Visualización de datos oceanográficos para representar los cambios a largo plazo en el fitoplancton

Resumen

Aquí, presentamos un protocolo para convertir imágenes microscópicas de fitoplancton en gráficos vectoriales y patrones repetitivos para permitir la visualización de cambios en los taxones y la biomasa del fitoplancton a lo largo de 60 años. Este protocolo representa un enfoque que se puede utilizar para otras series temporales y conjuntos de datos de plancton a nivel mundial.

Resumen

Las series temporales oceanográficas proporcionan una perspectiva importante sobre los procesos ambientales en los ecosistemas. La Serie de Tiempo de Plancton a Largo Plazo de la Bahía de Narragansett (NBPTS) en la Bahía de Narragansett, Rhode Island, EE. UU., representa una de las series de tiempo de plancton más largas (1959-presente) de su tipo en el mundo y presenta una oportunidad única para visualizar el cambio a largo plazo dentro de un ecosistema acuático. El fitoplancton representa la base de la red trófica en la mayoría de los sistemas marinos, incluida la bahía de Narragansett. Por lo tanto, es fundamental comunicar su importancia a los 2.400 millones de personas que viven en el océano costero. Desarrollamos un protocolo con el objetivo de visualizar la diversidad y magnitud del fitoplancton utilizando Adobe Illustrator para convertir imágenes microscópicas de fitoplancton recolectadas del NBPTS en gráficos vectoriales que podrían conformarse en patrones visuales repetitivos a lo largo del tiempo. Se seleccionaron taxones numéricamente abundantes o que representaban amenazas económicas y sanitarias, como los taxones de floración de algas nocivas, Pseudo-nitzschia spp., para la conversión de imágenes. A continuación, se crearon patrones de varias imágenes de fitoplancton en función de su abundancia relativa para décadas seleccionadas de datos recopilados (décadas de 1970, 1990 y 2010). Los patrones decenales de la biomasa de fitoplancton informaron el contorno de cada década, mientras que se utilizó un gradiente de color de fondo de azul a rojo para revelar un aumento de temperatura a largo plazo observado en la bahía de Narragansett. Finalmente, se imprimieron grandes paneles de 96 pulgadas por 34 pulgadas con patrones repetitivos de fitoplancton para ilustrar los posibles cambios en la abundancia de fitoplancton a lo largo del tiempo. Este proyecto permite la visualización de cambios literales en la biomasa de fitoplancton, que suelen ser invisibles a simple vista, al tiempo que aprovecha los datos de series en tiempo real (por ejemplo, biomasa y abundancia de fitoplancton) dentro de la propia obra de arte. Representa un enfoque que se puede utilizar para muchas otras series temporales de plancton para la visualización de datos, la comunicación, la educación y los esfuerzos de divulgación.

Introducción

El fitoplancton es un productor primario que representa la base de la red trófica en los ecosistemas acuáticos ^1,2. Si bien los programas de monitoreo del fitoplancton son clave para identificar los cambios actuales y futuros en los ecosistemas marinos, su apoyo está disminuyendo con ^{el tiempo.} Debido a sus tiempos de generación relativamente cortos y su movilidad limitada, el fitoplancton es particularmente sensible al cambio climático, lo que lo convierte en una herramienta importante en el monitoreo de series temporales. Las series temporales del fitoplancton también son importantes ....

Protocolo

1. Convertir imágenes de fitoplancton en gráficos vectoriales

1. Seleccione imágenes microscópicas de fitoplancton tomadas de la Serie Temporal de Plancton a Largo Plazo de la Bahía de Narragansett (NBPTS) como archivos .JPG, .PNG o .PDF (Figura 1A).
   NOTA: Los taxones incluyen Thalassiosira nordenskioeldii, Thalassionema nitzschioides, Tripos spp., Odontella aurita, complejo de especies Skeletonema, Chaetoceros diadema, Eucampia zodiacus, Dinophysis spp. y Pseudo-nitzschia spp. Las imágenes se tomaron con un microscopio óptico.
2. Abra el editor de gr....

Resultados

Los resultados documentan una disminución de la biomasa de fitoplancton desde la década de 1970 hasta la década de 1990 y la década de 2010 (Figura 1). Todas las décadas exhibieron un pico bimodal en la concentración de clorofila a (chl a), con el primer pico ocurriendo en invierno y el segundo ocurriendo en verano. La década de 1970 exhibió un promedio de chl a más alto en invierno que en verano. Por el contrario, la década de 1990 mostró un menor chl a e.......

Discusión

Los pasos críticos del protocolo incluyen la obtención de imágenes microscópicas del fitoplancton y su conversión en gráficos vectoriales. Hacer que las imágenes de fitoplancton, que no son perceptibles a simple vista, sean lo suficientemente grandes como para ser vistas sin lupa en el mural, ayuda a darles vida para el espectador. Para lograr que este mural no solo sea una obra de arte, sino también un método de visualización de datos, es importante incorporar los datos observados en el proyecto. En el caso del mural de.......

Materiales

Lista de materiales utilizados en este artículo

Nombre	Empresa	Número de catálogo	Comentarios
Adobe Illustrator	Adobe	versión 23.0.6	Las alternativas gratuitas incluyen: Inkscape, GIMP, Vectr, Vectornator
Eclipse E800	Nikon	ECLIPSE Ni/Ci Microscopio vertical	Ahora sucedido por Eclipse Ni-U
Epson Impresora de gran formato	Epson SCT5475SR
Papel mate pesado	Epson	S041596
RStudio	Rstudio, PBC	versión 2022.07.1	Cualquier herramienta de software estadístico será suficiente