Taxonomien für naturkundliche Sammlungen

Naturhistorische Sammlungen in Museen weltweit sind Repositorien von riesigen Mengen an erhaltenen biologischen Exemplaren, die die vergangene und gegenwärtige Biodiversität unseres Planeten dokumentieren, darunter viele ausgestorbene Arten. Diese Sammlungen enthalten Objekte wie ausgestopfte und berittene Tiere, gepinnte Insekten, getrocknete Pflanzen, Samen und Früchte sowie alle Arten von Fossilien. In der Vergangenheit waren die meisten dieser Exemplare nur Wissenschaftlern zugänglich, aber heute macht die Digitalisierung sie zunehmend für die Öffentlichkeit sichtbar. Virtuelle Galerien mit Bildern und 3D-Modellen sowie Videos und Audiodateien ermöglichen es, die verborgenen Schätze der Depots des Museums zu erkunden, die für regelmäßige Besucher normalerweise nicht zugänglich sind. Der Aggregator für Naturgeschichte von Europeana, OpenUp!, trägt derzeit 8,7 Millionen Objekte von 34 Institutionen zum Europeana-Portal bei. Diese Datenbereitstellung stützt sich auf etablierte Dateninfrastrukturen im Bereich der Naturgeschichte, nämlich den Biological Collection Access Service for Europe und die Global Biodiversity Information Facility.

Um diese Objekte in den Europeana-Sammlungen zu finden, ist der Name des Organismus der häufigste Zugangspunkt. Biologen verwenden Binomiale – Namen, die aus zwei Teilen bestehen, wie Ursus maritimus für den Eisbären – zur Bezeichnung von Arten. Im Gegensatz zu gebräuchlichen Namen in verschiedenen Sprachen werden diese (lateinisierten) Namen international verwendet. Arten, die bestimmte Merkmale teilen, werden in Gattungen gruppiert, die wiederum in Familien gruppiert werden. Durch die Definition mehrerer hierarchischer Gruppen von Organismen mit gemeinsamen Merkmalen und Abstammung (sogenannte Taxa) erstellen Biologen (Taxonomisten) Taxonomien. Die Art Ursus maritimus wäre auf der unteren Ebene einer solchen Taxonomie, zusammen mit Ursus arctos (brauner Bär) und Ursus thibetanus (asiatischer Schwarzbär) gehört sie zur Gattung Ursus, die wiederum zur Familie der Ursidae gehört; Auf der obersten Ebene wäre Animalia als Königreich.

Taxonomien repräsentieren unser Verständnis von Artenvielfalt und Evolution, das permanent erforscht wird. Folglich sind Taxonomien in konstantem Fluss. Wenn neue Arten entdeckt werden, werden neue Namen hinzugefügt. Systematische Untersuchungen könnten ergeben, dass eine bestimmte Art enger mit einer anderen Gattung verwandt ist, so dass ein Teil des Binomials der Art geändert werden muss. Eine Gattung kann mit einer anderen Gattung verschmolzen oder in mehrere Gattungen aufgeteilt werden, was erfordert, dass mehrere Artennamen geändert werden. Ganze Taxongruppen können durch neu entdecktes Wissen über gemeinsame Abstammung in andere Teile des hierarchischen Baumes verschoben werden, z.B. in Fällen, in denen traditionell verwendete morphologische Eigenschaften im Lichte molekularer Evidenz überdacht werden müssen. Besonderheiten wie Homonyme (identische Namen für verschiedene Arten) und Synonyme (mehrere Namen für eine Art) summieren sich zu den Schwierigkeiten beim Umgang mit Taxonomien. Die Komplexität des Umgangs mit solchen dynamischen Daten führte zu dem neuen Feld des taxonomischen Rechnens.

Traditionelle Taxonomien befassen sich oft mit einer definierten Gruppe von Organismen, z.B. einer bestimmten Familie, Klasse oder einem Königreich, und beziehen sich auf eine bestimmte geografische Region, in der die beschriebene Gruppe bekannt und dokumentiert ist. Beispiele sind regionale „taxonomische Checklisten“ wie Euro + Med PlantBase (Gefäßpflanzen Europas und des Mittelmeerraums) und Fauna Europaea (europäische Land- und Süßwassertiere), die gemeinsame Anstrengungen von Taxonomen vieler Institutionen sind und ständig aktualisiert werden. Initiativen wie die gesamteuropäische Infrastruktur für Artenverzeichnisse (PESI) führen Taxonomien aus verschiedenen Gemeinschaften in einer einzigen, alle Taxa umfassenden Checkliste zusammen. Ähnliche Initiativen gibt es auf globaler Ebene: Der Catalogue of Life fasst Daten aus 168 taxonomischen Datenbanken zu einem maßgeblichen Index bekannter Tier-, Pflanzen-, Pilz- und Mikroorganismenarten zusammen, der derzeit 1,8 m der weltweit 1,9 m genannten Arten auflistet. Die GBIF-Backbone-Taxonomie baut auf dem Lebenskatalog auf und wird regelmäßig in einem automatischen Prozess aus 56 Quellen zusammengestellt. 

Selbstverständlich hängt die Entscheidung, welche Checkliste für eine Sammlung verwendet werden soll, von der taxonomischen und geografischen Abdeckung ab. Taxonomien werden ständig aktualisiert, daher sollte der Abgleich von Sammlungsobjekten mit einer der genannten Checklisten in regelmäßigen Abständen durchgeführt werden. Die meisten von ihnen sind über Webservices verfügbar, die eine einfache Integration in bestehende Infrastrukturen und Produkte ermöglichen. Regionale und globale synonymisierte Checklisten wie PESI und der Catalogue of Life können verwendet werden, um Abfrageerweiterungsmechanismen zu implementieren, die Benutzerabfragen für ein Taxon auf alle bekannten Synonyme dieses Taxons ausdehnen. Solche Abfrageerweiterungsfunktionen sind in Biodiversitätsportalen bereits auf dem neuesten Stand der Technik.

Für naturkundliche Exemplare sind Linked Open Data Identifier in der jüngeren Vergangenheit weit verbreitet, beispielsweise durch die Implementierung der HTTP Stable Identifiers des Consortium of European Taxonomic Facilities (CETAF). Für Taxa werden ähnliche Initiativen diskutiert, aber die inhärente Unsicherheit und der ständige Fluss von Taxonomien machen Taxa nicht leicht zu begreifen und behindern solche Bemühungen.

Ein Problem, das durch die Verwendung kanonischer Taxonomien nicht gelöst werden kann, ist die Frage der falschen Identifizierung – Exemplare, die mit einer bestimmten Art verwechselt werden, was dazu führt, dass falsche Namen für Objekte verwendet werden. Dies kann nicht vollständig vermieden werden, wenn man bedenkt, dass einige Sammlungen Millionen von Exemplaren enthalten, die nicht ständig aktualisiert werden können. Dies sollte bei der Verwendung der Daten berücksichtigt werden.

Für OpenUp! wird keine einheitliche Taxonomie für die Probenobjekte verwendet. Da die Daten von Institutionen bereitgestellt werden, die Experten auf ihrem jeweiligen Gebiet sind, wird von ihnen erwartet, dass sie geeignete Checklisten auf ihre Daten anwenden, bevor sie sie an OpenUp weiterleiten. Um die Zugänglichkeit zu verbessern, bereichert OpenUp! die Metadaten der Objekte jedoch mit gebräuchlichen Namen in 300 Sprachen und Dialekten, so dass eine Art (mit einiger Sicherheit) gefunden werden kann, ohne ihren wissenschaftlichen Namen zu kennen. Die weitere Bereicherung umfasst Links zu wissenschaftlicher Literatur, die in der Biodiversity Heritage Library (BHL) verfügbar sind, einem Konsortium, das sich der Online-Zugänglichkeit von Literatur zur biologischen Vielfalt widmet.

Bestätigungen: Ich danke meinen Kollegen Walter Berendsohn, Petra Böttinger, Gabi Dröge, Anton Güntsch, Agnes Kirchhoff und Gerda Koch für ihre wertvollen Kommentare und Anregungen.

Bildzuweisungen:

1. Ursus thibetanus G.[Baron] Cuvier, 1823, Museumfür Naturkunde Berlin, Deutschland, CC BY-SA
2. Die sieben wichtigsten taxonomischen Ränge einer biologischen Klassifikation sind Peter Halasz, Wikimedia Commons, Public Domain. 
3. Testudo hermanni Gmelin, 1789, Muséum national d'Histoire naturelle, Frankreich, CC BY-NC-ND