Qui, presentiamo un protocollo per convertire le immagini microscopiche del fitoplancton in grafica vettoriale e modelli ripetitivi per consentire la visualizzazione dei cambiamenti nei taxa e nella biomassa del fitoplancton nell'arco di 60 anni. Questo protocollo rappresenta un approccio che può essere utilizzato per altre serie temporali e set di dati sul plancton a livello globale.
È richiesta un abbonamento a JoVE per visualizzare questo contenuto. Accedi o inizia la tua prova gratuita.
Articolo metodologico
Visualizzazione di dati oceanografici per rappresentare i cambiamenti a lungo termine nel fitoplancton
In questo articolo
Avviso di errata corrige
Important: There has been an erratum issued for this article. View Erratum Notice
Sommario
Abstract
Le serie temporali oceanografiche forniscono un'importante prospettiva sui processi ambientali negli ecosistemi. La Narragansett Bay Long-Term Plankton Time Series (NBPTS) a Narragansett Bay, Rhode Island, USA, rappresenta una delle più lunghe serie temporali del plancton (1959-oggi) del suo genere al mondo e rappresenta un'opportunità unica per visualizzare i cambiamenti a lungo termine all'interno di un ecosistema acquatico. Il fitoplancton rappresenta la base della rete alimentare nella maggior parte dei sistemi marini, compresa la baia di Narragansett. Pertanto, comunicare la loro importanza ai 2,4 miliardi di persone che vivono all'interno dell'oceano costiero è fondamentale. Abbiamo sviluppato un protocollo con l'obiettivo di visualizzare la diversità e l'entità del fitoplancton utilizzando Adobe Illustrator per convertire le immagini microscopiche del fitoplancton raccolte dall'NBPTS in grafica vettoriale che potrebbe essere conformata in modelli visivi ripetitivi nel tempo. Per la conversione dell'immagine sono stati selezionati taxa numericamente abbondanti o che rappresentavano una minaccia economica e sanitaria, come i taxa di fioritura algale dannosi, Pseudo-nitzschia spp.. Sono stati quindi creati modelli di varie immagini di fitoplancton in base alla loro abbondanza relativa per decenni selezionati di dati raccolti (1970, 1990 e 2010). I modelli decennali della biomassa del fitoplancton hanno informato il contorno di ogni decennio, mentre un gradiente di colore di sfondo dal blu al rosso è stato utilizzato per rivelare un aumento della temperatura a lungo termine osservato nella baia di Narragansett. Infine, grandi pannelli di 96 pollici per 34 pollici sono stati stampati con modelli ripetuti di fitoplancton per illustrare i potenziali cambiamenti nell'abbondanza di fitoplancton nel tempo. Questo progetto consente la visualizzazione di cambiamenti letterali nella biomassa del fitoplancton, che sono tipicamente invisibili ad occhio nudo, sfruttando i dati delle serie in tempo reale (ad esempio, la biomassa e l'abbondanza del fitoplancton) all'interno dell'opera d'arte stessa. Rappresenta un approccio che può essere utilizzato per molte altre serie temporali del plancton per la visualizzazione dei dati, la comunicazione, l'educazione e gli sforzi di sensibilizzazione.
Introduzione
Il fitoplancton è un produttore primario che rappresenta la base della rete alimentare negli ecosistemi acquatici 1,2. Sebbene i programmi di monitoraggio del fitoplancton siano fondamentali per identificare i cambiamenti attuali e futuri negli ecosistemi marini, il loro supporto sta diminuendo nel tempo 3. A causa dei loro tempi di generazione relativamente brevi e della mobilità limitata, i fitoplancton sono particolarmente sensibili ai cambiamenti climatici, il che li rende uno strumento importante nel monitoraggio delle serie temporali. Le serie temporali del fitoplancton sono impor....
Accesso limitato. Accedi o avvia una prova gratuita per visualizzare questo contenuto.
Protocollo
1. Conversione di immagini di fitoplancton in grafica vettoriale
- Selezionare le immagini microscopiche del fitoplancton prese dalla serie temporale del plancton a lungo termine della baia di Narragansett (NBPTS) come file .JPG, .PNG o .PDF (Figura 1A).
NOTA: I taxa includono Thalassiosira nordenskioeldii, Thalassionema nitzschioides, Tripos spp., Odontella aurita, Skeletonema species complex, Chaetoceros diadema, Eucampia zodiacus, Dinophysis spp. e Pseudo-nitzschia spp. Le immagini sono state scattate con un microscopio ottico. - Aprire un softwa....
Accesso limitato. Accedi o avvia una prova gratuita per visualizzare questo contenuto.
Risultati
I risultati documentano un declino della biomassa di fitoplancton dagli anni '70 agli anni '90 e agli anni 2010 (Figura 1). Tutti i decenni hanno mostrato un picco bimodale nella concentrazione di clorofilla a (chl a) con il primo picco che si verifica in inverno e il secondo che si verifica in estate. Gli anni '70 hanno mostrato una media di chl a più alta in inverno che in estate. Al contrario, gli anni '90 hanno mostrato una minore chla in inverno rispe.......
Accesso limitato. Accedi o avvia una prova gratuita per visualizzare questo contenuto.
Discussione
I passaggi critici del protocollo includono l'ottenimento di immagini microscopiche del fitoplancton e la loro conversione in grafica vettoriale. Rendere le immagini di fitoplancton, che non sono evidenti ad occhio nudo, abbastanza grandi da essere viste senza una lente d'ingrandimento sul murale, aiuta a farle vivere per lo spettatore. Per realizzare questo murale non solo come un'opera d'arte, ma anche come un metodo di visualizzazione dei dati, è importante incorporare i dati osservati nel progetto. Nel caso del mural.......
Accesso limitato. Accedi o avvia una prova gratuita per visualizzare questo contenuto.
Dichiarazioni
Gli autori non hanno conflitti di interesse da dichiarare.
Ringraziamenti
Questa ricerca è stata supportata dalla National Science Foundation (OIA-1655221, OCE-1655686) e dal Rhode Island Sea Grant (NA22-OAR4170123, RISG22-R/2223-95-5-U). Ringraziamo i numerosi capitani per aver fornito assistenza sul campo e i numerosi studenti e ricercatori che hanno raccolto dati dal 1970. Ringraziamo Stewart Copeland e Georgia Rhodes per aver sviluppato il progetto Vis-A-Thon che ha prodotto il murale sul plancton e Rafael Attias della Rhode Island School of Design per la sua guida artistica durante lo sviluppo del progetto.
....Accesso limitato. Accedi o avvia una prova gratuita per visualizzare questo contenuto.
Materiali
| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| Adobe Illustrator | Adobe | versione 23.0.6 | Le alternative gratuite includono: Inkscape, GIMP, Vectr, Vectornator |
| Eclipse E800 | Nikon | ECLIPSE Ni/Ci Microscopio verticale | Ora sostituito da Eclipse Ni-U |
| Epson Stampante per grandi formati | Epson | SCT5475SR | |
| Heavy Matte Paper | Epson | S041596 | |
| RStudio | Rstudio, PBC | versione 2022.07.1 | Sarà sufficiente qualsiasi strumento software statistico |
Riferimenti
- Cloern, J. E., Jassby, A. D. Complex seasonal patterns of primary producers at the land-sea interface. Ecology Letters. 11 (12), 1294-1303 (2008).
- Cloern, J. E., Jassby, A. D. Patterns and Scales of Phytoplankton Variability in Estuarine-Coastal Ecosyste....
Accesso limitato. Accedi o avvia una prova gratuita per visualizzare questo contenuto.
Ristampe e permessi
Errata corrige
Formal Correction: Erratum: Visualizing Oceanographic Data to Depict Long-term Changes in Phytoplankton
Posted by JoVE Editors on 1/01/1970. Citeable Link.
An erratum was issued for: Visualizing Oceanographic Data to Depict Long-term Changes in Phytoplankton. 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
Tag
Visualizzazione del fitoplanctonSerie temporali oceanograficheSpostamenti della comunit planctonicaDati planctonici a lungo termineFioriture algali tossicheTecnologia di imaging del planctonBiomassa di clorofilla aConversione in grafica vettorialeEffetti del cambiamento climaticoBaia di Narragansett
