फाइटोप्लांकटन में दीर्घकालिक परिवर्तनों को चित्रित करने के लिए समुद्र विज्ञान डेटा की कल्पना करना
Summary
यहां, हम 60 वर्षों में फाइटोप्लांकटन टैक्सा और बायोमास में बदलाव के दृश्य को सक्षम करने के लिए वेक्टर ग्राफिक्स और दोहराव वाले पैटर्न में फाइटोप्लांकटन सूक्ष्म छवियों को परिवर्तित करने के लिए एक प्रोटोकॉल प्रस्तुत करते हैं। यह प्रोटोकॉल एक दृष्टिकोण का प्रतिनिधित्व करता है जिसका उपयोग विश्व स्तर पर अन्य प्लवक समय श्रृंखला और डेटासेट के लिए किया जा सकता है।
Abstract
समुद्र विज्ञान समय श्रृंखला पारिस्थितिक तंत्र में पर्यावरणीय प्रक्रियाओं पर एक महत्वपूर्ण परिप्रेक्ष्य प्रदान करती है। नारगांसेट बे, रोड आइलैंड, यूएसए में नारगांसेट बे लॉन्ग-टर्म प्लैंकटन टाइम सीरीज़ (NBPTS), दुनिया में अपनी तरह की सबसे लंबी प्लवक समय श्रृंखला (1959-वर्तमान) में से एक का प्रतिनिधित्व करती है और एक जलीय पारिस्थितिकी तंत्र के भीतर दीर्घकालिक परिवर्तन की कल्पना करने का एक अनूठा अवसर प्रस्तुत करती है। फाइटोप्लांकटन अधिकांश समुद्री प्रणालियों में खाद्य वेब के आधार का प्रतिनिधित्व करता है, जिसमें नारगांसेट बे भी शामिल है। इसलिए, तटीय महासागर के भीतर रहने वाले 2.4 बिलियन लोगों को उनके महत्व को संप्रेषित करना महत्वपूर्ण है। हमने एनबीपीटीएस से एकत्र किए गए फाइटोप्लांकटन की सूक्ष्म छवियों को वेक्टर ग्राफिक्स में परिवर्तित करने के लिए एडोब इलस्ट्रेटर का उपयोग करके फाइटोप्लांकटन की विविधता और परिमाण की कल्पना करने के लक्ष्य के साथ एक प्रोटोकॉल विकसित किया है जिसे समय के माध्यम से दोहराए जाने वाले दृश्य पैटर्न में अनुरूप बनाया जा सकता है। संख्यात्मक रूप से प्रचुर मात्रा में कर या जो आर्थिक और स्वास्थ्य खतरों को उत्पन्न करते हैं, जैसे कि हानिकारक अल्गल ब्लूम टैक्सा, स्यूडो-निट्ज़स्चिया एसपीपी, को छवि रूपांतरण के लिए चुना गया था। विभिन्न फाइटोप्लांकटन छवियों के पैटर्न तब एकत्र किए गए डेटा (1970, 1990 और 2010) के चुनिंदा दशकों के लिए उनके सापेक्ष बहुतायत के आधार पर बनाए गए थे। फाइटोप्लांकटन बायोमास के दशकीय पैटर्न ने प्रत्येक दशक की रूपरेखा को सूचित किया, जबकि नीले से लाल रंग की पृष्ठभूमि ढाल का उपयोग नारगांसेट खाड़ी में देखी गई दीर्घकालिक तापमान वृद्धि को प्रकट करने के लिए किया गया था। अंत में, बड़े, 96-इंच गुणा 34-इंच पैनल समय के साथ फाइटोप्लांकटन बहुतायत में संभावित परिवर्तनों को चित्रित करने के लिए दोहराए जाने वाले फाइटोप्लांकटन पैटर्न के साथ मुद्रित किए गए थे। यह परियोजना फाइटोप्लांकटन बायोमास में शाब्दिक बदलावों के दृश्य को सक्षम बनाती है, जो आमतौर पर कला के टुकड़े के भीतर वास्तविक समय श्रृंखला डेटा (जैसे, फाइटोप्लांकटन बायोमास और बहुतायत) का लाभ उठाते हुए नग्न आंखों के लिए अदृश्य होती है। यह एक दृष्टिकोण का प्रतिनिधित्व करता है जिसका उपयोग डेटा विज़ुअलाइज़ेशन, संचार, शिक्षा और आउटरीच प्रयासों के लिए कई अन्य प्लवक समय श्रृंखला के लिए किया जा सकता है।
Introduction
फाइटोप्लांकटन प्राथमिक उत्पादक हैं जो जलीय पारिस्थितिक तंत्र 1,2 में खाद्य वेब के आधार का प्रतिनिधित्व करते हैं। जबकि फाइटोप्लांकटन निगरानी कार्यक्रम समुद्री पारिस्थितिक तंत्र में वर्तमान और भविष्य के परिवर्तनों की पहचान करने के लिए महत्वपूर्ण हैं, समय के साथ उनका समर्थन घट रहा है 3. अपेक्षाकृत कम पीढ़ी के समय और सीमित गतिशीलता के कारण, फाइटोप्लांकटन जलवायु परिवर्तन के लिए विशेष रूप से उत्तरदायी हैं, जो उन्हें समय श्रृंखला निगरानी में एक महत्वपूर्ण उपकरण बनाता है। फाइटोप्लांकटन समय श्रृंखला संसाधन उपलब्धता के पारिस्थितिकी तंत्र-आधारित प्रबंधन को सूचित करने और समुद्री हीटवेवजैसे एपिसोडिक घटनाओं के लिए संदर्भ प्रदान करने के लिए भी महत्वपूर्ण हैं। अल्पकालिक समय श्रृंखला, वर्षों के मामले में, फाइटोप्लांकटन समुदाय उत्तराधिकार और मौसमी गतिशीलता (जैसे, रेफरी 5,6) में अंतर्दृष्टि देती है, जबकि बरमूडा अटलांटिक टाइम सीरीज़ (बीएटीएस) और हवाई ओशन टाइम्स सीरीज़ (एचओटीएस) कार्यक्रमों जैसे दीर्घकालिक समय श्रृंखला, दो दशकों से अधिक समय तक चलती है और दीर्घकालिक रुझानोंका पता लगाने में सक्षम बनाती है 7,8. इस तरह के अध्ययन गतिशील समुद्री वातावरण में दीर्घकालिक पारिस्थितिकी तंत्र परिवर्तन की पूरी समझ के लिए एक अत्यधिक हल किए गए फाइटोप्लांकटन रिकॉर्ड के लाभ और महत्व को दर्शाते हैं। इसके अलावा, फाइटोप्लांकटन में इन परिवर्तनों को देखना और संचार करना, जिन्हें नग्न आंखों से नहीं देखा जा सकता है, उन जीवों की तुलना में समझना अधिक कठिन है जो मछली और व्हेल जैसे बड़े और आसानी से दिखाई देते हैं। कंप्यूटर विज़ुअलाइज़ेशन जटिल डेटा सेटका पता लगाने के लिए एक तकनीक प्रदान करते हैं और बेहतर चित्रण ग्राफिक्स आसानी से उपलब्ध हो रहे हैं (उदाहरण के लिए, एकीकरण और अनुप्रयोग नेटवर्क, मैरीलैंड विश्वविद्यालय पर्यावरण विज्ञान केंद्र)। हालांकि, फाइटोप्लांकटन पारिस्थितिकी में अधिकांश अध्ययन, जिनमें यहां कई संदर्भित शामिल हैं, अभी भी केवल डेटा ग्राफ के रूप में परिणाम प्रस्तुत करते हैं जो सामान्य दर्शकों के लिए उनकी पहुंच को कम करते हैं। यह देखते हुए कि फाइटोप्लांकटन अधिकांश समुद्री प्रणालियों में खाद्य वेब के आधार का प्रतिनिधित्व करते हैं, तटीय महासागर के भीतर रहने वाले लगभग 2.4 बिलियन लोगों को उनके महत्व का संचारकरना महत्वपूर्ण है। यहां, हमने फाइटोप्लांकटन की विविधता और परिमाण की कल्पना करने के लक्ष्य के साथ एक प्रोटोकॉल विकसित किया, जैसा कि फाइटोप्लांकटन निगरानी कार्यक्रम द्वारा एकत्र किया गया है।
Narragansett Bay Plankton Time Series (NBPTS) फाइटोप्लांकटन बहुतायत, मौसमी और फेनोलॉजी (जीवन इतिहास) पर जलवायु संदर्भ में वैश्विक परिवर्तन के प्रभावों पर एक दीर्घकालिक 60+ वर्ष (1959-वर्तमान) परिप्रेक्ष्य प्रदान करता है। Narragansett Bay (NBay) एक तटीय मुहाना है जो अमेरिकी पूर्वोत्तर शेल्फ और नॉर्थवेस्ट अटलांटिक की व्यापक प्रणालियों से जुड़ा है, जिसके उत्पादन में तटीय USA 11 के साथ मत्स्य पालन और मानव उपयोग के लिए महत्वपूर्ण निहितार्थ हैं। NBay एक अत्यधिक मौसमी प्रणाली क्षेत्र में लंबी अवधि (1950-2015) वार्मिंग पानी के साथ-साथ पोषक तत्वों में बदलाव और पानी की स्पष्टता12,13 में वृद्धि का अनुभव माना जाता है. इसके अलावा, फाइटोप्लांकटन बायोमास में गिरावट ऊपरी एनबे में हुई है जो भंग अकार्बनिक नाइट्रोजन में मानवजनित कमी से संबंधित है, जिसे आंशिक रूप से अपशिष्ट जल उपचार संयंत्रों में उन्नयन के लिए जिम्मेदार ठहराया जाता है12. फाइटोप्लांकटन टैक्सा में बदलाव, विशेष रूप से हानिकारक अल्गल ब्लूम्स (एचएबी), एनबे में भी हो रहे हैं। स्यूडो-निट्ज़स्चिया एसपीपी, जो अमेरिका के पश्चिमी तट के साथ बढ़ते क्षेत्रों में व्यापक जहरीले खिलने का उत्पादन करता है, ने 2016 और 2017 14,15,16 में एनबे के इतिहास में पहली बार उल्लेखनीय शेलफिश बंद कर दिया। विज्ञान साक्षरता बढ़ाने और फाइटोप्लांकटन निगरानी अध्ययनों के निरंतर समर्थन को बढ़ावा देने के लिए विविध दर्शकों के लिए इन परिवर्तनों को संप्रेषित करना महत्वपूर्ण है।
इस परियोजना का लक्ष्य एनबे से फाइटोप्लांकटन की सूक्ष्म छवियों का उपयोग करना था, साथ ही एनबीपीटीएस से संश्लेषित डेटा, फाइटोप्लांकटन टैक्सा और बायोमास में शाब्दिक बदलावों की कल्पना करने के लिए जो एनबे में हो रहे हैं ताकि सामान्य दर्शकों के लिए फाइटोप्लांकटन के महत्व को संप्रेषित और बढ़ाया जा सके। NBPTS (https://web.uri.edu/gso/research/plankton/) से डेटा का लाभ उठाने के लिए सार्वजनिक रूप से उपलब्ध साप्ताहिक फाइटोप्लांकटन काउंट और बायोमास के 60+ वर्ष प्रदान करता है। अंतिम उत्पाद प्लवक पैटर्न का एक बड़ा भित्ति चित्र था, जो कला के टुकड़े के भीतर समय श्रृंखला डेटा (जैसे, फाइटोप्लांकटन बायोमास और टैक्सा, तापमान) का प्रतिनिधि था। यह दृष्टिकोण एक विज़ुअलाइज़ेशन विधि का प्रतिनिधित्व करता है जिसका उपयोग दुनिया भर में कई अन्य प्लवक समय श्रृंखला के लिए किया जा सकता है और इसे अल्पकालिक, मौसमी डेटा के साथ निगरानी कार्यक्रमों के लिए भी अनुकूलित किया जा सकता है। इस प्रोटोकॉल को लागू करने के लाभों में डेटा विज़ुअलाइज़ेशन, विज्ञान संचार, शिक्षा और स्थानीय समुदायों के साथ जुड़ाव में बढ़ते प्रयास शामिल हैं।
Protocol
Representative Results
Discussion
प्रोटोकॉल के महत्वपूर्ण कदमों में फाइटोप्लांकटन की सूक्ष्म छवियां प्राप्त करना और उन्हें वेक्टर ग्राफिक्स में परिवर्तित करना शामिल है। फाइटोप्लांकटन की छवियां बनाना, जो नग्न आंखों के लिए ध्यान देन…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
इस शोध को राष्ट्रीय विज्ञान फाउंडेशन (OIA-1655221, OCE-1655686) और रोड आइलैंड सी ग्रांट (NA22-OAR4170123, RISG22-R/2223-95-5-U) द्वारा समर्थित किया गया था। हम क्षेत्र सहायता प्रदान करने के लिए कई कप्तानों और 1970 के बाद से डेटा एकत्र करने वाले कई छात्रों और शोधकर्ताओं को धन्यवाद देते हैं। हम स्टीवर्ट कोपलैंड और जॉर्जिया रोड्स को विज़-ए-थॉन परियोजना विकसित करने के लिए धन्यवाद देते हैं, जिसने परियोजना के विकास के दौरान अपने कलात्मक मार्गदर्शन के लिए रोड आइलैंड स्कूल ऑफ़ डिज़ाइन से प्लवक भित्ति के साथ-साथ राफेल एटियास का उत्पादन किया।
Materials
| Adobe Illustrator | Adobe | version 23.0.6 | Free alternatives include: Inkscape, GIMP, Vectr, Vectornator |
| Eclipse E800 | Nikon | ECLIPSE Ni/Ci Upright Microscope | Now succeeded by Eclipse Ni-U |
| Epson Large Format Printer | Epson | SCT5475SR | |
| Heavy Matte Paper | Epson | S041596 | |
| RStudio | Rstudio, PBC | version 2022.07.1 | Any statistical software tool will suffice |
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