Name: Oceanografische gegevens visualiseren om langetermijnveranderingen in fytoplankton weer te geven (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2023-07-28T13:40:00.000+00:00
Duration: 8 min 15 s
Description: Leer oceanografische gegevens visualiseren om langetermijnveranderingen in fytoplankton weer te geven met vectorafbeeldingen en kunstmatige intelligentie. Dit protocol helpt onderzoekers ecologische verschuivingen door klimaatverandering beter te begrijpen.

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

Dit onderzoek werd ondersteund door de National Science Foundation (OIA-1655221, OCE-1655686) en Rhode Island Sea Grant (NA22-OAR4170123, RISG22-R/2223-95-5-U). We danken de vele kapiteins voor het verlenen van veldassistentie en de vele studenten en onderzoekers die sinds 1970 gegevens hebben verzameld. We danken Stewart Copeland en Georgia Rhodes voor het ontwikkelen van het Vis-A-Thon-project dat de planktonmuurschildering produceerde, evenals Rafael Attias van de Rhode Island School of Design voor zijn artistieke begeleiding tijdens de projectontwikkeling.

1. Fytoplanktonafbeeldingen omzetten in vectorafbeeldingen
<ol><li>Selecteer microscopische fytoplanktonbeelden uit de Narragansett Bay Long Term Plankton Time Series (NBPTS) als .JPG-, .PNG- of .PDF-bestanden (Figuur 1A). OPMERKING: Taxa zijn onder meer Thalassiosira nordenskioeldii, Thalassionema nitzschioides, Tripos spp., Odontella aurita, Skeletonema-soortencomplex, Chaetoceros diadema, Eucampia zodiacus, Dinophysis spp. en Pseudo-nitzschia spp. De foto's zijn gemaakt met een lichtmicroscoop.</li>
	<li>Open een specifieke software-editor voor vectorafbeeldingen of de illustrator die voor dit onderzoek is gebruikt (zie Tabel met materialen). Vector grafische software is verderop in het manuscript als illustrator genoemd.</li>
	<li>Plaats een .JPG of .PNG microscopisch kleine afbeelding in de illustrator-werkruimte door een bestand vanaf de computer te openen of het naar een nieuwe werkruimte te slepen en neer te zetten.</li>
	<li>Ga naar Transparantieraster weergeven > weergeven om de dambordachtergrond weer te geven die transparantie aangeeft.</li>
	<li>Klik op Venster > Afbeeldingen overtrekken in het vervolgkeuzemenu om het venster Afbeeldingen overtrekken te openen.</li>
	<li>Klik op het selectiegereedschap (zwarte pijl) in de werkbalk en klik op de afbeelding van het fytoplankton.</li>
	<li>Klik op Object > Uitvouwen in het vervolgkeuzemenu.</li>
	<li>Gebruik het gereedschap Direct selecteren (witte pijl) in de werkbalk om op de achtergronddelen van de afbeelding te klikken en deze te selecteren om het fytoplankton te verwijderen. Druk op delete.</li>
	<li>Herhaal dit voor elk achtergrondgebied van de afbeelding.</li>
	<li>Klik op Bestand > Exporteren om het bestand als .PNG bestand op te slaan. Zorg ervoor dat het vak Achtergrond transparant is geselecteerd.</li>
	<li>Plaats .PNG microscopisch kleine afbeelding waarvan de achtergrond is verwijderd in een nieuwe werkruimte in de illustrator door het bestand vanaf de computer te openen of sleep het naar een nieuwe werkruimte.</li>
	<li>Klik op Venster > Afbeeldingen overtrekken in het vervolgkeuzemenu om het venster Afbeeldingen overtrekken te openen.</li>
	<li>Klik onder de opties voor Afbeeldingen overtrekken op Voorinstelling > Zwart-witlogo en Modus > Zwart-wit.</li>
	<li>Gebruik de Drempel en de Geavanceerde opties (d.w.z. Paden, Hoeken en Ruis) om de afbeelding te verfijnen.</li>
	<li>Selecteer onder Eigenschappen de optie Uitvouwen om het te vectoriseren.</li>
	<li>Selecteer Weergeven > Transparantieraster weergeven.</li>
	<li>Klik op de vectorafbeelding , klik met de rechtermuisknop en selecteer Groep opheffen.</li>
	<li>Kies het gereedschap Direct selecteren (witte pijl) in de werkbalk. Sleep en teken een vak alleen rond de witruimte. Druk op delete om het te verwijderen.</li>
	<li>Herhaal dit totdat alle witruimte is verwijderd.</li>
	<li>Klik op Bestand > Opslaan als en selecteer . EPS om op te slaan als een vectorafbeelding.</li>
	<li>Herhaal dit voor de fytoplankton taxa uit 1.1 (Figuur 1B).</li>
</ol>2. Fytoplanktonpatronen creëren
<ol><li>Gebruik fytoplanktontellingsgegevens uit de NBPTS-dataset om de gemiddelde abundantie van elk taxon te bepalen van 1970-1979 (jaren 1970), 1990-1999 (jaren 1990) en 2010-2019 (jaren 2010).</li>
	<li>Bereken de gemiddelde ± standaarddeviatie voor elke fytoplanktontaxa voor elk decennium in een statistisch softwareprogramma door op 'mean() and sd()' te klikken of te typen.</li>
	<li>Klik op of typ 'aov() ' om een ANOVA te gebruiken om te testen op significante verschillen tussen decennia in een statistisch softwareprogramma. OPMERKING: Sommige soorten (bijv. Tripos spp., Chaetoceros diadema) hadden in de jaren 1990 geen steekproefomvang die groot genoeg was. Klik in dit geval op of typ 't.test()' in een statistisch softwareprogramma om de gemiddelde abundanties in de jaren 1970 te vergelijken met de jaren 2010.</li>
	<li>Gebruik het 'Tekengebiedgereedschap' (vierkant) in de werkbalk om te klikken en een nieuw tekengebied te maken in een nieuwe werkruimte van de specifieke illustrator die in dit onderzoek is gebruikt.</li>
	<li>Maak drie identieke tekengebieden van dezelfde grootte. Pas de grootte aan in Eigenschappen > Transformatie. OPMERKING: Voor dit project waren de tekengebieden voor de fytoplanktonafbeeldingen 1224 px bij 545 px.</li>
	<li>Sleep het . EPS-bestanden van de verschillende fytoplanktontaxa op de drie Artboards.</li>
	<li>Kleur het fytoplankton met verschillende kleuren die representatief zijn voor het decennium door het gereedschap Directe selectie (witte pijl) te gebruiken om een kader rond een individueel fytoplankton te tekenen.</li>
	<li>Selecteer onder Eigenschappen de optie Opvulling en klik vervolgens op de gewenste kleur in het kleurenpalet. Druk op enter om de vector te vullen.</li>
	<li>Gebruik het selectiegereedschap (zwarte pijl) om een bepaald fytoplankton te markeren en selecteer vervolgens Bewerken > Kopiëren en Bewerken > Plakken.</li>
	<li>Plak elke fytoplanktonvector kwalitatief op basis van de relatieve verhoudingen van elke taxa in de dataset zoals bepaald in 2.2 voor elk van de drie decennia (Figuur 1C). OPMERKING: De overvloed aan fytoplankton op elk paneel is een kwalitatieve weergave van tabel 1. Als er bijvoorbeeld in de jaren 2010 een grotere hoeveelheid Pseudo-nitzschia spp. wordt waargenomen dan in de jaren 1990, kopieer dan meer Pseudo-nitzschia-afbeeldingen naar het tekengebied van 2010 dan naar het tekengebied van 1990.</li>
	<li>Selecteer Object > Patroon > Maak om een fytoplanktonpatroon met kleurstaal te maken voor elk van de drie decennia.</li>
</ol>3. Integratie van fytoplankton-, biomassa- en temperatuurgegevens
<ol><li>Klik op of typ 'mean()' om het gemiddelde chlorofyl a (chl a, proxy voor fytoplanktonbiomassa) te berekenen voor elke week van elk decennium in een statistisch softwareprogramma.</li>
	<li>Klik op of typ 'plot()' in een statistisch softwareprogramma om de gemiddelde decadale biomassa (afhankelijke variabele) per week (onafhankelijke variabele) in een grafiek weer te geven en klik op Sla de grafiek op als .JPG of .PNG.</li>
	<li>Plaats een .JPG of .PNG van de chl een decadale biomassafiguur in de illustrator-werkruimte door het bestand vanaf de computer te openen of het naar een nieuwe werkruimte te slepen en neer te zetten.</li>
	<li>Herhaal stap 1.3 tot en met 1.8 om elk van de drie chl a seizoenscycli te vectoriseren.<ol><li>Ga naar Transparantieraster weergeven > weergeven om de dambordachtergrond weer te geven die transparantie aangeeft.</li>
		<li>Klik op Venster > Afbeeldingen overtrekken in het vervolgkeuzemenu om het venster Afbeeldingen overtrekken te openen.</li>
		<li>Klik op het selectiegereedschap (zwarte pijl) in de werkbalk en klik op de afbeelding.</li>
		<li>Klik op Object > Uitvouwen in het vervolgkeuzemenu.</li>
		<li>Gebruik het gereedschap Direct selecteren (witte pijl) in de werkbalk om op de achtergronddelen van de afbeelding te klikken en deze te selecteren om deze te verwijderen rond de lijn die de seizoenscyclus aangeeft. Druk op delete. Herhaal dit voor elk achtergrondgebied van de figuur.</li>
		<li>Klik op Bestand > Exporteren om het bestand als .PNG bestand op te slaan. Zorg ervoor dat het vak Achtergrond transparant is geselecteerd.</li>
		<li>Plaats .PNG figuur waarvan de achtergrond is verwijderd in een nieuwe werkruimte van de specifieke illustrator die wordt gebruikt door het bestand vanaf de computer te openen of naar een nieuwe werkruimte te slepen en neer te zetten.</li>
		<li>Klik op Venster > Afbeeldingen overtrekken in het vervolgkeuzemenu om het venster Afbeeldingen overtrekken te openen.</li>
		<li>Selecteer onder Eigenschappen de optie Uitvouwen om het te vectoriseren.</li>
		<li>Selecteer Weergeven > Transparantieraster weergeven.</li>
		<li>Klik op de vectorafbeelding , klik met de rechtermuisknop en selecteer Groep opheffen.</li>
		<li>Kies het gereedschap Direct selecteren (witte pijl) in de werkbalk. Sleep en teken een vak alleen rond de witruimte. Druk op delete om het te verwijderen.</li>
		<li>Herhaal dit totdat alle witruimte is verwijderd voor elk van de lijnen uit de jaren 1970, 1990 en 2010.</li>
		<li>Klik op Bestand > Opslaan als en selecteer . EPS om elke regel op te slaan als een afzonderlijke vectorafbeelding.</li>
	</ol></li>
	<li>Gebruik het 'Tekengebied' (vierkant) in de werkbalk om op slepen te klikken en maak een nieuw tekengebied in een nieuwe illustratorwerkruimte.</li>
	<li>Maak drie identieke tekengebieden van dezelfde grootte. Pas de grootte aan in Eigenschappen > Transformeren. OPMERKING: Voor dit project waren de afmetingen 1224 px bij 3456 px.</li>
	<li>Sleep een van de chl a . EPS-bestanden op een van de drie tekengebieden, respectievelijk.</li>
	<li>Maak een nieuwe laag aan door op het 'sticky note icoon' te klikken.</li>
	<li>Maak een rechthoek binnen de nieuwe laag met het gereedschap Rechthoek op de werkbalk.</li>
	<li>Vul de rechthoek met een lichtblauw verloop met behulp van het gereedschap Verloop op de werkbalk.</li>
	<li>Kopieer de gevectoriseerde trendlijn en voeg deze toe aan de laag met de rechthoek erin.</li>
	<li>Gebruik het gereedschap 'Lijnsegment' in de werkbalk om een vak te maken dat aan de trendlijn is gekoppeld. Houd shift ingedrukt om de lijnen recht en uitgelijnd te maken.</li>
	<li>Druk op de Control-toets en selecteer alle componenten, inclusief de lijnen, rechthoek en trendlijn binnen de laag.</li>
	<li>Selecteer Object > Uitknipmasker > Maken. Hiermee wordt de bovenste vulling van de vorm verwijderd.</li>
	<li>Vul de vorm met het fytoplanktonpatroon dat is opgeslagen als een kleurstaal uit 2.11.</li>
	<li>Herhaal dit proces voor elk van de drie decennia.</li>
	<li>Herhaal stap 3.9 en 3.10 om een rechthoek te maken die is gekleurd met een kleurverloop van rood naar blauw om de temperatuur van het opwarmende water over de drie decadale panelen weer te geven.</li>
	<li>Klik met de rechtermuisknop op het object en verplaats het terug achter de fytoplanktonpatronen.</li>
</ol>4. Detail toevoegen aan fytoplanktonpanelen
<ol><li>Om afbeeldingen van gefotografeerd fytoplankton toe te voegen aan de fytoplanktonpatronen, selecteert u Openen en klikt u op het afbeeldingsbestand om het te openen in de illustrator die hier wordt gebruikt.</li>
	<li>Maak een cirkel met het gereedschap Ellips in de werkbalk en leg deze over de fytoplanktonafbeelding.</li>
	<li>Houd de shift-toets ingedrukt om zowel de vorm als de afbeelding te selecteren en klik vervolgens in het menu op Object > Clipping Mask > Make om de vorm met de afbeelding te vullen.</li>
	<li>Herhaal dit voor geselecteerde fytoplanktonafbeeldingen en verdeel ze over de drie decennia om eruit te zien als een vergrootglas dat inzoomt op het illustratieve fytoplankton (Figuur 1D). OPMERKING: Stappen 1.3 tot 1.8 kunnen worden herhaald om artistieke elementen van boten en vogels aan de panelen toe te voegen om de chl a seizoenscycli eruit te laten zien als oceaangolven.</li>
	<li>Gebruik het gereedschap 'Rechthoek' in de werkbalk om een tekstvak te maken op elk van de tekengebieden van het decennium.</li>
	<li>Gebruik het 'Tekstgereedschap' (T) om informatieve tekst over elk decennium te klikken en te typen. Voeg tekst toe aan de bovenkant van elk decennium met de naam van het decennium en voeg de namen van de bijbehorende seizoenen toe aan de onderkant van elk van de drie panelen.</li>
	<li>Sla de werkruimte op in de illustrator.</li>
</ol>5. Productie van muurschilderingen
<ol><li>Importeer het opgeslagen illustratorbestand en selecteer om alleen de drie voltooide decennia te importeren. Selecteer alles en exporteer als een .PDF bestand.</li>
	<li>Open het planktonpatroon .PDF bestand met een grootformaat plotter om de drie decadale tekengebieden te schalen naar deelvensters van 96 inch bij 34 inch.</li>
	<li>Print panelen op Heavyweight Matter Paper en installeer ze met hangend materiaal.</li>
</ol>

Onderzoek naar langetermijnverschuivingen in fytoplankton door conversie van microscopische beelden

<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>

De auteurs hebben geen belangenconflicten te melden.

Cruciale stappen van het protocol zijn onder meer het verkrijgen van microscopische beelden van fytoplankton en het omzetten ervan in vectorafbeeldingen. Door de afbeeldingen van fytoplankton, die met het blote oog niet waarneembaar zijn, groot genoeg te maken om zonder vergrootglas op de muurschildering te worden gezien, worden ze voor de kijker tot leven gebracht. Om deze muurschildering niet alleen als kunstwerk maar ook als datavisualisatiemethode te realiseren, is het belangrijk om waargenomen gegevens in het projec...

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

Fytoplankton is een primaire producent die de basis vormt van het voedselweb in aquatische ecosystemen 1,2. Hoewel fytoplanktonmonitoringprogramma's essentieel zijn voor het identificeren van huidige en toekomstige veranderingen in mariene ecosystemen, neemt hun steun in de loop van de tijd af 3. Door hun relatief korte generatietijden en beperkte mobiliteit zijn fytoplankton bijzonder gevoelig voor klimaatverandering, waardoor ze een belangrijk hulpmiddel zijn bij het monitoren van tijdreeksen. Tijdreeksen van fytoplankton zijn ook belangrijk voor het informeren van ecosysteemgebaseerd beheer van de beschikbaarheid van hulpbronnen en het bieden van context voor episodische gebeurtenissen, zoals mariene hittegolven4. Kortetermijntijdreeksen, over de kwestie van jaren, geven inzicht in de opvolging van fytoplanktongemeenschappen en seizoensdynamiek (bijv. ref.5,6), terwijl tijdreeksen op lange termijn, zoals de Bermuda Atlantic Time Series (BATS) en Hawaii Ocean Times Series (HOTS)-programma's, meer dan twee decennia beslaan en de detectie van langetermijntrends mogelijk maken 7,8. Dergelijke studies illustreren het voordeel en het belang van een sterk opgelost fytoplanktonrecord voor een volledig begrip van ecosysteemveranderingen op lange termijn in dynamische mariene omgevingen. Verder is het visualiseren en communiceren van deze veranderingen in fytoplankton, die niet met het blote oog kunnen worden gezien, moeilijker te begrijpen dan voor organismen die groot en goed zichtbaar zijn, zoals vissen en walvissen. Computervisualisaties bieden een techniek om complexe datasets te verkennen9 en verbeterde illustratieve afbeeldingen komen direct beschikbaar (bijv. Integration and Application Network, University of Maryland Center for Environmental Science). De meeste studies in de ecologie van fytoplankton, waaronder veel waarnaar hier wordt verwezen, presenteren echter nog steeds alleen resultaten als datagrafieken die hun toegankelijkheid voor een algemeen publiek verminderen. Gezien het feit dat fytoplankton de basis vormt van het voedselweb in de meeste mariene systemen, is het van cruciaal belang om het belang ervan te communiceren aan de bijna 2.4 miljard mensen die in de kustoceaan leven10. Hier hebben we een protocol ontwikkeld met als doel de diversiteit en omvang van fytoplankton te visualiseren, zoals verzameld door een fytoplanktonmonitoringsprogramma.
De Narragansett Bay Plankton Time Series (NBPTS) biedt een langetermijnperspectief van 60+ jaar (1959-heden) op de effecten van wereldwijde verandering binnen een klimaatcontext op de overvloed aan fytoplankton, seizoensgebondenheid en fenologie (levensgeschiedenis). Narragansett Bay (NBay) is een kustestuarium dat verbonden is met de bredere systemen van het noordoostelijk plat van de VS en de noordwestelijke Atlantische Oceaan, waarvan de productie belangrijke implicaties heeft voor de visserij en het menselijk gebruik langs de kust van de VS.11. NBay wordt beschouwd als een zeer seizoensgebonden systeem dat langdurig (1950-2015) opwarmende wateren in de regio ervaart, evenals verschuivingen in voedingsstoffen en een toename van de helderheid van het water12,13. Bovendien is er in de bovenloop van de NBay een afname van de fytoplanktonbiomassa opgetreden als gevolg van antropogene afnames van opgeloste anorganische stikstof, die gedeeltelijk wordt toegeschreven aan upgrades in afvalwaterzuiveringsinstallaties12. Verschuivingen in fytoplanktontaxa, met name schadelijke algenbloei (HAB's), doen zich ook voor in NBay. Pseudo-nitzschia spp., die alomtegenwoordige giftige bloei produceert in opwellingsgebieden langs de westkust van de VS, leidde in 2016 en 2017 voor het eerst in de geschiedenis van NBay tot opmerkelijke sluitingen van schelpdieren 14,15,16. Het communiceren van deze veranderingen aan een divers publiek is belangrijk voor het vergroten van de wetenschappelijke geletterdheid en voor het bevorderen van voortdurende ondersteuning van fytoplanktonmonitoringstudies.
Het doel van dit project was om microscopische beelden van fytoplankton van NBay te gebruiken, evenals gegevens gesynthetiseerd van NBPTS, om de letterlijke verschuivingen in fytoplanktontaxa en biomassa die zich voordoen in NBay te visualiseren om het belang van fytoplankton aan het grote publiek te communiceren en te vergroten. NBPTS biedt 60+ jaar openbaar beschikbare wekelijkse fytoplanktontellingen en biomassa om gebruik te maken van gegevens van (https://web.uri.edu/gso/research/plankton/). Het eindproduct was een grote muurschildering van planktonpatronen die representatief zijn voor de tijdreeksgegevens (bijv. fytoplankton, biomassa en taxa, temperatuur) in het kunstwerk zelf. Deze benadering vertegenwoordigt een visualisatiemethode die kan worden gebruikt voor vele andere planktontijdreeksen over de hele wereld en kan ook worden aangepast voor monitoringprogramma's met kortetermijn, seizoensgebonden gegevens. De voordelen van het implementeren van dit protocol zijn onder meer toenemende inspanningen op het gebied van datavisualisatie, wetenschapscommunicatie, onderwijs en betrokkenheid bij lokale gemeenschappen.

<table><tbody><tr><td>Adobe Illustrator</td><td>Adobe</td><td>version 23.0.6</td><td>Gratis alternatieven zijn onder meer: Inkscape, GIMP, Vectr, Vectornator</td></tr><tr><td>Eclipse E800</td><td>Nikon</td><td>ECLIPSE Ni/Ci Upright Microscope</td><td>Nu opgevolgd door Eclipse Ni-U</td></tr><tr><td>Epson Large Format Printer</td><td>Epson</td><td>SCT5475SR</td><td></td></tr><tr><td>Heavy Matte Paper</td><td>Epson</td><td>S041596</td><td></td></tr><tr><td>RStudio</td><td>Rstudio, PBC</td><td>version 2022.07.1</td><td>Elke statistische softwaretool is voldoende</td></tr></tbody></table>

oceanografische gegevens visualiseren om langetermijnveranderingen in fytoplankton weer te geven

Visualizing Oceanographic Data to Depict Long-term Changes in Phytoplankton

Oceanografische tijdreeksen bieden een belangrijk perspectief op milieuprocessen in ecosystemen. De Narragansett Bay Long-Term Plankton Time Series (NBPTS) in Narragansett Bay, Rhode Island, VS, vertegenwoordigt een van de langste planktontijdreeksen (1959-heden) in zijn soort ter wereld en biedt een unieke kans om langetermijnveranderingen binnen een aquatisch ecosysteem te visualiseren. Fytoplankton vormt de basis van het voedselweb in de meeste mariene systemen, waaronder Narragansett Bay. Daarom is het van cruciaal belang om hun belang over te brengen aan de 2.4 miljard mensen die in de kustoceaan leven. We hebben een protocol ontwikkeld met als doel de diversiteit en omvang van fytoplankton te visualiseren door Adobe Illustrator te gebruiken om microscopische afbeeldingen van fytoplankton verzameld uit de NBPTS om te zetten in vectorafbeeldingen die in de loop van de tijd kunnen worden aangepast aan repetitieve visuele patronen. Numeriek overvloedige taxa of taxa die een economische en gezondheidsbedreiging vormden, zoals de schadelijke algenbloeitaxa, Pseudo-nitzschia spp., werden geselecteerd voor beeldconversie. Patronen van verschillende fytoplanktonbeelden werden vervolgens gemaakt op basis van hun relatieve overvloed voor geselecteerde decennia van verzamelde gegevens (jaren 1970, 1990 en 2010). Decadale patronen van fytoplanktonbiomassa vormden de basis voor de omtrek van elk decennium, terwijl een achtergrondkleurgradiënt van blauw naar rood werd gebruikt om een langdurige temperatuurstijging te onthullen die werd waargenomen in Narragansett Bay. Ten slotte werden grote panelen van 96 inch bij 34 inch geprint met herhalende fytoplanktonpatronen om mogelijke veranderingen in de hoeveelheid fytoplankton in de loop van de tijd te illustreren. Dit project maakt visualisatie mogelijk van letterlijke verschuivingen in fytoplanktonbiomassa, die doorgaans onzichtbaar zijn voor het blote oog, terwijl gebruik wordt gemaakt van real-time seriegegevens (bijv. fytoplanktonbiomassa en abundantie) in het kunstwerk zelf. Het vertegenwoordigt een benadering die kan worden gebruikt voor vele andere planktontijdreeksen voor datavisualisatie, communicatie, onderwijs en outreach-inspanningen.

De resultaten documenteren een afname van de fytoplanktonbiomassa van de jaren 1970 tot 1990 tot 2010 (Figuur 1). Alle decennia vertoonden een bimodale piek in chlorofyl a (chl a) concentratie, waarbij de eerste piek in de winter plaatsvond en de tweede in de zomer. In de jaren 1970 was de gemiddelde leeftijd in de winter hoger dan in de zomer. Omgekeerd vertoonden de jaren 1990 een lagere chl a in de winter dan in de zomer. De jaren 2010 keerden terug naa...

Hier presenteren we een protocol voor het omzetten van fytoplankton microscopische beelden in vectorafbeeldingen en repetitieve patronen om visualisatie van verschuivingen in fytoplanktontaxa en biomassa over 60 jaar mogelijk te maken. Dit protocol vertegenwoordigt een benadering die kan worden gebruikt voor andere planktontijdreeksen en datasets wereldwijd.

Oceanografische gegevens visualiseren om langetermijnveranderingen in fytoplankton weer te geven

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

Ik ben een planktonecoloog die zich richt op het karakteriseren van de effecten van snelle klimaatverandering op de ecologie en fysiologie van fytoplankton en zoöplankton. Planktonecologie vereist zowel een mix van traditionele als moderne benaderingen. Meer recent wordt planktonbeeldvormingstechnologie, naast microscopie, gebruikt om plankton te kwantificeren en te meten.Deze technologie verkort de tijd die nodig is om plankton handmatig te tellen door gebruik te maken van kunstmatige intelligentie om plankton voor ons te tellen en te classificeren. Dit onderzoek visualiseert een van de langste plankton tijdreeksen ter wereld. Deze datasets zijn van cruciaal belang voor het bieden van context voor het begrijpen van verschuivingen in planktongemeenschappen en voedselwebben in regio's die worden getroffen door snelle klimaatverandering.Mijn onderzoek heeft geholpen om de mechanismen die aan die verschuivingen ten grondslag liggen te visualiseren. Gezien de microscopische aard van plankton kan het moeilijk zijn, vooral voor wetenschappers, om te visualiseren en te communiceren hoe planktongemeenschappen in de loop van de tijd veranderen. Mijn protocol is bedoeld om een duidelijke methode te bieden voor het visualiseren van verschuivingen in planktongemeenschappen, gebruikmakend van wetenschappelijke gegevens binnen een artistiek kader.Dit protocol zal hopelijk de andere wetenschappers aanmoedigen om creatiever na te denken over hoe ze hun gegevens visualiseren en presenteren, met name aan een niet-groot publiek. Er is een open kloof tussen laboratoriumresultaten en hoe ze worden geïnterpreteerd en aanwezig zijn in de samenleving. Dus ik hoop dat dit protocol zal helpen om deze kloof te dichten.Mijn lab zal gebruik blijven maken van planktontijdreeksdatasets om de omgevingsfactoren te identificeren die van invloed zijn op langetermijnveranderingen in planktongemeenschappen, en om fysiologische experimenten in het laboratorium uit te voeren om de fysiologische mechanismen te begrijpen die ten grondslag liggen aan deze gemeenschapsschepen in het noordoosten van de Verenigde Staten en daarbuiten.

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

Research

JoVE Journal

Environment

Milieu

Een methode voor het metaboliet extractie van microbiële gemeenschappen plankton wordt gepresenteerd. Hele gemeenschap bemonstering wordt bereikt door middel van filtratie op speciaal geprepareerde filters. Na lyofilisatie worden waterige oplosbare metabolieten geëxtraheerd. Deze aanpak maakt het voor de toepassing van milieu-metabolomics tot de trans-omics onderzoek van de natuurlijke of experimentele microbiële gemeenschappen.

Concentratie van de metabolieten van Low-density Planktonische Gemeenschappen voor het milieu Metabolomics met behulp van nucleaire magnetische resonantie spectroscopie

Hier presenteren we een uitgebreid protocol om de beschikbaarheid van organische en anorganische voedingsstoffen en de abundantie en structuur van microbiële en virale gemeenschappen in afgelegen mariene omgevingen te beoordelen.

Het ontrafelen van de Unseen Spelers in de Oceaan - A Field Guide to Water chemie en Mariene Microbiologie

Plankton en zwevende deeltjes een belangrijke rol spelen in de biogeochemische cycli in de Oceaan. Hier bieden we een Ultra-Clean, lage stress-methode voor het verzamelen van verschillende maten van deeltjes en plankton op zee met de mogelijkheid van het verwerken van grote hoeveelheden zeewater.

Een Ultra-Clean gelaagde apparaat voor het verzamelen van grootte gefractioneerde mariene Plankton en zwevende deeltjes

Dolioliden, met inbegrip van de soort Dolioletta gegenbauri, zijn kleine gelatineuze mariene zoöplankton van ecologische betekenis gevonden op productieve Subcontinentale plank systemen wereldwijd. De moeilijkheid van het kweken van deze delicate organismen beperkt hun onderzoek. In deze studie beschrijven we de teelt benaderingen voor het verzamelen, fokken en onderhouden van de doliolid Dolioletta gegenbauri.

Teelt van de mariene pelagische Tunicate Dolioletta gegenbauri (uljanin 1884) voor experimentele studies

Zeeoppervlak chlorofyl, temperatuur, hoogte van de zeespiegel, wind, en front gegevens verkregen of afgeleid van satelliet waarnemingen bieden een effectieve manier om de oceaan te karakteriseren. Gepresenteerd is een methode voor de uitgebreide studie van deze gegevens, met inbegrip van de totale gemiddelde, seizoensgebonden cyclus, en intercorrelatie analyses, om volledig te begrijpen regionale dynamiek en ecosystemen.

Onderzoek naar de relatie tussen het zeeoppervlak chlorofyl en belangrijke kenmerken van de Zuid-Chinese Zee met satellietinformatie

Oikopleura dioica is een tunicate model organisme op verschillende gebieden van de biologie. We beschrijven bemonsteringsmethoden, soortenidentificatie, kweekopstelling en kweekprotocollen voor de dieren en algenvoer. We belichten belangrijke factoren die hebben bijgedragen aan de versterking van het cultuursysteem en het bespreken van de mogelijke problemen en oplossingen.

Gestroomlijnde bemonstering en teelt van de Pelagische Kosmopolitische Larvacean, Oikopleura dioica

Snelle herhalingssnelheid fluorometer (FRRf) is een nuttige methode voor het meten van fotosysteem II fotofysiologie en primaire productiviteit. Hier beschrijven we een protocol om PSII-fotofysiologie van epizoïsche alg, Colacium sp. op substraat zoöplankton te meten met behulp van cuvette-type FRRf.

Het meten van fotofysiologie van attached stage van Colacium sp. door een Cuvette-Type Fast Repetition Rate Fluorometer

Hier wordt een protocol gepresenteerd om klimaatdata als generatieve kunst te visualiseren.

Generatieve kunst gebruiken om klimaattransities uit het verleden en de toekomst over te brengen

Hier willen we de zonering van biologische productiviteit in Narragansett Bay, Rhode Island, visualiseren op basis van het stikstofmassabalansmodel. De resultaten zullen worden gebruikt voor het nutriëntenbeheer in de kustregio's om hypoxie en eutrofiëring te verminderen.

Visualisatie van productiviteitszones op basis van het stikstofmassabalansmodel in Narragansett Bay, Rhode Island

Hier wordt een protocol gepresenteerd voor het verzamelen en verwerken van onderwaterfotogrammetriegegevens, inclusief een aanzienlijk vereenvoudigde en volledig geautomatiseerde beeldverwerkingspijplijn die resulteert in gegeorefereerde en op tijdreeksen afgestemde outputs die klaar zijn voor ecologische gegevensextractie, analyse en toepassing.

Reefshape: een systeem voor het efficiënt verzamelen en geautomatiseerd verwerken van tijdreeksen onderwaterfotogrammetriegegevens voor het monitoren van benthische habitats

Leer oceanografische gegevens visualiseren om langetermijnveranderingen in fytoplankton weer te geven met vectorafbeeldingen en kunstmatige intelligentie. Dit protocol helpt onderzoekers ecologische verschuivingen door klimaatverandering beter te begrijpen.

Oceanografische gegevens visualiseren om langetermijnveranderingen in fytoplankton weer te geven

Meer video's verkennen