoss suas fontes bibliogrficas. Departicular importncia a capacidadede exportao de quaisquer subcon-juntos de dados, selecionados pelousurio, em vrios formatos padroni-zados, como DELTA (Dallwitz, 1980),NEXUS (Maddison ., 1997) e XDF(White Allkin, 1992). Isto permite aosprojetos individuais utilizarem outrosprogramas quando necessrio (porexemplo, para identificao interativae construo de chaves taxonmicasatravs do sistema DELTA) ecompartilhar subconjuntos selecio-nados de dados com outros projetos. Acapacidade de exportar dados emvrios formatos oferece segurana eassegura a longevidade das informa-es armazenadas atravs do ALINE,permitindo ao projetos integrantes doProjeto Biotup o intercmbio deinformaes entre si e com outrasorganizaes. Entre suas funes,i n c l u e m - s e t a m b m a q u e l a snecessrias disseminao dainformao, pois os bancos de dados
et al&
Figura 3. Tabelas relacionadas do Sistema ALINE
criados atravs do ALINE podem ser publicados comorelatrios impressos, guias eletrnicos em CD's ou comopginas na Internet, utilizando o formato HTML.
O sistema DELTA (DEscription Language forTaxonomy) consiste de um formato flexvel para acodificao da informao taxonmica descritiva e umconjunto de programas especficos para oprocessamento de descries taxonmicas (Dallwitz,1980, 1993; Askevold O'Brien, 1994). Este sistema foidesenvolvido na Austrlia em meados dos anos 70,inicialmente para computadores de grande porte edepois adaptado para microcomputadores da linha IBM-PC, oferecendo uma srie de facilidades para o manejo ea organizao da informao taxonmica. Especialmen-te teis so a possibilidade de construo de chaves deidentificao de diversos tipos, a produo de descriesem linguagem natural e a preparao de matrizes dedados para anlises fenticas e cladsticas, alm daidentificao interativa e recuperao de informaes.
OSISTEMADELTA
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Bancos de dados sobre biodiversidade na Amaznia: a experincia do Projeto Biotup
espcie
nomes vulgares
usos
dist. geogrfica
habitats
sinnimos
notas
descries
famlia
dicionriogeogrfico
Referncias
bibliogrficas
dicionrio dedescritores
imagens
O formato DELTA aceita todos os tipos de caracteres,tanto qualitativos (duplo estado e multiestado,ordenados ou no ordenados) quanto quantitativos(contnuos e descontnuos) e inclui instrues (diretivas)para controlar o processamento dos dados pelos diversosprogramas componentes do sistema. Uma vezcodificados no formato DELTA, os mesmos dados podemser utilizados para produzir descries e chaves deidentificao com prpositos gerais ou especficos,omitindo parte dos caracteres, ou dando nfase a algunsdeles. Isto torna possvel a construo, a partir damesma base de dados, de diferentes tipos de chaves,adequadas ao uso em laboratrio ou em campo,especficas para a fauna ou a flora de certas localidadesou determinados estgios do ciclo de vida dos organismos(Stevenson ., 2003).
Em 1988, o formato DELTA foi adotado peloInternational Working Group on Taxonomic Databases forPlant Sciences (TDWG) como um padro internacionalpara a representao e intercmbio de dadostaxonmicos descritivos. Desde ento, o sistema DELTAj mostrou-se uma valiosa ferramenta para inventriossistemticos de biodiversidade (Allkin ., 1992a;Sharkey, 2001) e levantamentos ecolgicos de campopara estudos de impacto ambiental (Ellis, 1988).
O sistema DELTA original composto de quatroprogramas principais (Dallwitz ., 1993; AskevoldO'Brien, 1994): CONFOR (para converso de formatos,produo de descries em linguagem natural e anliseestatstica de dados), DELFOR (para ordenao, inclusoou excluso de caracteres e seus estados), KEY (paraconstruo de chaves de identificao) e INTKEY (paraidentificao interativa e recuperao de informaesdo banco de dados taxonmico). Alm destes, existemprogramas complementares, que permitem prepararconstruir matrizes de distncia fentica entre txons(DIST) e realizar anlises de agrupamento e similaridade(PCLASS e NSIM). Ambientes interativos para a utilizaointegrada dos vrios programas que compem o sistemaDELTA esto disponveis (Cavalcanti, 1996; Dallwitz
, 1999).O programa INTKEY, para identificao interativa e
recuperao de informaes, permite ao usurio acessaro contedo de um banco de dados taxonmico a partir dequalquer carter e na ordem ou combinao em quedesejar, iniciando de novo tantas vezes quantas
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necessrias at a determinao de umtxon ser confirmada (Dallwitz, 1993;Dallwitz ., 1995). O INTKEYpermite tambm o armazenamento deilustraes digitalizadas associadas sdescries dos caracteres para guiar ousurio ao longo da chave. Vriosbancos de dados taxonmicos tm sidocriados com o sistema DELTA,compreendendo desde gneros degramneas e leguminosas at espciesde corais, formigas e besouros(Askevold O'Brien, 1994). Muitosdestes bancos de dados incluemimagens digitalizadas dos txons ecaracteres, e vrios deles estodisponveis na Internet (www.delta-inkey.com). No mbito do ProjetoBiotup, o sistema DELTA ser usadopara produzir guias de identificao(em forma eletrnica ou como manuaisimpressos) a partir de descries dasespcies. Estas descries estaroarmazenadas em bancos de dados dosistema ALINE e, quando necessrio,subconjuntos de dados (por exemplo,as plantas de uso medicinal da RDS doTup) sero exportados doALINE para oformato DELTA, j prontos para aproduo dos guias. Desta forma, oProjeto Banco de Dados do Biotupespera contribuir para a implementao de uma metodologia prtica eeficaz para a elaborao de guiaseletrnicos de biodiversidade (Stevenson ., 2003), para diferentesusurios, que permitam a pessoastecnicamente capacitadas, mas noespecializadas em botnica ouzoologia, identificarem as espcies deplantas e animais da regio.
O uso de tcnicas de anlisemultivariada em ecologia de comuni-
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ANLISE DEDADOS
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Cavalcanti
dades tem se intensificado bastantenos ltimos anos, devido, sobretudo, grande disponibilidade dos microcom-putadores e pacotes estatsticos. Estastcnicas permitem considerar simulta-neamente os padres de variao ecovariao de um grande nmero deatributos do sistema sob estudo,mostrando-se muito teis na classifica-o e ordenao de comunidadesecolgicas (Green, 1980; Gauch, 1982;Digby Kempton, 1987; LudwigReynolds, 1988; Legendre Legendre,1998) e possibilitando que parmetrosimportantes subjacentes s relaesentre amostras ou espcies possam sermais facilmente detectados e inter-pretados. Em vista de sua utilidade nadescrio e interpretao de dadosecolgicos complexos, bem como nagerao de hipteses que podem sertestadas em campo (Green, 1980) einclusive no manejo e conservao decomunidades vegetais (Cooper, 1984;Margules, 1984; DeVelice ., 1988), de se esperar que a aplicao de taismtodos produza resultados valiososnos estudos ecolgicos realizados nombito do Projeto Biotup.
As tcnicas de classificaopermitem agrupar as amostras("anlise normal ou do tipo Q") ou asespcies ("anlise inversa ou do tipoR") de acordo com seus atributoscomuns (Sneath Sokal, 1973; Ludwig
Reynolds, 1988; LegendreLegendre, 1998). As tcnicas deordenao, por sua vez, podem serusadas tanto para a classificao peloagrupamento de amostras ou espcies,quanto para o arranjo das amostras ouespcies em relao a gradientesambientais, com o objetivo dedetectar a variao conjunta nacomposio da comunidade em funode fatores do ambiente (Gauch, 1982).
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Para a classificao das amostras e das espcies,sero computadas matrizes de similaridade pelocoeficiente de distncia de Bray-Curtis (DigbyKempton, 1987; Ludwig Reynolds, 1988), calculadoentre cada par de amostras (anlise normal) ou deespcies (anlise inversa) da matriz bsica de dados.Essas matrizes sero submetidas anlise deagrupamentos pelo mtodo de ligao mdia no-ponderada (UPGMA; Sneath Sokal, 1973), obtendo-sedendrogramas que representam, em graus desimilaridade, as relaes entre o conjunto de amostrasou de espcies consideradas. A distoro produzida pelosdendrogramas ser avaliada mediante o cmputo docoeficiente de correlao cofentica (Sneath Sokal,1973). Os valores deste coeficiente variam geralmenteentre 0,60 e 0,90, sendo os valores superiores a 0,80indicadores de baixa distoro em relao matriz desimilaridade original (Sneath Sokal, 1973). O nvel desimilaridade considerado para a delimitao dosagrupamentos ser de 50%.
Como tcnicas de ordenao sero utilizadas aanlise de componentes principais (Sneath Sokal,1973; Digby Kempton, 1987; Ludwig Reynolds, 1988)e a anlise de correspondncias pelo mtodo das mdiasrecprocas (Gauch, 1982; Digby Kempton, 1987).
A anlise de componentes principais ser efetuada apartir da matriz de covarincia no centrada (LudwigReynolds, 1988; Legendre Legendre, 1998) entre asespcies. Desta matriz sero extrados os autovalores eseus autovetores associados, sendo os dados originaiscombinados aos autovetores e projetados sobre os doisprimeiros eixos ortogonais resultantes. Esses eixos,mutuamente perpendiculares e no correlacionadosentre si, explicam sucessivamente a maior parte davariao presente nos dados originais, com um mnimode perda de informao.
A anlise de correspondncias pelo mtodo dasmdias recprocas ser aplicada a uma matriz deassociao de qui-quadrado, computada simultanea-mente entre as espcies e as amostras, sendo os valoresresultantes ajustados em percentagens. A anlise decorrespondncias tambm uma tcnica vetorial;porm difere da anlise de componentes principais pelaordenao simultnea das amostras e das espcies,permitindo destacar a correspondncia entre ambas, epelo uso de uma matriz de associao de qui-quadrado
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Bancos de dados sobre biodiversidade na Amaznia: a experincia do Projeto Biotup
em lugar de uma matriz de covarincia ou correlao(Gauch, 1982).
A eficincia das anlises de ordenao efetuadas poresses mtodos ser julgada de acordo com os seguintescritrios: 1) facilidade de interpretao ecolgica; 2)disperso efetiva dos pontos em contraste com suaaglomerao em um nico grupo; 3) anulao do "efeitode arco" uma distoro curvilinear do segundo eixo deordenao devida dependncia quadrtica, ou demaior grau, deste eixo com o primeiro, e que pode afetarseriamente o resultado de uma ordenao (Gauch, 1982;Ludwig Reynolds, 1988).
Todas as anlises numricas sero efetuadas atravsdos sistemas de computao cientfica Octave (Eaton,1997) e R (Ihaka Gentleman, 1996), que combinam acapacidade analtica com a visualizao grfica emambientes interativos versteis e flexveis. dotados deuma linguagem de programao extensvel.
Os maiores obstculos ao intercmbio efetivo deinformao biolgica no so tcnicos, mas resultam dediferenas entre as opinies dos pesquisadores e asprticas de manejo dos dados biolgicos.
A adoo de definies comuns para terminologiasbiolgicas, ecolgicas e geogrficas um pr-requisitopara a comunicao genuna (Blake ., 1994; Karp,1993; Allkin, 1997, 1998). O Projeto Banco de Dados doBiotup possibilitar uma troca efetiva de informaoatravs do estabelecimento e documentao dapadronizao de dados e de protocolos para o in-tercmbio de dados. Padres internacionalmenteaceitos (como o formato DELTA), quando existirem,sero adotados e seguidos.
Tambm necessrios so protocolos de troca de dadoscomuns a todos os projetos. No mbito do ProjetoBiotup, ser usada para intercmbio de dados aLinguagem de Marcao Extensvel (XML), entre projetosindividuais e sistemas de software. A Linguagem deMarcao Extensvel (XML) uma linguagem demarcao poderosa e independente de plataforma,crescentemente usada para representao eintercmbio de informao na Internet (Bosak Bray,1999). Aplicaes que consomem e servem seus dadosem XML esto imediatamente aptas a interoperar,mesmo que implementadas em linguagens diferentes e
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INTERCMBIODE INFORMAO
et al
execu t a n do e m p l a t a f o rma sdiferentes. Muitos grupos de pesquisaj vem usando XML para troca degrandes volumes de informao entrebancos de dados em instituiescientficas que utilizam plataformascomputacionais, programas eestruturas de dados completamentediferentes (Cavalcanti, 2001).Aplicaes especficas de XML tmsurgido em reas da Biologia como aSistemtica Biolgica (Gilmour, 2000).Por fim, alm de seu potencial para adefinio de formatos padronizadospara o intercmbio de informaocientfica, XML oferece ainda umasoluo simples e flexvel para oproblema da representao demetadados especficos do domnio deconhecimento, de difcil suporte emmodelos de dados predefinidos(Diederich ., 1989; DiederichMilton, 1991; Michener ., 1997;Senso Rosa Piero, 2003).
Cada banco de dados criado nombito do Projeto Biotup ser usadopara prover uma srie de produtos deinformao e publicaes especficas,cada qual com um contedo e formatodiferenciado, dependendo da audin-cia identificada.
Um dos modos mais inovadores peloqual o Projeto Biotup estar tornandodisponvel a informao gerada pelosseus projetos integrantes ter lugar naInternet. Esta forma de publicaopermitir ao Projeto Biotup alcanaruma audincia maior, proverinformao atualizada regularmente emeios para buscar contribuiesdiretamente, estabelecendo umcontato com a informao mais direto,atual e interativo entre os potenciaiscolaboradores e usurios dos bancos
et alet al
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DISSEMINAODAINFORMAO
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Cavalcanti
de dados (Green, 1994; Bisby, 2000;Edwards ., 2000; Stevenson .,2003).
Os crditos sero, em todos oscasos, atribudos aos autores dasinformaes includas nos bancos dedados. Todas as informaes adiciona-das aos bancos de dados sero,tambm, associadas fonte original dainformao. Isto possibilitar a todosos participantes do Projeto Biotup eaos usurios de seus bancos de dadosconhecer no s quem foi responsvelpor uma determinada informao, mastambm porque esta informao foiincluda.
Ser dada prioridade publicaode certos tipos de informao, taiscomo:
1) Publ icao de rev i sestaxonmicas e monografias de gruposimportantes de plantas e animais;
2) Elaborao de listas de espcies,faunas e floras;
3) Produo de manuais deidentificao sobre grupos animais evegetais importantes, guias de campoilustrados e vrios outros tipos depublicao dirigidos ao grandepblico.
Alm disso, espera-se publicarverses eletrnicas (em CD-ROM e naInternet) dos diferentes bancos dedados, regularmente atualizadas,buscando manter um alto grau deconfiabilidade e acessibilidade dainformao.
Atualmente, o Projeto Banco deDados do Biotup est dando osprimeiros passos para compilar eintegrar a informao obtida pelosvrios projetos integrantes do Projeto
et al et al
Consideraes Finais
Biotup durante os ltimos dois anos. No decorrer dosprximos anos estes bancos de dados crescero emtermos do nmero de espcies e indivduos, aumentaroem quantidade de conhecimento para cada espcie emelhoraro em termos de consistncia e confiabilidade.
Os projetos de bancos de dados no consistem apenasde dados, programas e computadores, envolvendo aconsiderao e discusso de diversos aspectostecnolgicos, epistemolgicos, cognitivos e sociaisinterrelacionados (Wersig, 1993). Para que estesprojetos sejam bem sucedidos, necessrio que sejamorganizados de maneira a serem sensveis snecessidades, capacidades e interesses dos seusparticipantes.
O Projeto Banco de Dados do Biotup pretendeestabelecer uma confederao de bancos de dados e noum nico banco de dados monoltico, ou mesmo imporuma estrutura de dados rgida a todos os participantes(Fig. 4). Este modelo reconhece que cada projeto temseus prprios interesses locais e prioridades quenecessitam ser acomodados, ao mesmo tempo em quetambm reconhece a necessidade de coordenar epadronizar o manejo dos dados tanto quanto possvel.Esta forma de organizao implica que os programasescolhidos para utilizao por todos os projetos deveroatender a certas demandas especficas.
209
Bancos de dados sobre biodiversidade na Amaznia: a experincia do Projeto Biotup
Figura 4. Bancos de dados distribudos do Projeto Biotup,organizados em uma federao virtual de SGBDs baseados emesquemas globais.
Rede deComunicao
SGBD Distribudo
Rede deComunicao
SGBD Distribudo
INPA UCDB
INPA
Peixes
ULBRA
Vegetao
PlnctonVegetao
Um benefcio adicional da distribuio do controle dainformao que o Projeto Banco de Dados do Biotupno ser dependente do sucesso individual de nenhumdos projetos componentes dentro de um tempodeterminado. Nenhuma estrutura rgida ser impostadentro de um esquema ambicioso ou centralizado, e abase de conhecimento do Projeto Biotup crescergradativamente, na medida em que forem dandoentrada os dados de alta qualidade provenientes dosprojetos participantes.
Uma ampla gama de usurios ser capaz de acessarestes recursos de informao em vrios locais, paradiferentes propsitos. Os pesquisadores participantestero mais facilidades para publicao, e os usuriostero pronto acesso a dados de qualidade atravs dequalquer aspecto dos organismos, incluindo usos, nomesvulgares ou sinnimos.
A abordagem do Projeto Banco de Dados do Biotup,com respeito ao manejo da informao sobre biodiver-sidade, enfatiza a flexibilidade, o compartilhamento e ocontrole local da informao. O modelo permite integrardados de alta qualidade sobre biodiversidade, cominformaes sobre uso e as propriedades relativas aouso, e apresentar esta informao em um formato tilpara as instituies e indivduos responsveis pelo desen-volvimento sustentvel, conservao da biodiversidadee planejamento ambiental naAmaznia.
Aos Drs. Robert Allkin (Royal Botanic Gardens, Kew),Mike Dallwitz (CSIRO Division of Entomology, Canberra) eRichard Pankhurst (Royal Botanic Gardens, Edinburgh)pelo envio de publicaes; ao Prof. Paulo Roberto DuarteLopes (UEFS) pelas valiosas sugestes; e, em especial,aos Drs. Eduardo Couto Dalcin (CNIP/PNE), EdinaldoNelson dos Santos Silva (CPBA/INPA) e Veridiana VizoniScudeller (CEULM/ULBRA), pelo contnuo apoio eincentivo.
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