Aqui, apresentamos um protocolo para converter imagens microscópicas do fitoplâncton em gráficos vetoriais e padrões repetitivos para permitir a visualização de mudanças nos táxons fitoplanctônicos e biomassa ao longo de 60 anos. Este protocolo representa uma abordagem que pode ser utilizada para outras séries temporais e conjuntos de dados do plâncton globalmente.
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Artigo de método
Visualizando Dados Oceanográficos para Retratar Mudanças de Longo Prazo no Fitoplâncton
Neste artigo
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Resumo
Resumo
Séries temporais oceanográficas fornecem uma importante perspectiva sobre os processos ambientais em ecossistemas. A Narragansett Bay Long-Term Plankton Time Series (NBPTS) em Narragansett Bay, Rhode Island, EUA, representa uma das séries temporais de plâncton mais longas (1959-presente) de seu tipo no mundo e apresenta uma oportunidade única de visualizar mudanças de longo prazo dentro de um ecossistema aquático. O fitoplâncton representa a base da cadeia alimentar na maioria dos sistemas marinhos, incluindo a Baía de Narragansett. Portanto, comunicar sua importância aos 2,4 bilhões de pessoas que vivem dentro do oceano costeiro é fundamental. Desenvolvemos um protocolo com o objetivo de visualizar a diversidade e magnitude do fitoplâncton utilizando o Adobe Illustrator para converter imagens microscópicas do fitoplâncton coletadas do NBPTS em gráficos vetoriais que pudessem ser conformados em padrões visuais repetitivos ao longo do tempo. Táxons numericamente abundantes ou que representavam ameaças econômicas e à saúde, como os táxons nocivos à floração de algas, Pseudo-nitzschia spp., foram selecionados para conversão de imagens. Padrões de várias imagens fitoplanctônicas foram então criados com base em sua abundância relativa para décadas selecionadas de dados coletados (décadas de 1970, 1990 e 2010). Padrões decapais da biomassa fitoplanctônica informaram o contorno de cada década, enquanto um gradiente de cor de fundo de azul para vermelho foi usado para revelar um aumento de temperatura de longo prazo observado na Baía de Narragansett. Finalmente, grandes painéis de 96 por 34 polegadas foram impressos com padrões fitoplanctônicos repetidos para ilustrar possíveis mudanças na abundância fitoplanctônica ao longo do tempo. Este projeto permite a visualização de mudanças literais na biomassa fitoplanctônica, que são tipicamente invisíveis a olho nu, aproveitando dados de séries em tempo real (por exemplo, biomassa e abundância fitoplanctônica) dentro da própria obra de arte. Ele representa uma abordagem que pode ser utilizada para muitas outras séries temporais de plâncton para visualização de dados, comunicação, educação e esforços de divulgação.
Introdução
Os fitoplâncton são produtores primários que representam a base da cadeia alimentar nos ecossistemas aquáticos 1,2. Embora os programas de monitoramento do fitoplâncton sejam fundamentais para identificar mudanças atuais e futuras nos ecossistemas marinhos, seu suporte está diminuindo ao longo do tempo 3. Devido aos seus tempos de geração relativamente curtos e mobilidade limitada, o fitoplâncton é particularmente responsivo às mudanças climáticas, o que os torna uma ferramenta importante no monitoramento de séries temporais. As séries temporais do fitoplâncton também são importantes pa....
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Protocolo
1. Convertendo imagens fitoplanctônicas em gráficos vetoriais
- Selecione imagens microscópicas fitoplanctônicas tiradas da Narragansett Bay Long Term Plankton Time Series (NBPTS) como arquivos .JPG, .PNG ou .PDF (Figura 1A).
NOTA: Os táxons incluem Thalassiosira nordenskioeldii, Thalassionema nitzschioides, Tripos spp., Odontella aurita, complexo de espécies Skeletonema, Chaetoceros diadema, Eucampia zodiacus, Dinophysis spp., e Pseudo-nitzschia spp. As imagens foram obtidas com microscópio de luz. - Abra um editor de gráficos vetoriais de software ....
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Resultados
Os resultados documentam um declínio na biomassa fitoplanctônica entre as décadas de 1970 e 1990 e 2010 (Figura 1). Todas as décadas exibiram um pico bimodal na concentração de clorofila a (chl a), com o primeiro pico ocorrendo no inverno e o segundo ocorrendo no verão. A década de 1970 exibiu maior média de chl a no inverno do que no verão. Por outro lado, a década de 1990 mostrou menor chl a no inverno do que no verão. A década de 2010 retornou a uma con.......
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Discussão
As etapas críticas do protocolo incluem a obtenção de imagens microscópicas do fitoplâncton e sua conversão em gráficos vetoriais. Fazer as imagens do fitoplâncton, que não são perceptíveis a olho nu, grandes o suficiente para serem vistas sem uma lupa no mural, ajuda a trazê-las à vida para o espectador. Para realizar este mural não apenas como uma obra de arte, mas também como um método de visualização de dados, é importante incorporar os dados observados no projeto. No caso do mural fitoplanctônico, os ciclos anuais d.......
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Divulgações
Os autores declaram não haver conflitos de interesse.
Agradecimentos
Esta pesquisa foi apoiada pela National Science Foundation (OIA-1655221, OCE-1655686) e Rhode Island Sea Grant (NA22-OAR4170123, RISG22-R/2223-95-5-U). Agradecemos aos múltiplos capitães pela assistência de campo e aos muitos estudantes e pesquisadores que coletaram dados desde 1970. Agradecemos a Stewart Copeland e Georgia Rhodes por desenvolverem o projeto Vis-A-Thon que produziu o mural de plâncton, bem como a Rafael Attias da Rhode Island School of Design por sua orientação artística durante o desenvolvimento do projeto.
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Materiais
| Nome | Empresa | Número de catálogo | Comentários |
|---|---|---|---|
| Adobe Illustrator | Adobe | versão 23.0.6 | As alternativas gratuitas incluem: Inkscape, GIMP, Vectr, Vectornator |
| Eclipse E800 | Nikon | ECLIPSE Ni / Ci Microscópio Vertical | Agora sucedido por Eclipse Ni-U |
| Epson Impressora de Grande Formato | Epson SCT5475SR | ||
| Papel Fosco Pesado | Epson | S041596 | |
| RStudio | Rstudio, PBC | versão 2022.07.1 | Qualquer ferramenta de software estatístico será suficiente |
Referências
- 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....
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Reimpressões e permissões
Errata
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
