DOI: https://doi.org/10.5194/essd-18-675-2026
تاريخ النشر: 2026-01-27
المؤلف: Yong Du وآخرون
الموضوع الرئيسي: علم الحفريات والطبقات الأحفورية
نظرة عامة
يقدم القسم قاعدة بيانات نظائر النيتروجين في الرواسب الزمنية العميقة في الأنظمة البحرية (DSMS-NI)، والتي تجمع سجلات نظائر النيتروجين المستقرة (δ¹⁵N) من الرواسب البحرية، مما يوفر رؤى قيمة حول تاريخ مناخ الأرض وتطور الغلاف الحيوي. تتضمن هذه القاعدة الشاملة 70,854 سجل δ¹⁵N مأخوذة من 417 منشورًا، منظمة في 31 حقل بيانات وصفية، بإجمالي 1,999,226 إدخال بيانات وصفية. كما تحتوي على 130 حقل بيانات بديلة، تشمل 281,215 نقطة بيانات كيميائية جيوكيميائية تتعلق بالكربون العضوي الكلي (TOC)، والنيتروجين الكلي (TN)، ونظائر الكربون العضوي (δ¹³Cₒrg)، وعناصر متنوعة، مما يسهل تقييم موثوقية العينات والعوامل المؤثرة على توقيعات δ¹⁵N.
تهدف قاعدة بيانات DSMS-NI إلى دعم الأبحاث حول الفترات الجيولوجية المهمة، مثل حدود البرمي/الترياسي وأحداث الأكسجين في المحيطات في العصر الطباشيري (OAEs). من خلال توفير سياق زمني وجيولوجي قديم جنبًا إلى جنب مع البيانات الجيوكيميائية، تمكّن القاعدة الباحثين من إجراء تحليلات مكانية وزمنية تكشف عن التغيرات في دورات النيتروجين البحرية الزمنية العميقة وظروف البيئة القديمة. القاعدة متاحة للجمهور عبر بوابة الجيولوجيا الحيوية، مما يعزز المزيد من الاستكشاف وفهم نظائر النيتروجين في الأنظمة البحرية.
مقدمة
تسلط المقدمة الضوء على أهمية النيتروجين كعنصر غذائي حيوي وعنصر حساس للأكسدة في التطور البيولوجي وتغيرات المناخ البيئي. تؤكد على فائدة تركيبات نظائر النيتروجين، وخاصة δ¹⁵N، كأداة لتتبع تطور دورة النيتروجين وإعادة بناء الظروف الحمراء التاريخية. على الرغم من التقدم في تقنيات التحليل، فإن التجميعات الحالية لسجلات δ¹⁵N البحرية الزمنية العميقة محدودة في التغطية الزمنية والامتثال للبيانات الوصفية، حيث تركز الدراسات السابقة على فترات أو أحداث جيولوجية معينة. تحتوي أكبر مجموعة بيانات قبل العصر الحديث على أقل من 8,000 إدخال، بينما تقتصر التجميعات الأحدث على آخر 6 ملايين سنة.
لمعالجة هذه القيود، تم تطوير قاعدة بيانات DSMS-NI كجزء من مشروع قاعدة بيانات الجيولوجيا الحيوية الأوسع (GBDB). تشمل هذه المستودع الشامل 70,854 قياس δ¹⁵N منفصل من 417 منشورًا تمت مراجعتها من قبل الأقران، بالإضافة إلى بيانات وصفية واسعة لتسهيل تحليلات البيانات القوية. تهدف القاعدة إلى توفير مورد موحد وشامل زمنيًا ومكانيًا لدراسة تطور دورة النيتروجين وظروف البيئة القديمة. ستفصل الأقسام المستقبلية طرق تجميع القاعدة، وهيكل البيانات، والتطبيقات المحتملة، بينما تناقش أيضًا تطورها المستمر وأهميتها العلمية.
طرق
يستعرض القسم الخاص بـ “طرق التجميع” التقنيات المستخدمة في البحث لمعالجة البيانات وتحليلها بفعالية. من المحتمل أن يناقش الخوارزميات والأطر الحسابية المستخدمة لتجميع النتائج من تجارب أو محاكاة مختلفة. قد تشمل المنهجيات الرئيسية خطوات معالجة البيانات، وخوارزميات التحسين، ودمج مصادر البيانات المختلفة لضمان تحليل شامل.
بالإضافة إلى ذلك، قد يسلط القسم الضوء على أهمية القابلية للتكرار والكفاءة في عملية التجميع، مؤكدًا كيف تساهم هذه الطرق في موثوقية النتائج. من خلال استخدام تقنيات تجميع قوية، تهدف الأبحاث إلى تعزيز دقة النتائج وتسهيل المزيد من التحقيقات في هذا المجال.
مناقشة
في هذا القسم، يوضح المؤلفون المنهجية الشاملة المستخدمة لتجميع وتنظيم مجموعة بيانات من نظائر النيتروجين الزمنية العميقة، مع التركيز بشكل خاص على سجلات δ¹⁵N من الرواسب البحرية. شملت عملية جمع البيانات الأولية بحثًا منهجيًا في الأدبيات المنشورة وقواعد البيانات الجيوكيميائية، مما أسفر عن مجموعة بيانات مصفاة من 417 مصدرًا صالحًا تمتد من 1983 إلى 2024. قام المؤلفون بتنفيذ معايير تصفية صارمة لاستبعاد الدراسات التي تفتقر إلى بيانات وصفية أساسية، والرواسب غير البحرية، وتلك التي تستخدم طرق تحليل غير قياسية. ضمنت هذه العملية الدقيقة أن يتم تضمين بيانات موثوقة وذات صلة فقط، مع التركيز على إدخالات δ¹⁵N الأساسية المستمدة من تقنيات موحدة.
تتكون مجموعة البيانات الآن من حوالي 320,000 إدخال، تشمل حقول بيانات وصفية مفصلة مثل العمر الجيولوجي، والإحداثيات الجغرافية، والطبقات، وظروف الترسيب. يبرز المؤلفون اتجاه نمو كبير في دراسات نظائر النيتروجين منذ أواخر الثمانينيات، حيث تتركز بيانات δ¹⁵N بشكل أساسي في عصر الفانيروزويك. تكشف التحليلات أنه بينما تكون كثافة البيانات أعلى في الفترات الجيولوجية الحديثة، توجد فجوات ملحوظة في العصور السابقة، مما يعكس أحداث حيوية وبيئية رئيسية. تؤكد النتائج على إمكانية مجموعة البيانات في تعزيز فهم المناخ القديم والعمليات الجيوكيميائية، فضلاً عن تسهيل الأبحاث المستقبلية في المجالات ذات الصلة.
DOI: https://doi.org/10.5194/essd-18-675-2026
Publication Date: 2026-01-27
Author(s): Yong Du et al.
Primary Topic: Paleontology and Stratigraphy of Fossils
Overview
The section presents the Deep-time Sediment Nitrogen Isotopes in Marine Systems (DSMS-NI) database, which compiles stable nitrogen isotope records (δ¹⁵N) from marine sediments, offering valuable insights into Earth’s climate history and biospheric evolution. This comprehensive database includes 70,854 δ¹⁵N records sourced from 417 publications, organized into 31 metadata fields, totaling 1,999,226 metadata entries. It also features 130 proxy data fields, encompassing 281,215 geochemical data points related to total organic carbon (TOC), total nitrogen (TN), organic carbon isotopes (δ¹³Cₒrg), and various elements, facilitating the assessment of sample fidelity and the factors influencing δ¹⁵N signatures.
The DSMS-NI database aims to support research on significant geological intervals, such as the Permian/Triassic boundary and Cretaceous oceanic anoxic events (OAEs). By providing temporal and paleogeographic context alongside geochemical data, the database enables researchers to conduct spatiotemporal analyses that reveal changes in deep-time marine nitrogen cycles and paleoenvironmental conditions. The database is accessible to the public via the Geobiology portal, promoting further exploration and understanding of nitrogen isotopes in marine systems.
Introduction
The introduction highlights the significance of nitrogen as a vital nutrient and redox-sensitive element in biological evolution and environmental climate changes. It emphasizes the utility of nitrogen isotope compositions, specifically δ¹⁵N, as a tool for tracing the nitrogen cycle’s evolution and reconstructing historical redox conditions. Despite advancements in analytical techniques, existing compilations of deep-time marine δ¹⁵N records are limited in temporal coverage and metadata compliance, with previous studies focusing on specific geological periods or events. The largest pre-Cenozoic dataset contains fewer than 8,000 entries, while more recent compilations are restricted to the last 6 million years.
To address these limitations, the DSMS-NI database has been developed as part of the broader Geobiology Database (GBDB) project. This comprehensive repository encompasses 70,854 discrete δ¹⁵N measurements from 417 peer-reviewed publications, along with extensive metadata to facilitate robust data analyses. The database aims to provide a standardized, spatiotemporally comprehensive resource for studying nitrogen cycle evolution and paleoenvironmental conditions. Future sections will detail the database’s compilation methods, data structure, and potential applications, while also discussing its ongoing development and scientific relevance.
Methods
The section on “Compilation Methods” outlines the techniques employed in the research to process and analyze data effectively. It likely discusses the algorithms and computational frameworks used to compile results from various experiments or simulations. Key methodologies may include data preprocessing steps, optimization algorithms, and the integration of different data sources to ensure comprehensive analysis.
Additionally, the section may highlight the importance of reproducibility and efficiency in the compilation process, emphasizing how these methods contribute to the reliability of the findings. By employing robust compilation techniques, the research aims to enhance the accuracy of the results and facilitate further investigations in the field.
Discussion
In this section, the authors detail the comprehensive methodology employed to compile and curate a dataset of deep-time nitrogen isotopes, specifically focusing on δ¹⁵N records from marine sediments. The initial data collection involved a systematic search of published literature and geochemical databases, resulting in a refined dataset of 417 valid sources spanning from 1983 to 2024. The authors implemented rigorous filtering criteria to exclude studies lacking essential metadata, non-marine sediments, and those employing non-standard analytical methods. This meticulous curation process ensured that only reliable and relevant data were included, with a focus on primary δ¹⁵N entries derived from standardized techniques.
The dataset, now comprising approximately 320,000 entries, includes detailed metadata fields such as geological age, geographic coordinates, lithology, and depositional settings. The authors highlight a significant growth trend in nitrogen isotope studies since the late 1980s, with δ¹⁵N data predominantly concentrated in the Phanerozoic era. The analysis reveals that while data density is highest in recent geological periods, notable gaps exist in earlier epochs, reflecting key biotic and environmental events. The findings underscore the dataset’s potential to enhance understanding of paleoclimate and geochemical processes, as well as to facilitate future research in related fields.