对过去5.41亿年间海洋化石记录的网络分析揭示了大规模灭绝的生态影响，并可能帮助我们预测“第六次物种大灭绝”的后果。
一组研究人员正在使用网络分析技术——通过社交媒体应用推广——来寻找地球自然历史的模式，正如发表在《美国国家科学院院刊》(PNAS)上的一篇论文中所详述的那样。通过使用网络分析寻找社区的海洋生物化石记录的古生物学数据库,团队,包括伦斯勒理工学院的研究人员,能够量化等重大活动的生态影响大规模灭绝,可能帮助我们预测的后果“第六次大灭绝”。
“网络分析可以转化为一种可消化的数据库，如此巨大，以至于根本不可能把数据的大部分内容都看出来，”Peter Fox说，他是一个Tetherless世界星座的主席，也是Rensselaer的地球与环境科学、计算机科学和认知科学的教授。
“我们的方法的力量在于，在网络中嵌入的多维数据可以告知和发现数据的趋势，将无穷无尽的数字网格转化为一幅图，可以一眼看出多个关系。”
哈佛大学(Harvard University)博士后研究员、该论文的第一作者德鲁·穆斯森(Drew Muscente)说，该研究小组的方法为现代物种灭绝的生态影响提供了新的视角。鉴于过去几个世纪物种消失的速度，许多科学家怀疑地球正处于第六次物种大灭绝之中。
化石记录包含了多次大规模灭绝的证据。在这些事件中，远古生物群落发生变化的数据可以帮助我们了解当今生物多样性危机的潜在后果。“我们的研究表明，无论你怎么称呼它，这场危机可能会以一些令人惊讶的方式改变生物群落和它们的生态系统，这是无法用其他方法来预测的。”
从分析中得出的一幅图是主要事件对生态影响的排序，大奥陶系生物多样性事件对生态影响最大，其次是二叠纪-三叠纪、白垩纪-古第三纪、泥盆纪和三叠纪-侏罗纪的大规模灭绝。分析表明，奥陶纪大灭绝的生态影响可能比之前估计的要少，同样地，泥盆纪灭绝的意义也可能被低估了。
中,福克斯和伦斯勒理工学院研究人员学历您正在和艾哈迈德Eleish加入哈佛大学的Andrew Knoll Muscente第一作者,和迈克尔·b·迈耶和卡内基科学研究所的罗伯特·海森的研究,早期作品,扩充了一套应用矿物学数据网络分析。他们的工作得到了W.M.凯克基金会的三年资助。
Rensselaer科学学院院长Curt M. Breneman教授说:“这篇文章所报道的开创性工作说明了下一代数据分析是如何为一个领域创造的，可以改变其他领域的研究。”“这让我们看到了数据驱动科学在21世纪的影响。”
社交网络分析可以用来识别朋友群体、疾病传播和极端组织，通过识别社区的人——他们的共同属性，比如位置、兴趣或性别，可以在社交媒体上显示他们的关联，而没有直接声明。福克斯说，正如网络分析揭示了人们的群体一样，研究人员可以利用地球和生命科学数据库的网络分析来发现过去生活的古代有机体(例如物种和属)的联系，并了解这些“古群落”是如何随着时间而改变的。
在早期的工作中，团队将网络分析应用到矿物学数据库中。记录的每一种矿物都有17种属性，比如化学成分、形成方式、位置，以及结果，正如美国矿物学家所发表的，预测了1500种尚未被发现的矿物，至少有14种已经被发现。最近在美国矿物学家和国际地质信息杂志上发表了关于矿物学数据网络分析的研究。
在《美国科学院院刊》(PNAS)的一篇题为“通过对化石群落进行网络分析来量化大规模灭绝的生态影响”的论文中，研究小组讨论了古生物学数据库——一个“非政府的、非营利性的古生物数据公共资源”。该数据库包含了化石的位置、年龄、环境和亲缘关系的数据，在地球历史上6亿年的时间里，在全世界超过190,000个化石收集采样点上保存了超过35万个古代的taxa。研究小组将他们的数据集限制在活在显生宙的海洋动物的化石上，这一时期始于5.41亿年前的动物生命的爆发，并持续到现在。
在作者的网络中，每个化石分类单元(例如，order, family，或属)都变成了一个“节点”，可以在网络图中作为一个点来可视化。如果这些有机体生活在一起，并且在过去的同一地点被石化，这些节点就会相互连接。这种方法的结果是将节点组织成簇，它代表了海洋动物的古老群落，可以通过计算和统计方法来识别。由于类群(和群落)随着时间的推移而产生并逐渐消失，地质时代表现为网络结构的隐式方面。在图中，居住在地球历史上不同时期的taxa和群落分布在整个网络中，节点之间的距离与它们的年龄之间的时间跨度直接相关。总的来说，所得到的网络图描述了在不同时间段内网络的密度、节点的中心程度和节点组、节点之间的连接数量等方面。为了表示更多的属性，团队正在进入三维和虚拟现实的表示。福克斯说，结果是“在一个图表中，古生物数据库中有相当大的一部分。”
这一方法不仅适用于化石本身，也适用于新发现，“关于化石和它们所处的环境之间的对应关系，”福克斯说。在PNAS的结果,研究人员使用化石记录量化灭绝的影响,但通过结合数据从矿物从化石记录信息记录,研究人员希望网络分析可能导致其他见解地球系统的发展,例如,生活和环境如何改变,以应对大气氧化或从富氮缺氮的条件上生长。
福克斯说:“当我们把这项工作结合起来的时候，我们会有一个多层的网络，我们可以看到化石网络和矿物网络之间的对应关系。”“以前从来没有这样做过。”
对地球和生命科学数据库的网络分析的研究实现了新的职业技术，这是一种新兴的高等教育范式，它认识到全球的挑战和机遇是如此巨大，即使是最有才华的人也无法完全解决这些问题。Rensselaer是一个合作的十字路口，它与各个学科、部门和地理区域的合作伙伴合作，使用最先进的工具和技术来解决复杂的全球挑战，其中许多工具和技术都是在伦斯勒开发的。Rensselaer的研究解决了世界上一些最紧迫的技术挑战——从能源安全和可持续发展到生物技术和人类健康。新的理工学院在全球研究的影响，创新的教学方法，以及在伦斯勒的学生的生活中都具有变革作用。