Vem vill digitalisera naturen?

I Helsingfors centrum vilar relikterna av miljontals djur, växter och svampar. De har insamlats under en period på över 300 år och i detta tidevarv av klimatförändring och artutrotning är de viktigare än någonsin. Men hur överför man drygt 13 miljoner naturvetenskapliga exemplar från skåp till nätet?

En geting stirrar på mig med sina mörka fasettögon. Varje hårstrå på huvudet syns tydligt, det gulsvarta mönstret går i kors över ansiktet. Färgerna studsar mot ögonen. Getingen ser levande ut.

Bildens getinghona har dock dött den 2 oktober 2012, då Marja-Liisa Seväkivi plockade upp den i sina samlingar i Muhos, i byn Leppiniemi. Nu vilar den i ett grått rullskåp i Naturhistoriska museets källare i Helsingfors centrum tillsammans med nio miljoner andra insektsexemplar. En liten papperslapp ger information om insamlaren samt ort och datum då insamlingen gjordes.

Getingen utgör en del av det naturhistoriska centralmuseets samlingar som består av 13,3 miljoner exemplar av djur, växter, svampar, stenar och fossiler. Bilden på getingen är en del av det omfattande arbete som består av att avbilda varje exemplar och sedan överföra uppgifterna till en databas – alltså i en form, där uppgifterna kan studeras och analyseras med dataprogram var som helst i världen.

Det är svårt att genomföra detta stora projekt och det tar flera år, men arbetet är bokstavligen livsviktigt. Vår planets framtid kan delvis bero på det.

Samlingarna utökas med 50 000 exemplar om året 

I höst publicerade FN:s klimatpanel en kritisk rapport. Om vi vill undvika klimatförändringens mest katastrofala följder, bör vi hålla den globala uppvärmningen under 1,5 grader. Det innebär att vi måste uppnå en nollnivå när det gäller koldioxidutsläppen fram till 2050.

Världsnaturfonden WWF i sin tur publicerade en rapport, enligt vilken ryggradsarternas individantal i genomsnitt har minskat med hälften under en fyrtioårsperiod.

Den här utvecklingen kunde man inte ana i november 1678, då Elias Tillandz fick lov av Kungliga Akademien i Åbo att ingärda dess örtagård och därmed lägga grunden för en botanisk trädgård. Tillandz trädgård var början till det arbete som med tiden blev Naturhistoriska centralmuseet Luomus nationalsamlingar. Idag är museet underställt Helsingfors universitet och man sköter fortfarande om och vårdar nationalsamlingarna, som i år firar sin 340-åriga födelsedag.

De flesta finländare känner till Luomus samlingar tack vare tre besöksmål: Naturhistoriska museet samt Kajsaniemi och Gumtäkts botaniska trädgårdar presenterar samlingarna för allmänheten. I fjol hade Luomus besöksmål närmare 250 000 besökare. Naturhistoriska museet är ett av Finlands mest populära museer som regelbundet besöks av skolor och daghem.

Även om de för allmänheten öppna utställningarna utgör Luomus synligaste del, är museets viktigaste och största uppgift att bevara och utöka samlingarna som är knutna till naturen och att ställa materialet till forskningens förfogande.

I Luomus arkiv vilar miljontals pressade växter, däggdjursskinn, uppnålade fjärilar, torkade svampar, svanvingar, mineralkristaller, hjortdjurshorn, hela fiskar, grottbjörnsfossiler, uppstoppade fåglar, meteoritbitar, fågelägg och nästintill allt som man kan föreställa sig från naturen.

De flesta exemplaren är insamlade i Finland, men i mängden finns det gott om material som man har samlat under finländska forskningsexpeditioner. Exemplaren har bevarats genom torkning, frysning och nedsänkning i alkohol. Samlingarna är bland de femtio största naturvetenskapliga samlingarna i världen.

Förutom samlingsexemplaren samlar och förvarar Luomus flera olika typer av data, såsom systematiskt insamlade utbredningsuppgifter om fåglar.

Utöver forskare har allmänheten alltid deltagit i att utöka samlingarna. Till exempel uppgifterna om fåglarnas flyttrörelser grundar sig på de observationer som tusentals volontärer har gjort. På samma sätt utökas vertebratsamlingen, då allmänheten finner och sänder in döda djur till Luomus. Samlingarna utökas årligen med över 50 000 exemplar.

Fåglar förflyttar sig 1,5 kilometer norrut varje år 

Till en början insamlades Luomus exemplar för att identifiera och klassificera arter – för att få förståelse för jordens biologiska mångfald. Nu kan de ge forskare i klimat- och andra miljöförändringar och artutrotning direkt insyn i olika arters antal och utbredningsområden århundraden bakåt i tiden.

− Informationen som samlingarna kan ge är något alldeles unikt, eftersom vi inte längre kan samla in uppgifter från till exempel 1800-talet. Den informationen finns endast i samlingar av den här typen, säger Leif Schulman, chef för Luomus.

− Under de senaste årtiondena har vi vaknat upp och börjat förstå hur otroligt snabbt vi människor förändrar vår planet. All jämförande historisk information är nu oerhört viktig, eftersom den ger oss inblick i hur mycket vi har förändrat redan nu och hur snabbt den här förändringen har skett.

Genom att undersöka arternas förflutna kan man även försöka förutsäga framtiden.

Aleksi Lehikoinen, ansvarig forskare för Luomus fågeluppföljning, har exempelvis utgående från Luomus samlingar bedömt att häckande fågelarter har förflyttat sig 1,5 kilometer norrut om året under en period på trettio år. För de nordliga arterna betyder detta att de snart är framme vid Ishavet, och kan inte längre anpassa sig genom att flytta. Om klimatförändringen fortsätter hotas dessa arter av utrotning.

Samlingsexemplarens uppgifter kan dock bara användas effektivt om de är i digital form och kan analyseras med hjälp av datorn.

Detaljerat arbete till förmån för vetenskapen 

En fyrkantig konstruktion som påminner om en leksaksjärnväg fyller ett litet rum som ligger granne till Naturhistoriska museet på Arkadiagatan i Helsingfors. Det svarta löpande bandet transporterar små lådor på en rummet-runt-resa och halvvägs på resan stannar lådorna upp under stark belysning. Kameran tar en bild på den i lådan vilande fjärilen och etiketten. Efter fotograferingen fortsätter lådan sin resa igen, tills den åter stannar upp vid Jere Kahanpääs arbetsbord.

Kahanpää sitter i detta rum två timmar om dagen och lossar insekter från nålar med en pincett och placerar dem i en fotograferingslåda. Efter fotograferingen läggs insekterna tillbaka. Arbetet tar tid och kräver noggrannhet. Digiteringsgruppen beslöt att förkorta arbetspasset från tre till två timmar, eftersom arbetskvaliteten började lida av att den som behandlade exemplaren blev trött. Serienummeretiketten kanske glömdes eller så började det smyga in skrivfel i databastexterna.

Kahanpääs titel är digiteringskoordinator, men utöver honom fotograferas exemplaren även av museimästare, samlingskoordinatorer och praktikanter. Allas hjälp behövs.

Luomus har för arbetet skaffat digiteringslinjer, flatbäddsskannrar, fotograferingsmikroskop och en 3D-skanner. Den används för att ta tredimensionella bilder av ben, särskilt av däggdjurskranier. Forskarna kan ta deras mått med hjälp av datorn och ta reda på hur generna påverkar kraniets form eller till exempel tandstrukturen.

Hittills har cirka en tiondedel av samlingarna digiterats – 1,3 miljoner exemplar – så att alla uppgifter är i elektronisk form. Bara hälften är dessutom avbildade.

Bilderna är viktiga, eftersom de ger möjlighet att undersöka exemplar från andra sidan av världen om man inte kan studera exemplaret på plats. Tidigare var brasilianska eller japanska forskare tvungna att antingen resa till Helsingfors för att studera exemplaret eller så skickade Luomus exemplaret till forskaren per post. Den exakta närbilden och uppgifterna räcker nu oftast för att identifiera en art och studera dess kännetecknande egenskaper. På detta sätt kan man spara forskarnas dyrbara tid samt undvika onödiga resor och den påfrestning som en posttransport innebär för exemplaren.

200 000 användare i 51 olika länder

År 2017 digiterade Luomus över 350 000 exemplar, men för bara några år sedan kunde årsantalet uppgå till några tiotusental per år. En fullständig digitering innebär att man har tagit en bild av exemplaret och den tillhörande lappens – etikett på forskarspråk – uppgifter har knappats in i databasen. Det är heller inte alltid så lätt, eftersom uppgifterna ofta är handskrivna på olika språk på små papperslappar: på finska, svenska, latin eller kanske på ryska med kyrilliska bokstäver. Handstilen hos de som skrivit etiketterna varierar och en del har använt koder i insektsexemplarens små lappar som insamlaren har avkodat i den så kallade kladdboken som hör till exemplaret. Utan uppgifter har ett exemplar inget värde för vetenskapen.

Samtidigt kan den tekniska hanteringen av exemplaren vara svår: Hur ska man avbilda exemplar som förvaras i alkohol i en glasburk? Eller stora ben? I insektsexemplaren är den ytterst lilla etiketten ofta placerad under insekten, vilket innebär extra arbete för att lossa insekten och etiketten. Det finns en förhoppning om att den genomlysningsteknik som används på flygplatser i framtiden skulle kunna användas för att fotografera etiketten igenom insekten, utan att insekten behöver lyftas ur vägen.

Bilderna och uppgifterna som hör till dem sparas i en databas som utvecklats av Luomus och används av alla finländska naturvetenskapliga samlingar. Datan som finns där överförs till tjänsten Laji.fi eller Arterna.fi där informationen finns tillgänglig för vem som helst att använda. Webbplatsen har redan haft över 200 000 användare i 51 länder under ett och ett halvt år.

Luomus har också en förhoppning om att kunna göra samlingarnas digiteringsprocess öppen för allmänheten. Målet är att bygga en webbplats där vem som helst ska kunna läsa uppgifterna på bilderna av naturexemplarens etiketter på sin egen dator och knappa in uppgifterna i digital form.

Därtill koordinerar Naturhistoriska centralmuseet ett EU-finansierat projekt som utvecklar metoder för att få alla 1,5 miljarder europeiska naturvetenskapliga exemplar i elektronisk form under loppet av en generation.

Med hjälp av dessa kan säkert något överraskande komma fram.

Från fotografering av myrhjärnör till fjärilars dna-streckkoder 

Genom att analysera den potatisätande coloradoskalbaggens kemiska sammansättning kan man få reda på varifrån varje individ har kommit till Finland. Mammutars betar kan avslöja vilken typ av miljö de har levt i. Genom att fotografera myrors hjärnor har forskarna kunnat se hur en parasitmask ändrar myrans hjärnfunktion och förvandlar den till en zombie. En internationell forskningsgrupp har fastställt spridningen av ett virus bland koalor från 120 år gamla koalaskinn. Ur gamla fågelägg kan man få reda på DDT-miljögiftets spridning.

Uråldriga exemplar kan med ny teknik användas för att undersöka helt nya saker. Dna-, röntgen-, magnet- och tomografiundersökningar och olika kemiska analyser kan berätta om förekomsten och utbredningen av miljögifter, virus eller sjukdomar under århundradenas lopp.

I samarbete med Uleåborgs universitet har Luomus redan börjat bygga ett dna-streckkodsbibliotek för arterna i Finland.

− Studier har visat att en viss del av dna:n kan användas för artbestämning. Detta fungerar mycket bra på till exempel insekter, förklarar Leif Schulman.

− Först har vi analyserat den här biten av dna i exemplaret, vars art vi känner till. Vi kan ta riddarfjärilen i våra samlingar som ett exempel. Vi utför sedan en dna-analys av några individer som tillhör samma art, för att säkra oss om att det är en typisk dna-streckkod för arten i fråga.

Efter att artnamnen och dna-streckkoderna har samlats i biblioteket, kan forskarna studera artens förekomst i naturen, utan att ens ha sett en enda representant för arten.

− Vi kan ta ett prov på mylla och analysera den dna som myllan innehåller. Dna som tillhör en viss art kan ha hamnat i myllan via ägg eller exkrementer, eller så kan barr eller fjädrar ha fallit ned i myllan, eller vilken som helst del av en organism.

Forskarna kan ur ett miljöprov ta reda på vilka arter som har förekommit på olika ställen. Och hur otroligt det än låter, så kan man fortfarande hitta mammut-dna i Sibiriens permafrost. Men man skulle inte kunna hitta det, om man inte först hade ett samlingsexemplar som man visste är från en mammut och från vilket man har kunnat framställa dna-streckkoden.

En del teknik och fynd kan användas genast. Alltid kan man dock inte veta på vilket sätt informationen kan användas. Så fungerar vetenskapen: man studerar och forskar, för att senare konstatera att informationen är av största vikt i ett alldeles nytt sammanhang.

Precis det som har hänt med de naturvetenskapliga samlingarna.

LÄS MER:

Naturhistoriska centralmuseet 

Arterna.fi

Europeiska Unionen Icedig-projekt