Name: תצוגה חזותית של נתונים אוקיינוגרפיים כדי לתאר שינויים ארוכי טווח בפיטופלנקטון (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2023-07-28T13:40:00.000+00:00
Duration: 8 min 15 s
Description: חקור שינויים ארוכי טווח בקהילות פיטופלנקטון באמצעות המרת תמונות מיקרוסקופיות לגרפיקה וקטורית. שיטה זו משתמשת בבינה מלאכותית לסיווג ומאפשרת ניתוח מגמות אקולוגיות לאורך 60 שנה.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

מחקר זה נתמך על ידי הקרן הלאומית למדע (OIA-1655221, OCE-1655686) ורוד איילנד סי גרנט (NA22-OAR4170123, RISG22-R/2223-95-5-U). אנו מודים לקברניטים הרבים על הסיוע בשטח ולסטודנטים ולחוקרים הרבים שאספו נתונים מאז 1970. אנו מודים לסטיוארט קופלנד וג'ורג'יה רודס על פיתוח פרויקט Vis-A-Thon שהפיק את ציור הקיר פלנקטון, כמו גם לרפאל אטיאס מבית הספר לעיצוב רוד איילנד על הליווי האמנותי שלו במהלך פיתוח הפרויקט.

1. המרת תמונות פיטופלנקטון לגרפיקה וקטורית
<ol><li>בחרו תמונות מיקרוסקופיות של פיטופלנקטון שנלקחו מסדרת זמן הפלנקטון לטווח ארוך של מפרץ נראגנסט (NBPTS) כקבצים .JPG, .PNG או .PDF (איור 1A). הערה: טקסים כוללים Thalassiosira nordenskioeldii, Thalassionema nitzschioides, Tripos spp., Odontella aurita, קומפלקס מיני שלד, Chaetoceros diadema, Eucampia zodiacus, Dinophysis spp. ו - Pseudo-nitzschia spp. התמונות צולמו במיקרוסקופ אור.</li>
	<li>פתח עורך גרפי וקטורי ספציפי או את המאייר המשמש למחקר זה (ראה טבלת חומרים). תוכנת גרפיקה וקטורית הוזכרה כמאיירת בהמשך כתב היד.</li>
	<li>מקם תמונה .JPG או .PNG מיקרוסקופית בסביבת העבודה של Illustrator באמצעות פתיחת קובץ מהמחשב או גרירה ושחרור שלו בסביבת עבודה חדשה.</li>
	<li>עבור אל תצוגה > הצג רשת שקיפות כדי לחשוף את רקע לוח המשבצות המציין שקיפות.</li>
	<li>לחץ על Window > Image Trace בתפריט הנפתח כדי לפתוח את החלון Image Trace.</li>
	<li>לחץ על הכלי בחירה (חץ שחור) בסרגל הכלים ולחץ על תמונת הפיטופלנקטון.</li>
	<li>לחץ על אובייקט > הרחב בתפריט הנפתח.</li>
	<li>השתמשו בכלי בחירה ישירה (חץ לבן) בסרגל הכלים כדי ללחוץ ולבחור בחלקי הרקע של התמונה כדי להיפטר מהם מסביב לפיטופלנקטון. הקש delete.</li>
	<li>חזרו על הפעולה לכל אחד מאזורי הרקע בתמונה.</li>
	<li>לחץ על File > Export כדי לשמור את הקובץ כקובץ .PNG. ודא שהתיבה שקוף רקע נבחרה.</li>
	<li>מקם .PNG תמונה מיקרוסקופית עם רקע שהוסר למרחב עבודה חדש ב- Illustrator על-ידי פתיחת הקובץ מהמחשב או גרור ושחרר אותו לסביבת עבודה חדשה.</li>
	<li>לחץ על Window > Image Trace בתפריט הנפתח כדי לפתוח את החלון Image Trace.</li>
	<li>תחת האפשרויות 'מעקב אחר תמונות', לחצו על 'קביעה מוגדרת מראש > סמל ומצב בשחור-לבן ' >'-לבן'.</li>
	<li>השתמשו ב'סף' וכן באפשרויות 'מתקדם' (כלומר, נתיבים, פינות ורעש) כדי למקד את התמונה.</li>
	<li>תחת מאפיינים, בחר הרחב כדי להפוך אותו לווקטורי.</li>
	<li>בחר View > Show Transparency Grid.</li>
	<li>לחץ על התמונה הווקטורית ולאחר מכן לחץ לחיצה ימנית ובחר פרק קבוצה.</li>
	<li>בחרו בכלי בחירה ישירה (חץ לבן) בסרגל הכלים. גרור וצייר תיבה מסביב לרווח הלבן בלבד. הקש Delete כדי להסיר אותו.</li>
	<li>חזור על הפעולה עד להסרת כל הרווח הלבן.</li>
	<li>לחץ על קובץ > שמירה בשם ובחר . EPS לשמירה כגרפיקה וקטורית.</li>
	<li>חזרו על הפעולה עבור טקסי פיטופלנקטון מ-1.1 (איור 1B).</li>
</ol>2. יצירת תבניות פיטופלנקטון
<ol><li>השתמש בנתוני ספירת פיטופלנקטון ממערך הנתונים NBPTS כדי לקבוע את השפע הממוצע של כל טקסון בין השנים 1970-1979 (שנות ה-70), 1990-1999 (שנות ה-90) ו-2010-2019 (שנות ה-2010).</li>
	<li>חשב ממוצע ± סטיית תקן עבור כל טקסה פיטופלנקטון עבור כל עשור בתוכנה סטטיסטית על ידי לחיצה או הקלדה 'mean() ו- sd()'.</li>
	<li>לחץ או הקלד 'aov() ' כדי להשתמש ב- ANOVA כדי לבדוק הבדלים משמעותיים בין עשרות שנים בתוכנה סטטיסטית. הערה: לחלק מהמינים (למשל, Tripos spp., Chaetoceros diadema) אין מדגם גדול מספיק בשנות התשעים. במקרה זה, לחץ או הקלד 't.test()' בתוכנה סטטיסטית כדי להשוות את השפע הממוצע בשנות השבעים לשנות ה -2010.</li>
	<li>השתמשו בכלי 'משטח יצירה' (ריבוע) בסרגל הכלים כדי ללחוץ וליצור משטח יצירה חדש בסביבת עבודה חדשה של המאייר הספציפי ששימש במחקר זה.</li>
	<li>צרו שלושה משטחי יצירה זהים באותו גודל. התאם את הגודל בתוך מאפיינים > שינוי צורה. הערה: עבור פרויקט זה, משטחי יצירה עבור תמונות פיטופלנקטון היו בגודל 1224 פיקסלים על 545 פיקסלים.</li>
	<li>גרור ושחרר את הסמל . קובצי EPS של טקסי הפיטופלנקטון השונים על שלושת משטחי היצירה.</li>
	<li>צבעו את הפיטופלנקטון בצבעים שונים המייצגים את העשור על ידי שימוש בכלי בחירה ישירה (חץ לבן) כדי לצייר תיבה סביב פיטופלנקטון בודד.</li>
	<li>תחת מאפיינים, בחר מילוי ולאחר מכן לחץ על הצבע הרצוי מלוח הצבעים. הקש Enter כדי למלא את הווקטור.</li>
	<li>השתמשו בכלי הבחירה (חץ שחור) לסימון פיטופלנקטון מסוים ולאחר מכן בחרו 'עריכה' >'העתקה ועריכה > הדבק'.</li>
	<li>הדביקו כל וקטור פיטופלנקטון באופן איכותי בהתבסס על הפרופורציות היחסיות של כל טקסה במערך הנתונים, כפי שנקבע ב-2.2 עבור כל אחד משלושת העשורים (איור 1C). הערה: שפע הפיטופלנקטון בכל פאנל הוא ייצוג איכותי של טבלה 1. לדוגמה, אם נצפה שפע גבוה יותר של Pseudo-nitzschia spp. בשנות ה-2010 מאשר בשנות ה-90, העתיקו יותר גרפיקה פסאודו-ניצשיה למשטח היצירה של 2010 מאשר למשטח היצירה של 1990.</li>
	<li>בחרו 'עצם' > 'דוגמת מילוי' > 'צור' ליצירת דוגמית צבע של דוגמת מילוי פיטופלנקטון לכל אחד משלושת העשורים.</li>
</ol>3. שילוב ביומסה של פיטופלנקטון ונתוני טמפרטורה
<ol><li>לחץ או הקלד 'mean()' כדי לחשב את ממוצע הכלורופיל a (chl a, פרוקסי לביומסה של פיטופלנקטון) עבור כל שבוע בכל עשור בתוכנה סטטיסטית.</li>
	<li>לחץ או הקלד 'plot()' בתוכנה סטטיסטית כדי לגרף את הביומסה הדקדלית הממוצעת (משתנה תלוי) בכל שבוע (משתנה בלתי תלוי) ולחץ על שמור את הגרף כ.JPG או .PNG.</li>
	<li>מקם .JPG או .PNG של ה- chl דמות ביומסה דקדלית בסביבת העבודה של illustrator על-ידי פתיחת הקובץ מהמחשב או גרור ושחרר אותו לסביבת עבודה חדשה.</li>
	<li>חזור על שלבים 1.3 עד 1.8 כדי לבצע וקטוריזציה של כל אחד משלושת המחזורים העונתיים של chl a .<ol><li>עבור אל הצג > הצג רשת שקיפות כדי לחשוף את רקע לוח המשבצות המציין שקיפות.</li>
		<li>לחץ על Window > Image Trace בתפריט הנפתח כדי לפתוח את החלון Image Trace.</li>
		<li>לחץ על הכלי בחירה (חץ שחור) בסרגל הכלים ולחץ על התמונה.</li>
		<li>לחץ על אובייקט > הרחב בתפריט הנפתח.</li>
		<li>השתמשו בכלי בחירה ישירה (חץ לבן) בסרגל הכלים כדי ללחוץ ולבחור בחלקי הרקע של התמונה כדי להיפטר מהם מסביב לקו המציין את המחזור העונתי. הקש delete. חזור על הפעולה עבור כל אזור רקע באיור.</li>
		<li>לחץ על File > Export כדי לשמור את הקובץ כקובץ .PNG. ודא שהתיבה שקוף רקע נבחרה.</li>
		<li>מקם דמות .PNG עם רקע שהוסר לסביבת עבודה חדשה של המאייר הספציפי שנעשה בו שימוש על-ידי פתיחת הקובץ מהמחשב או גרירה ושחרור שלו לסביבת עבודה חדשה.</li>
		<li>לחץ על חלון > מעקב אחר תמונות בתפריט הנפתח כדי לפתוח את חלון מעקב אחר תמונות.</li>
		<li>תחת מאפיינים, בחר הרחב כדי להפוך אותו לווקטורי.</li>
		<li>בחר View > Show Transparency Grid.</li>
		<li>לחץ על התמונה הווקטורית ולאחר מכן לחץ לחיצה ימנית ובחר פרק קבוצה.</li>
		<li>בחרו בכלי בחירה ישירה (חץ לבן) בסרגל הכלים. גרור וצייר תיבה מסביב לרווח הלבן בלבד. הקש Delete כדי להסיר אותו.</li>
		<li>חזור על הפעולה עד שכל הרווח הלבן יוסר עבור כל אחת מהשורות משנות השבעים, התשעים וה-2010.</li>
		<li>לחץ על קובץ > שמירה בשם ובחר . EPS כדי לשמור כל שורה כגרפיקה וקטורית נפרדת.</li>
	</ol></li>
	<li>השתמשו בכלי 'משטח יצירה' (ריבוע) בסרגל הכלים כדי ללחוץ על גרירה וליצור משטח יצירה חדש בסביבת עבודה חדשה של Illustrator.</li>
	<li>צרו שלושה משטחי יצירה זהים באותו גודל. התאם את הגודל בתוך מאפיינים > שינוי צורה. הערה: עבור פרויקט זה, הממדים היו 1224 פיקסלים על 3456 פיקסלים.</li>
	<li>גרור ושחרר אחד מה- chl a . קובצי EPS באחד משלושת משטחי היצירה, בהתאמה.</li>
	<li>צרו שכבה חדשה על ידי לחיצה על 'סמל הפתק הנדבק'.</li>
	<li>צרו מלבן בתוך השכבה החדשה בעזרת הכלי מלבן מסרגל הכלים.</li>
	<li>מלאו את המלבן במעבר צבע כחול בהיר בעזרת הכלי מעבר צבע מסרגל הכלים.</li>
	<li>העתק את קו המגמה הווקטורי והוסף אותו לשכבה עם המלבן בתוכו.</li>
	<li>השתמש בכלי 'מקטע קו' מסרגל הכלים כדי ליצור תיבה המחוברת לקו המגמה. החזק את מקש Shift לחוץ כדי להפוך את הקווים לישרים ומיושרים.</li>
	<li>הקש על מקש הבקרה ובחר את כל הרכיבים, כולל הקווים, המלבן וקו המגמה בתוך השכבה.</li>
	<li>בחרו 'עצם' > 'נתיב מסיכה' > 'צור'. פעולה זו תסיר את המילוי העליון של הצורה.</li>
	<li>מלא את הצורה בתבנית פיטופלנקטון שנשמרה כדוגמית צבע מ- 2.11.</li>
	<li>חזור על תהליך זה עבור כל אחד משלושת העשורים.</li>
	<li>חזור על שלבים 3.9 ו- 3.10 כדי ליצור מלבן בצבע עם שיפוע צבע אדום לכחול כדי לייצג את טמפרטורת המים המתחממת על פני שלושת לוחות הדקדל.</li>
	<li>לחץ לחיצה ימנית על האובייקט והזז אותו בחזרה מאחורי תבניות הפיטופלנקטון.</li>
</ol>4. הוספת פרטים ללוחות פיטופלנקטון
<ol><li>להוספת תמונות של פיטופלנקטון מצולם לתבניות הפיטופלנקטון, בחרו 'פתח ' ולחצו על קובץ התמונה כדי לפתוח אותו במאייר המשמש כאן.</li>
	<li>צרו עיגול בעזרת הכלי אליפסה מסרגל הכלים וכיסו אותו על גבי תמונת הפיטופלנקטון.</li>
	<li>החזק את מקש Shift כדי לבחור הן את הצורה והן את התמונה, ולאחר מכן בתפריט לחץ על אובייקט > נתיב מסיכה > לעשות כדי למלא את הצורה עם התמונה.</li>
	<li>חזור על תמונות פיטופלנקטון נבחרות ופזר על פני שלושת העשורים כדי להיראות כמו זכוכית מגדלת שמתקרבת לפיטופלנקטון הממחיש (איור 1D). הערה: ניתן לחזור על שלבים 1.3 עד 1.8 כדי להוסיף אלמנטים אמנותיים של סירות וציפורים לפאנלים כדי לגרום ל- CHL מחזורים עונתיים להיראות כמו גלי אוקיינוס.</li>
	<li>השתמשו בכלי 'מלבן' מסרגל הכלים כדי ליצור תיבת מלל בכל אחד ממשטחי היצירה של העשור.</li>
	<li>השתמש בכלי 'סוג' (T) כדי ללחוץ ולהקליד טקסט אינפורמטיבי על כל עשור. הוסף טקסט בראש כל עשור עם שם העשור והוסף את שמות העונות המתאימות בתחתית כל אחד משלושת הלוחות.</li>
	<li>שמור את מרחב העבודה ב- Illustrator.</li>
</ol>5. הפקת ציורי קיר
<ol><li>ייבא את קובץ illustrator שנשמר ובחר לייבא רק את שלושת העשורים שהושלמו. בחר הכל וייצא כקובץ .PDF.</li>
	<li>פתחו את דוגמת הפלנקטון .PDF הקובץ בעזרת פלוטר בפורמט גדול כדי לשנות את קנה המידה של שלושת משטחי היצירה הדקדליים לחלוניות בגודל 96 אינץ' על 34 אינץ'.</li>
	<li>הדפס לוחות על נייר חומר כבד והתקן עם חומרה תלויה.</li>
</ol>

חקר שינויים ארוכי טווח בפיטופלנקטון באמצעות המרה של תמונות מיקרוסקופיות

<ol><li>Cloern, J. E., Jassby, A. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Complex+seasonal+patterns+of+primary+producers+at+the+land-sea+interface%5BTitle%5D)+AND+%22Ecology+Letters%22%5BJournal%5D)">Complex seasonal patterns of primary producers at the land-sea interface.</a> Ecology Letters. 11 (12), 1294-1303 (2008).</li>
<li>Cloern, J. E., Jassby, A. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Patterns+and+Scales+of+Phytoplankton+Variability+in+Estuarine-Coastal+Ecosystems%5BTitle%5D)+AND+%22Estuaries+and+Coasts%22%5BJournal%5D)">Patterns and Scales of Phytoplankton Variability in Estuarine-Coastal Ecosystems.</a> Estuaries and Coasts. 33 (2), 230-241 (2010).</li>
<li>Hays, G. C., Richardson, A. J., Robinson, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Climate+change+and+marine+plankton%5BTitle%5D)+AND+%22Trends+in+Ecology+%26+Evolution%22%5BJournal%5D)">Climate change and marine plankton.</a> Trends in Ecology & Evolution. 20 (6), 337-344 (2005).</li>
<li>Harvey, C. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+importance+of+long-term+ecological+time+series+for+integrated+ecosystem+assessment+and+ecosystem-based+management%5BTitle%5D)+AND+%22Progress+in+Oceanography%22%5BJournal%5D)">The importance of long-term ecological time series for integrated ecosystem assessment and ecosystem-based management.</a> Progress in Oceanography. 188, 102418(2020).</li>
<li>Leeuwe, M. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Annual+patterns+in+phytoplankton+phenology+in+Antarctic+coastal+waters+explained+by+environmental+drivers%5BTitle%5D)+AND+%22Limnology+and+Oceanography%22%5BJournal%5D)">Annual patterns in phytoplankton phenology in Antarctic coastal waters explained by environmental drivers.</a> Limnology and Oceanography. 65 (7), 1651-1668 (2020).</li>
<li>Hunter-Cevera, K. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Physiological+and+ecological+drivers+of+early+spring+blooms+of+a+coastal+phytoplankter%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Physiological and ecological drivers of early spring blooms of a coastal phytoplankter.</a> Science. 354 (6310), 326-329 (2016).</li>
<li>Church, M. J., Lomas, M. W., Muller-Karger, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sea+change%3A+Charting+the+course+for+biogeochemical+ocean+time-series+research+in+a+new+millennium%5BTitle%5D)+AND+%22Deep+Sea+Research+Part+II%3A+Topical+Studies+in+Oceanography%22%5BJournal%5D)">Sea change: Charting the course for biogeochemical ocean time-series research in a new millennium.</a> Deep Sea Research Part II: Topical Studies in Oceanography. 93, 2-15 (2013).</li>
<li>Bates, N. R., Johnson, R. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Acceleration+of+ocean+warming%2C+salinification%2C+deoxygenation+and+acidification+in+the+surface+subtropical+North+Atlantic+Ocean%5BTitle%5D)+AND+%22Communications+Earth+%26+Environment%22%5BJournal%5D)">Acceleration of ocean warming, salinification, deoxygenation and acidification in the surface subtropical North Atlantic Ocean.</a> Communications Earth & Environment. 1 (1), 33(2020).</li>
<li>Wolanski, E., Spagnol, S., Gentien, P., Spaulding, M., Prandle, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Visualization+in+Marine+Science%5BTitle%5D)+AND+%22Estuarine%2C+Coastal+and+Shelf+Science%22%5BJournal%5D)">Visualization in Marine Science.</a> Estuarine, Coastal and Shelf Science. 50 (1), 7-9 (2000).</li>
<li>United Nations. Factsheet: People and Oceans (2017). , The Ocean Conference. New York. https://www.un.org/sustainabledevelopment/wp-content/uploads/2017/05/Ocean-fact-sheet-package.pdf (2017).</li>
<li>Oviatt, C. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+changing+ecology+of+temperate+coastal+waters+during+a+warming+trend%5BTitle%5D)+AND+%22Estuaries%22%5BJournal%5D)">The changing ecology of temperate coastal waters during a warming trend.</a> Estuaries. 27 (6), 895-904 (2004).</li>
<li>Oviatt, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Managed+nutrient+reduction+impacts+on+nutrient+concentrations%2C+water+clarity%2C+primary+production%2C+and+hypoxia+in+a+north+temperate+estuary%5BTitle%5D)+AND+%22Estuarine%2C+Coastal+and+Shelf+Science%22%5BJournal%5D)">Managed nutrient reduction impacts on nutrient concentrations, water clarity, primary production, and hypoxia in a north temperate estuary.</a> Estuarine, Coastal and Shelf Science. 199, 25-34 (2017).</li>
<li>Fulweiler, R. W., Oczkowski, A. J., Miller, K. M., Oviatt, C. A., Pilson, M. E. Q. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Whole+truths+vs.+half+truths+-+And+a+search+for+clarity+in+long-term+water+temperature+records%5BTitle%5D)+AND+%22Estuarine%2C+Coastal+and+Shelf+Science%22%5BJournal%5D)">Whole truths vs. half truths - And a search for clarity in long-term water temperature records.</a> Estuarine, Coastal and Shelf Science. 157, A1-A6 (2015).</li>
<li>Trainer, V. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Pseudo-nitzschia+physiological+ecology%2C+phylogeny%2C+toxicity%2C+monitoring+and+impacts+on+ecosystem+health%5BTitle%5D)+AND+%22Harmful+Algae%22%5BJournal%5D)">Pseudo-nitzschia physiological ecology, phylogeny, toxicity, monitoring and impacts on ecosystem health.</a> Harmful Algae. 14, 271-300 (2012).</li>
<li>Sterling, A. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Emerging+harmful+algal+blooms+caused+by+distinct+seasonal+assemblages+of+a+toxic+diatom%5BTitle%5D)+AND+%22Limnology+and+Oceanography%22%5BJournal%5D)">Emerging harmful algal blooms caused by distinct seasonal assemblages of a toxic diatom.</a> Limnology and Oceanography. 67 (11), 2341-2359 (2022).</li>
<li>Roche, K. M., Sterling, A. R., Rynearson, T. A., Bertin, M. J., Jenkins, B. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+Decade+of+Time+Series+Sampling+Reveals+Thermal+Variation+and+Shifts+in+Pseudo-nitzschia+Species+Composition+That+Contribute+to+Harmful+Algal+Blooms+in+an+Eastern+US+Estuary%5BTitle%5D)+AND+%22Frontiers+in+Marine+Science%22%5BJournal%5D)">A Decade of Time Series Sampling Reveals Thermal Variation and Shifts in Pseudo-nitzschia Species Composition That Contribute to Harmful Algal Blooms in an Eastern US Estuary.</a> Frontiers in Marine Science. 9, 889840(2022).</li>
<li>Li, <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Qi+Data+visualization+as+creative+art+practice%5BTitle%5D)+AND+%22Visual+Communication%22%5BJournal%5D)">Qi Data visualization as creative art practice.</a> Visual Communication. 17 (3), 299-2222312 (2018).</li>
<li>Cloern, J. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Projected+Evolution+of+California%27s+San+Francisco+Bay-Delta-River+System+in+a+Century+of+Climate+Change%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+ONE%22%5BJournal%5D)">Projected Evolution of California's San Francisco Bay-Delta-River System in a Century of Climate Change.</a> PLoS ONE. 6 (9), e24465(2011).</li>
<li>Bashevkin, S. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Five+decades+%281972-2020%29+of+zooplankton+monitoring+in+the+upper+San+Francisco+Estuary%5BTitle%5D)+AND+%22PLOS+ONE%22%5BJournal%5D)">Five decades (1972-2020) of zooplankton monitoring in the upper San Francisco Estuary.</a> PLOS ONE. 17 (3), e0265402(2022).</li>
</ol>

למחברים אין ניגודי עניינים להצהיר.

שלבים קריטיים של הפרוטוקול כוללים השגת תמונות מיקרוסקופיות של פיטופלנקטון והמרתן לגרפיקה וקטורית. הפיכת התמונות של phytoplankton, אשר אינם מורגשים לעין בלתי, גדול מספיק כדי להיראות ללא זכוכית מגדלת על ציור הקיר, עוזר להביא אותם לחיים עבור הצופה. כדי להשיג ציור קיר זה לא רק כיצירת אמנות אלא גם כשיטת הדמיית נתונים, חשוב לשלב נתונים שנצפו בפרויקט. במקרה של ציור הקיר של פיטופלנקטון, המחזורים השנתיים של כלורופיל a (chl a) שהיו ממוצעים לפי עשור מייצגים את הנתונים בפועל ומראים כיצד chl a ירד בעשור בלו...

An erratum was issued for:&#160;<a href="https://www.jove.com/t/65571">Visualizing Oceanographic Data to Depict Long-term Changes in Phytoplankton</a>. The Authors section was updated from:
Patricia S. Thibodeau1 
Jongsun Kim2 
1Graduate School of Oceanography, University of Rhode Island 
2School of Earth, Environmental and Marine Sciences, The University of Texas - Rio Grande Valley
to:
Patricia S. Thibodeau1 
Jongsun Kim2 
1School of Marine and Environmental Programs, University of New England 
2School of Earth, Environmental and Marine Sciences, The University of Texas - Rio Grande Valley

An erratum was issued for:&#160;<a href="https://www.jove.com/t/65571">Visualizing Oceanographic Data to Depict Long-term Changes in Phytoplankton</a>. The Authors section was updated.

Erratum: Visualizing Oceanographic Data to Depict Long-term Changes in Phytoplankton

פיטופלנקטון הם יצרנים ראשוניים המייצגים את בסיס מארג המזון במערכות אקולוגיות ימיות 1,2. בעוד שתוכניות ניטור פיטופלנקטון הן המפתח לזיהוי שינויים נוכחיים ועתידיים במערכות אקולוגיות ימיות, התמיכה בהן פוחתת עם הזמן 3. בשל זמני הייצור הקצרים יחסית שלהם והניידות המוגבלת שלהם, פיטופלנקטון מגיבים במיוחד לשינויי אקלים, מה שהופך אותם לכלי חשוב בניטור סדרות זמן. סדרות הזמן של פיטופלנקטון חשובות גם לניהול מבוסס מערכות אקולוגיות של זמינות משאבים ומתן הקשר לאירועים אפיזודיים, כגון גלי חום ימיים4. סדרות זמן קצרות טווח, בעניין של שנים, מספקות תובנות לגבי רצף קהילתי של פיטופלנקטון ודינמיקה עונתית (למשל, ref.5,6), בעוד שסדרות זמן ארוכות טווח, כגון סדרות הזמן האטלנטי של ברמודה (BATS) וסדרות הוואי אושן טיימס (HOTS), משתרעות על פני יותר משני עשורים ומאפשרות לזהות מגמות ארוכות טווח 7,8. מחקרים כאלה ממחישים את התועלת והחשיבות של תיעוד פיטופלנקטון פתור, להבנה מלאה של שינויים ארוכי טווח במערכות אקולוגיות בסביבות ימיות דינמיות. יתר על כן, הדמיה ותקשורת של השינויים האלה בפיטופלנקטון, שלא ניתן לראותם בעין בלתי, קשים יותר להבנה מאשר עבור אורגניזמים גדולים ונראים בקלות, כמו דגים ולווייתנים. הדמיות ממוחשבות מציעות טכניקה לחקור מערכי נתונים מורכבים9 וגרפיקה משופרת להמחשה הופכת לזמינה (למשל, רשת אינטגרציה ויישומים, המרכז למדעי הסביבה באוניברסיטת מרילנד). עם זאת, רוב המחקרים באקולוגיה של פיטופלנקטון, כולל רבים המוזכרים כאן, עדיין מציגים תוצאות רק כגרפים של נתונים המפחיתים את נגישותם לקהל הרחב. בהתחשב בכך שפיטופלנקטון מייצגים את הבסיס של מארג המזון ברוב המערכות הימיות, העברת חשיבותם לכמעט 2.4 מיליארד בני אדם החיים באוקיינוס החופי היא קריטית10. כאן, פיתחנו פרוטוקול במטרה להמחיש את המגוון והגודל של פיטופלנקטון, כפי שנאסף על ידי תוכנית ניטור פיטופלנקטון.
סדרת זמן הפלנקטון של מפרץ נרגנסט (NBPTS) מספקת פרספקטיבה ארוכת טווח של 60+ שנה (1959-הווה) על ההשפעות של שינוי גלובלי בהקשר אקלימי על שפע פיטופלנקטון, עונתיות ופנולוגיה (תולדות חיים). מפרץ נרגנסט (באנגלית: Narragansett Bay) הוא שפך חוף המחובר למערכות הרחבות יותר של המדף הצפון-מזרחי של ארצות הברית וצפון-מערב האוקיינוס האטלנטי, אשר לייצורו השלכות חשובות על דיג ושימוש אנושי לאורך חופי ארצות הברית.11. NBay נחשבת למערכת עונתית מאוד החווה התחממות מים ארוכת טווח (1950-2015) באזור, כמו גם שינויים בחומרים מזינים ועלייה בצלילות המים12,13. בנוסף, חלה ירידה בביומסה של פיטופלנקטון ב-NBay העליון הקשורה לירידה אנתרופוגנית בחנקן אנאורגני מומס, המיוחסת בחלקה לשדרוגים במתקני טיהור שפכים12. שינויים בטקסי פיטופלנקטון, במיוחד פריחות אצות מזיקות (HABs), מתרחשים גם ב-NBay. Pseudo-nitzschia spp., המייצרת פריחות רעילות נרחבות באזורים מתפתחים לאורך החוף המערבי של ארה"ב, הובילה לסגירת רכיכות בולטות לראשונה בהיסטוריה של NBay בשנים 2016 ו-2017 14,15,16. העברת שינויים אלה לקהלים מגוונים חשובה להגברת האוריינות המדעית ולקידום תמיכה מתמשכת במחקרי ניטור פיטופלנקטון.
מטרת הפרויקט הייתה להשתמש בתמונות מיקרוסקופיות של פיטופלנקטון מ-NBay, כמו גם בנתונים שסונתזו מ-NBPTS, כדי להמחיש את השינויים המילוליים בטקסי פיטופלנקטון ובביומסה המתרחשים ב-NBay כדי לתקשר ולהגביר את חשיבות הפיטופלנקטון לקהל הרחב. NBPTS מספק 60+ שנים של ספירות פיטופלנקטון שבועיות זמינות לציבור וביומסה כדי למנף נתונים מ (https://web.uri.edu/gso/research/plankton/). התוצר הסופי היה ציור קיר גדול של תבניות פלנקטון המייצגות את נתוני סדרות הזמן (למשל, ביומסה של פיטופלנקטון וטקסה, טמפרטורה) בתוך יצירת האמנות עצמה. גישה זו מייצגת שיטת ויזואליזציה שניתן להשתמש בה עבור סדרות זמן פלנקטון רבות אחרות ברחבי העולם וניתן להתאים אותה לתוכניות ניטור עם נתונים עונתיים קצרי טווח גם כן. היתרונות של יישום פרוטוקול זה כוללים הגדלת המאמצים בהדמיית נתונים, תקשורת מדעית, חינוך ומעורבות עם קהילות מקומיות.

<table><tbody><tr><td>Adobe Illustrator</td><td>Adobe</td><td>גרסה 23.0.6</td><td>חלופות חינמיות כוללות: Inkscape, GIMP, Vectr, Vectornator</td></tr><tr><td>Eclipse E800</td><td>Nikon</td><td>ECLIPSE Ni/Ci מיקרוסקופ זקוף</td><td>עכשיו הוחלף על ידי Eclipse Ni-U</td></tr><tr><td>Epson מדפסת בפורמט גדול</td><td>Epson</td><td>SCT5475SR</td><td></td></tr><tr><td>נייר מט כבד</td><td>Epson</td><td>S041596</td><td></td></tr><tr><td>RStudio</td><td>Rstudio, PBC</td><td>גרסה 2022.07.1</td><td>כל כלי תוכנה סטטיסטי יספיק</td></tr></tbody></table>

תצוגה חזותית של נתונים אוקיינוגרפיים כדי לתאר שינויים ארוכי טווח בפיטופלנקטון

Visualizing Oceanographic Data to Depict Long-term Changes in Phytoplankton

סדרות זמן אוקיינוגרפיות מספקות נקודת מבט חשובה על תהליכים סביבתיים במערכות אקולוגיות. סדרת זמן הפלנקטון לטווח ארוך של מפרץ נרגנסט (NBPTS) במפרץ נרגנסט, רוד איילנד, ארה"ב, מייצגת את אחת מסדרות הזמן הפלנקטון הארוכות ביותר מסוגה בעולם (1959-היום) ומציגה הזדמנות ייחודית לדמיין שינוי ארוך טווח במערכת אקולוגית מימית. פיטופלנקטון מייצגים את בסיס מארג המזון ברוב המערכות הימיות, כולל מפרץ נראגנסט. לכן, העברת חשיבותם ל-2.4 מיליארד בני האדם החיים באוקיינוס החופי היא קריטית. פיתחנו פרוטוקול במטרה להמחיש את המגוון והגודל של פיטופלנקטון על ידי שימוש ב-Adobe Illustrator כדי להמיר תמונות מיקרוסקופיות של פיטופלנקטון שנאספו מה-NBPTS לגרפיקה וקטורית שניתן להתאים לדפוסים חזותיים שחוזרים על עצמם לאורך זמן. טקסים שופעים מספרית או כאלה שהיוו איומים כלכליים ובריאותיים, כגון טקסי פריחת האצות המזיקה, Pseudo-nitzschia spp., נבחרו להמרת תמונות. לאחר מכן נוצרו דפוסים של תמונות פיטופלנקטון שונות בהתבסס על השפע היחסי שלהן במשך עשורים נבחרים של נתונים שנאספו (שנות ה-70, ה-90 וה-2010). דפוסים דקדליים של ביומסה של פיטופלנקטון השפיעו על קווי המתאר של כל עשור, בעוד ששיפוע צבע רקע מכחול לאדום שימש כדי לחשוף עליית טמפרטורה ארוכת טווח שנצפתה במפרץ נרגנסט. לבסוף, הודפסו לוחות גדולים בגודל 96 אינץ' על 34 אינץ' עם תבניות פיטופלנקטון חוזרות ונשנות כדי להמחיש שינויים אפשריים בשפע הפיטופלנקטון לאורך זמן. פרויקט זה מאפשר הדמיה של שינויים מילוליים בביומסה של פיטופלנקטון, שהם בדרך כלל בלתי נראים לעין בלתי, תוך מינוף נתוני סדרות בזמן אמת (למשל, ביומסה של פיטופלנקטון ושפע) בתוך יצירת האמנות עצמה. הוא מייצג גישה שניתן להשתמש בה עבור סדרות זמן פלנקטון רבות אחרות עבור הדמיית נתונים, תקשורת, חינוך ומאמצי יישוג.

התוצאות מתעדות ירידה בביומסה של פיטופלנקטון משנות ה-70 עד שנות ה-90 עד שנות ה-2010 (איור 1). כל העשורים הציגו שיא בימודאלי בריכוז כלורופיל A (chl a), כאשר השיא הראשון התרחש בחורף והשני התרחש בקיץ. שנות השבעים הציגו ממוצע גבוה יותר של chl a בחורף מאשר בקיץ. לעומת זאת, שנות ה-90 הראו chl a נמוך יותר בחורף מאשר בקיץ. שנות ה-2010 חזרו לריכוז ממוצע גבוה יותר בחורף מאשר בקיץ. תוצאות אלה משתקפות בתוצר הסופי באמצעות פסגות chl a שונות בחלוניות, כמ...

כאן, אנו מציגים פרוטוקול להמרת תמונות מיקרוסקופיות של פיטופלנקטון לגרפיקה וקטורית ודפוסים חוזרים כדי לאפשר הדמיה של שינויים בטקסי פיטופלנקטון ובביומסה במשך 60 שנה. פרוטוקול זה מייצג גישה שניתן להשתמש בה עבור סדרות זמן פלנקטון אחרות ומערכי נתונים ברחבי העולם.

Oceanographic time series provide&#160;an important perspective on environmental processes in ecosystems. The Narragansett Bay Long-Term Plankton Time ...

אני אקולוג פלנקטון המתמקד באפיון ההשפעות של שינויי אקלים מהירים על האקולוגיה והפיזיולוגיה של פיטופלנקטון וזאופלנקטון. אקולוגיה של פלנקטון דורשת שילוב של גישות מסורתיות ומודרניות. לאחרונה, טכנולוגיית דימות פלנקטון, בנוסף למיקרוסקופיה, משמשת לכימות ומדידה של פלנקטון.טכנולוגיה זו מפחיתה את הזמן שלוקח לספור פלנקטון באופן ידני על ידי שימוש בבינה מלאכותית כדי לספור ולסווג פלנקטון עבורנו. מחקר זה מדמיין את אחת מסדרות הזמן הפלנקטון הארוכות ביותר בעולם. מערכי נתונים אלה הם קריטיים למתן הקשר להבנת שינויים בקהילות פלנקטון ומארגי מזון באזורים המושפעים משינויי אקלים מהירים.המחקר שלי עזר לדמיין את המנגנונים העומדים בבסיס השינויים האלה. בהתחשב באופי המיקרוסקופי של פלנקטון, זה יכול להיות קשה, במיוחד עבור מדענים לדמיין בתקשורת כיצד קהילות פלנקטון משתנות לאורך זמן. הפרוטוקול שלי נועד לספק שיטה ברורה להמחשת שינויים בקהילות פלנקטון, תוך מינוף נתונים מדעיים במסגרת אמנותית.יש לקוות שפרוטוקול זה יעודד את המדענים האחרים לחשוב באופן יצירתי יותר על האופן שבו הם מדמיינים ומציגים את הנתונים שלהם, במיוחד לקהל שאינו גדול. קיים פער פתוח בין תוצאות המעבדה לבין האופן שבו הן מפורשות ומוצגות בחברה. לכן, אני מקווה שהפרוטוקול הזה יעזור להגיע לפער הזה.המעבדה שלי תמשיך למנף את מערכי הנתונים של סדרות הזמן של הפלנקטון כדי לזהות את הגורמים הסביבתיים המשפיעים על שינויים ארוכי טווח בקהילות פלנקטון, כמו גם לערוך ניסויים פיזיולוגיים במעבדה כדי להבין את המנגנונים הפיזיולוגיים העומדים בבסיס ספינות קהילתיות אלה בצפון מזרח ארצות הברית ומעבר לה.

visualizing-oceanographic-data-to-depict-long-term-changes

Research

JoVE Journal

Environment

סביבה

שיטה להפקת המטבוליט מקהילות planktonic חיידקים מוצגת. דגימה כל הקהילה מושג באמצעות סינון על מסנני שהוכנו במיוחד. לאחר lyophilization, מימית מסיסים מטבוליטים חילוץ. גישה זו מאפשרת יישום של metabolomics סביבתיים חוצה omics חקירות של קהילות חיידקים טבעיים או ניסיוני.

ריכוז מטבוליטים של צפיפות נמוכה עבור קהילות Planktonic metabolomics הסביבה באמצעות תהודה מגנטית גרעינית ספקטרוסקופיה

כאן, אנו מציגים פרוטוקול מקיף להערכת זמינות החומרים המזינים האורגניים והאנאורגניים ואת השפע והמבנה של קהילות מיקרוביאליות וויראליות בסביבות ימיות מרוחקות.

להתיר את השחקנים הנעלמת באוקיינוס ​​- מדריך שדה לכימיה מים והימי מיקרוביולוגיה

פלנקטון וחלקיקים מושעה לשחק תפקיד מרכזי המעגלים הביוגיאוכימיים באוקיינוס. כאן, אנו מספקים שיטה אולטרה נקי, נמוך מתח עבור האוסף בגדלים שונים של חלקיקים פלנקטון בים עם יכולת לטפל בכמויות גדולות של מי ים.

מנגנון רב שכבתי אולטרה נקי של איסוף פלנקטון ימית גודל Fractionated וחלקיקים מושעה

Doliolids, כולל את המינים דולילטה gegenbauri, הם קטנים זואופלנקטון הג ימית של משמעות אקולוגית המצויים על מערכות משנה יצרנית המדף ברחבי העולם. הקושי של התקשות האורגניזמים העדינים האלה מגביל את החקירה שלהם. במחקר זה אנו מתארים גישות טיפוח לאיסוף, גידול ושמירה על הdoliolid דולילטה gegenbauri.

הטיפוח-תרגול של החיל הימי ( uljanin 1884) למחקרים ניסיוניים

כלורופיל פני הים, טמפרטורה, גובה פני הים, רוח ונתונים קדמיים שהושגו או נגזרו מתצפיות לוויין מציעים דרך יעילה לאפיין את האוקיינוס. מוצגת שיטה למחקר מקיף של נתונים אלה, כולל ממוצע כולל, מחזור עונתי וניתוחי יחסי גומלין, כדי להבין באופן מלא את הדינמיקה האזורית ואת המערכות האקולוגיות.

חקירת הקשר בין כלורופיל פני הים ותכונות עיקריות של ים סין הדרומי עם מידע לווין

דיוקולורה היא אורגניזם מודל מטונלי בתחומי הביולוגיה השונים. אנו מתארים שיטות דגימה, זיהוי מינים, התקנת culturing, ו culturing פרוטוקולים עבור בעלי חיים והזנה פריחת אצות. אנו מדגישים גורמי מפתח שסייעו לחזק את מערכת התרבות ולדון בבעיות וברזולוציות האפשריות.

דיגום וטיפוח בצורה מפושטת של לאראקא הקוסמופוליטן, אויקולאורה דיואיקה

פלואורומטר קצב חזרה מהיר (FRRf) היא שיטה מועילה למדידת פוטו-פיזיולוגיה של פוטו-מערכת II ופרודוקטיביות ראשונית. כאן אנו מתארים פרוטוקול כדי למדוד פוטופיזיולוגיה PSII של אצה אפיזואית, Colacium sp. על מצע zooplankton באמצעות FRRf סוג cuvette.

מדידת פוטופיזיולוגיה של השלב המצורף של קולאקיום sp. על ידי פלואורומטר קצב חזרה מהירה מסוג Cuvette

כאן, פרוטוקול מוצג כדי להמחיש נתוני אקלים כמו אמנות גנרטיבית.

שימוש באמנות גנרטיבית להעברת מעברי אקלים בעבר ובעתיד

כאן, אנו שואפים לדמיין את הייעוד של פרודוקטיביות ביולוגית במפרץ נרגנסט, רוד איילנד, בהתבסס על מודל איזון מסת החנקן. התוצאות יסייעו לניהול חומרים מזינים באזורי החוף כדי להפחית היפוקסיה ואטרופיקציה.

תצוגה חזותית של אזורי פרודוקטיביות בהתבסס על מודל איזון מסת חנקן במפרץ נרגנסט, רוד איילנד

מוצג כאן פרוטוקול לאיסוף ועיבוד נתוני פוטוגרמטריה תת-ימיים, כולל צינור עיבוד תמונה מפושט ואוטומטי לחלוטין באופן משמעותי וכתוצאה מכך פלטים מיושרים גיאוגרפית וסדרות זמן מוכנים לחילוץ, ניתוח ויישום נתונים אקולוגיים.

Reefshape: מערכת לאיסוף יעיל ועיבוד אוטומטי של נתוני פוטוגרמטריה תת-ימיים מסדרות זמן לניטור בתי גידול בקרקעית

חקור שינויים ארוכי טווח בקהילות פיטופלנקטון באמצעות המרת תמונות מיקרוסקופיות לגרפיקה וקטורית. שיטה זו משתמשת בבינה מלאכותית לסיווג ומאפשרת ניתוח מגמות אקולוגיות לאורך 60 שנה.

תצוגה חזותית של נתונים אוקיינוגרפיים כדי לתאר שינויים ארוכי טווח בפיטופלנקטון

גלה סרטונים נוספים