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फाइटोप्लांकटन में दीर्घकालिक परिवर्तनों को चित्रित करने के लिए समुद्र विज्ञान डेटा की कल्पना करना

Published: July 28, 2023 doi: 10.3791/65571
Automatic Translation
1, 2
1Graduate School of Oceanography, University of Rhode Island, 2School of Earth, Environmental and Marine Sciences, The University of Texas - Rio Grande Valley

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।

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Protocol

1. फाइटोप्लांकटन छवियों को वेक्टर ग्राफिक्स में परिवर्तित करना

  1. नारगांसेट बे लॉन्ग टर्म प्लैंकटन टाइम सीरीज़ (एनबीपीटीएस) से ली गई फाइटोप्लांकटन सूक्ष्म छवियों को या तो .JPG, .PNG, या .PDF फाइलों(चित्रा 1ए)के रूप में चुनें।
    नोट: Taxa Thalassiosira nordenskioeldii, Thalassionema nitzschioides, Tripos एसपीपी, Odontella aurita, कंकाल प्रजाति परिसर, Chaetoceros diadema, Eucampia राशि चक्र, Dinophysis एसपीपी, और छद्म nitzschia एसपीपी शामिल हैं. छवियों को एक प्रकाश माइक्रोस्कोप के साथ लिया गया था।
  2. विशिष्ट सॉफ्टवेयर वेक्टर ग्राफिक्स संपादक या इस अध्ययन के लिए उपयोग किए जाने वाले इलस्ट्रेटर खोलें ( सामग्री की तालिकादेखें)। वेक्टर ग्राफिक सॉफ्टवेयर को पांडुलिपि में आगे इलस्ट्रेटर के रूप में उल्लेख किया गया है।
  3. कंप्यूटर से फ़ाइल खोलकर इलस्ट्रेटर कार्यक्षेत्र में एक .JPG या .PNG सूक्ष्म छवि रखें या इसे एक नए कार्यक्षेत्र में खींचें और छोड़ें।
  4. के लिए जाओ पारदर्शिता देखें > पारदर्शिता ग्रिड दिखाएं चेकरबोर्ड पृष्ठभूमि को प्रकट करने के लिए जो पारदर्शिता इंगित करता है।
  5. छवि ट्रेस विंडो खोलने के लिए ड्रॉपडाउन मेनू में विंडो > इमेज ट्रेस पर क्लिक करें।
  6. टूलबार में चयन टूल (काला तीर) पर क्लिक करें और फाइटोप्लांकटन छवि पर क्लिक करें।
  7. ड्रॉपडाउन मेनू में ऑब्जेक्ट > एक्सपैंड पर क्लिक करें।
  8. फाइटोप्लांकटन के आसपास से छुटकारा पाने के लिए छवि के पृष्ठभूमि भागों को क्लिक करने और चुनने के लिए टूलबार में प्रत्यक्ष चयन उपकरण (सफेद तीर) का उपयोग करें। डिलीट दबाएं।
  9. छवि के प्रत्येक पृष्ठभूमि क्षेत्र के लिए दोहराएं।
  10. फ़ाइल को .PNG फ़ाइल के रूप में सहेजने के लिए File > Export पर क्लिक करें। सुनिश्चित करें कि पृष्ठभूमि पारदर्शी बॉक्स चयनित है।
  11. पृष्ठभूमि के साथ .PNG सूक्ष्म छवि को कंप्यूटर से फ़ाइल खोलकर इलस्ट्रेटर में एक नए कार्यक्षेत्र में रखें या इसे एक नए कार्यक्षेत्र में खींचें और छोड़ें।
  12. छवि ट्रेस विंडो खोलने के लिए ड्रॉपडाउन मेनू में विंडो > इमेज ट्रेस पर क्लिक करें।
  13. छवि ट्रेस विकल्पों के अंतर्गत, प्रीसेट > ब्लैक एंड व्हाइट लोगो और मोड > ब्लैक एंड व्हाइट पर क्लिक करें।
  14. छवि को परिष्कृत करने के लिए थ्रेसहोल्ड के साथ-साथ उन्नत विकल्प (यानी, पथ, कोनों और शोर) का उपयोग करें।
  15. गुण के अंतर्गत, इसे सदिश बनाने के लिए विस्तृत करें का चयन करें.
  16. पारदर्शिता ग्रिड दिखाएं > देखें चुनें.
  17. वेक्टर इमेज पर क्लिक करें और फिर राइट क्लिक करें और अनग्रुप चुनें।
  18. टूलबार में Direct Selection टूल (सफेद तीर) चुनें। केवल व्हाइटस्पेस के चारों ओर एक बॉक्स खींचें और खींचें। इसे हटाने के लिए डिलीट दबाएं।
  19. तब तक दोहराएं जब तक कि सभी व्हाइटस्पेस हटा न दिए जाएं।
  20. फ़ाइल > इस रूप में सहेजें पर क्लिक करें और चुनें. वेक्टर ग्राफिक के रूप में सहेजने के लिए ईपीएस।
  21. 1.1 (चित्रा 1 बी) से फाइटोप्लांकटन टैक्सा के लिए दोहराएं।

2. फाइटोप्लांकटन पैटर्न बनाना

  1. 1970-1979 (1970), 1990-1999 (1990 के दशक), और 2010-2019 (2010 के दशक) से प्रत्येक टैक्सोन की औसत प्रचुरता निर्धारित करने के लिए NBPTS डेटासेट से फाइटोप्लांकटन गणना डेटा का उपयोग करें।
  2. एक सांख्यिकीय सॉफ्टवेयर प्रोग्राम में प्रत्येक दशक के लिए प्रत्येक फाइटोप्लांकटन टैक्सा के लिए मानक विचलन ± मतलब की गणना करें या 'मतलब () और एसडी ()' टाइप करें।
  3. क्लिक-ऑन या टाइप करें 'aov()' एक सांख्यिकीय सॉफ्टवेयर प्रोग्राम में दशकों के बीच महत्वपूर्ण अंतर के लिए परीक्षण करने के लिए एक एनोवा का उपयोग करने के लिए.
    नोट: कुछ प्रजातियों (जैसे, Tripos spp., Chaetoceros diadema) 1990 के दशक में बड़े पर्याप्त नमूना आकार नहीं है. इस मामले में, 1970 के दशक से 2010 के दशक में औसत बहुतायत की तुलना करने के लिए एक सांख्यिकीय सॉफ्टवेयर प्रोग्राम में क्लिक-ऑन या टाइप करें t.test()'।
  4. इस अध्ययन में उपयोग किए गए विशिष्ट इलस्ट्रेटर के नए कार्यक्षेत्र में एक नया आर्टबोर्ड क्लिक करने और बनाने के लिए टूलबार में 'आर्टबोर्ड टूल' (वर्ग) का उपयोग करें।
  5. एक ही आकार के तीन समान आर्टबोर्ड बनाएं। Properties > Transform के भीतर आकार समायोजित करें.
    नोट: इस परियोजना के लिए, फाइटोप्लांकटन छवियों के लिए आर्टबोर्ड 1224 पिक्सल गुणा 545 पिक्सल थे।
  6. खींचें और छोड़ें। तीन आर्टबोर्ड पर विभिन्न फाइटोप्लांकटन टैक्सा की ईपीएस फाइलें।
  7. एक व्यक्तिगत फाइटोप्लांकटन के चारों ओर एक बॉक्स खींचने के लिए प्रत्यक्ष चयन उपकरण (सफेद तीर) का उपयोग करके दशक के विभिन्न रंगों के प्रतिनिधि के साथ फाइटोप्लांकटन को रंग दें।
  8. गुण के तहत, भरण का चयन करें और फिर रंग पैलेट से वांछित रंग पर क्लिक करें। वेक्टर भरने के लिए एंटर दबाएं।
  9. किसी विशेष फाइटोप्लांकटन को हाइलाइट करने के लिए चयन उपकरण (काला तीर) का उपयोग करें, फिर संपादित करें > कॉपी करें और संपादित करें > पेस्ट चुनें।
  10. प्रत्येक फाइटोप्लांकटन वेक्टर को गुणात्मक रूप से डेटासेट में प्रत्येक टैक्सा के सापेक्ष अनुपात के आधार पर पेस्ट करें जैसा कि तीन दशकों में से प्रत्येक के लिए 2.2 में निर्धारित किया गया है (चित्र 1सी)।
    नोट: प्रत्येक पैनल पर फाइटोप्लांकटन की प्रचुरता तालिका 1 का गुणात्मक प्रतिनिधित्व है। उदाहरण के लिए, यदि 1990 के दशक की तुलना में 2010 के दशक में छद्म-निट्ज़शिया एसपीपी की अधिक बहुतायत देखी जाती है, तो 1990 के आर्टबोर्ड की तुलना में 2010 आर्टबोर्ड पर अधिक छद्म-निट्ज़शिया ग्राफिक्स कॉपी करें।
  11. ऑब्जेक्ट > पैटर्न का चयन करें > तीन दशकों में से प्रत्येक के लिए एक रंग स्वैच फाइटोप्लांकटन पैटर्न बनाने के लिए बनाएं।

3. फाइटोप्लांकटन बायोमास और तापमान डेटा को शामिल करना

  1. एक सांख्यिकीय सॉफ्टवेयर प्रोग्राम में हर दशक के प्रत्येक सप्ताह के लिए औसत क्लोरोफिल ए (सीएचएल ए, फाइटोप्लांकटन बायोमास के लिए प्रॉक्सी) की गणना करने के लिए क्लिक-ऑन या 'माध्य ()' टाइप करें।
  2. प्रत्येक सप्ताह (स्वतंत्र चर) द्वारा औसत दशकीय बायोमास (आश्रित चर) को ग्राफ करने के लिए एक सांख्यिकीय सॉफ्टवेयर प्रोग्राम में क्लिक-ऑन या 'प्लॉट ()' टाइप करें और ग्राफ को .JPG या .PNG के रूप में सहेजें पर क्लिक करें।
  3. कंप्यूटर से फ़ाइल खोलकर इलस्ट्रेटर कार्यक्षेत्र में एक दशकीय बायोमास आकृति का एक .JPG या .PNG रखें या इसे एक नए कार्यक्षेत्र में खींचें और छोड़ें।
  4. तीन chl एक मौसमी चक्र में से प्रत्येक vectorize करने के लिए चरण 1.3 से 1.8 दोहराएँ.
    1. के लिए जाओ पारदर्शिता देखें > पारदर्शिता ग्रिड दिखाएं चेकरबोर्ड पृष्ठभूमि को प्रकट करने के लिए जो पारदर्शिता को इंगित करता है।
    2. इमेज ट्रेस विंडो खोलने के लिए ड्रॉपडाउन मेनू में विंडो > इमेज ट्रेस पर क्लिक करें।
    3. टूलबार में Selection टूल (काला तीर) पर क्लिक करें और इमेज पर क्लिक करें।
    4. ड्रॉपडाउन मेनू में Object > Expand पर क्लिक करें।
    5. मौसमी चक्र को इंगित करने वाली रेखा के चारों ओर से छुटकारा पाने के लिए छवि के पृष्ठभूमि भागों को क्लिक करने और चुनने के लिए टूलबार में Direct Selection टूल (सफेद तीर) का उपयोग करें। डिलीट दबाएं। आकृति के प्रत्येक पृष्ठभूमि क्षेत्र के लिए दोहराएँ.
    6. फ़ाइल को .PNG फ़ाइल के रूप में सहेजने के लिए File > Export पर क्लिक करें। सुनिश्चित करें कि पृष्ठभूमि पारदर्शी बॉक्स चयनित है।
    7. पृष्ठभूमि के साथ .PNG आकृति को कंप्यूटर से फ़ाइल खोलकर उपयोग किए जाने वाले विशिष्ट इलस्ट्रेटर के नए कार्यक्षेत्र में रखें या इसे एक नए कार्यक्षेत्र में खींचें और छोड़ें।
    8. छवि ट्रेस विंडो खोलने के लिए ड्रॉपडाउन मेनू में विंडो > इमेज ट्रेस पर क्लिक करें।
    9. गुण के अंतर्गत, इसे सदिश बनाने के लिए विस्तृत करें का चयन करें.
    10. पारदर्शिता ग्रिड दिखाएं > देखें चुनें.
    11. वेक्टर इमेज पर क्लिक करें और फिर राइट क्लिक करें और अनग्रुप चुनें।
    12. टूलबार में Direct Selection टूल (सफेद तीर) चुनें। केवल व्हाइटस्पेस के चारों ओर एक बॉक्स खींचें और खींचें। इसे हटाने के लिए डिलीट दबाएं।
    13. तब तक दोहराएं जब तक कि 1970, 1990 और 2010 के दशक की प्रत्येक पंक्ति के लिए सभी व्हाइटस्पेस हटा न दिए जाएं।
    14. फ़ाइल > इस रूप में सहेजें पर क्लिक करें और चुनें. प्रत्येक पंक्ति को एक अलग वेक्टर ग्राफिक के रूप में सहेजने के लिए ईपीएस।
  5. ड्रैग पर क्लिक करने के लिए टूलबार में 'आर्टबोर्ड टूल' (स्क्वायर) का उपयोग करें, और एक नए इलस्ट्रेटर कार्यक्षेत्र में एक नया आर्टबोर्ड बनाएं।
  6. एक ही आकार के तीन समान आर्टबोर्ड बनाएं। Properties > Transform के भीतर आकार समायोजित करें.
    नोट: इस परियोजना के लिए, आयाम 1224 px गुणा 3456 px थे।
  7. chl a में से एक को खींचें और छोड़ें। क्रमशः तीन आर्टबोर्ड में से एक पर ईपीएस फाइलें।
  8. 'स्टिकी नोट आइकन' पर क्लिक करके एक नई लेयर बनाएं।
  9. टूलबार से आयत उपकरण के साथ नई परत के भीतर एक आयत बनाएं।
  10. टूलबार से ग्रेडिएंट टूल का उपयोग करके आयत को हल्के नीले रंग के ग्रेडिएंट से भरें।
  11. वेक्टराइज्ड ट्रेंड लाइन को कॉपी करें और इसमें आयत के साथ परत में जोड़ें।
  12. ट्रेंड लाइन से जुड़ा एक बॉक्स बनाने के लिए टूलबार से 'लाइन सेगमेंट' टूल का उपयोग करें। लाइनों को सीधा और संरेखित करने के लिए शिफ्ट दबाए रखें।
  13. नियंत्रण कुंजी दबाएं और परत के भीतर लाइनों, आयत और प्रवृत्ति रेखा सहित सभी घटकों का चयन करें।
  14. ऑब्जेक्ट > क्लिपिंग मास्क > मेक का चयन करें। यह आकृति के शीर्ष भरण को हटा देगा।
  15. 2.11 से एक रंग स्वैच के रूप में सहेजे गए फाइटोप्लांकटन पैटर्न के साथ आकृति भरें।
  16. तीन दशकों में से प्रत्येक के लिए इस प्रक्रिया को दोहराएं।
  17. तीन दशकीय पैनलों में गर्म पानी के तापमान का प्रतिनिधित्व करने के लिए लाल से नीले रंग के ढाल के साथ रंगीन आयत बनाने के लिए चरण 3.9 और 3.10 दोहराएं।
  18. ऑब्जेक्ट पर राइट क्लिक करें और इसे फाइटोप्लांकटन पैटर्न के पीछे वापस ले जाएं।

4. फाइटोप्लांकटन पैनलों में विस्तार जोड़ना

  1. फाइटोप्लांकटन पैटर्न पर फोटोग्राफ किए गए फाइटोप्लांकटन की छवियों को जोड़ने के लिए, ओपन का चयन करें और यहां उपयोग किए गए इलस्ट्रेटर में इसे खोलने के लिए छवि फ़ाइल पर क्लिक करें।
  2. टूलबार से एलिप्स टूल के साथ एक सर्कल बनाएं और इसे फाइटोप्लांकटन छवि के शीर्ष पर ओवरले करें।
  3. आकृति और छवि दोनों का चयन करने के लिए shift कुंजी दबाए रखें, फिर मेनू में Object > Clipping Mask > Make to to the shape with image पर क्लिक करें।
  4. चुनिंदा फाइटोप्लांकटन छवियों के लिए दोहराएं और तीन दशकों में वितरित करें ताकि एक आवर्धक ग्लास की तरह दिखने के लिए चित्रण फाइटोप्लांकटन(चित्रा 1डी)पर ज़ूम इन किया जा सके।
    नोट: चरण 1.3 से 1.8 को नौकाओं और पक्षियों के कलात्मक तत्वों को पैनलों में जोड़ने के लिए दोहराया जा सकता है ताकि सीएचएल एक मौसमी चक्र समुद्र की लहरों की तरह दिखे।
  5. प्रत्येक दशक आर्टबोर्ड पर एक टेक्स्टबॉक्स बनाने के लिए टूलबार से 'आयत उपकरण' का उपयोग करें।
  6. प्रत्येक दशक के बारे में सूचनात्मक पाठ पर क्लिक करने और टाइप करने के लिए 'टाइप टूल' (टी) का उपयोग करें। दशक के नाम के साथ प्रत्येक दशक के शीर्ष पर पाठ जोड़ें और तीन पैनलों में से प्रत्येक के नीचे संबंधित मौसमों के नाम जोड़ें।
  7. इलस्ट्रेटर में कार्यस्थान सहेजें।

5. भित्ति उत्पादन

  1. सहेजी गई इलस्ट्रेटर फ़ाइल आयात करें और केवल तीन पूर्ण दशकों को आयात करने के लिए चुनें। सभी का चयन करें और .PDF फ़ाइल के रूप में निर्यात करें।
  2. प्लवक पैटर्न खोलें .PDF फ़ाइल एक बड़े प्रारूप प्लॉटर के साथ तीन दशकीय artboards 34 इंच पैनल द्वारा 96 इंच में स्केल करने के लिए.
  3. हैवीवेट मैटर पेपर पर पैनल प्रिंट करें और हैंगिंग हार्डवेयर के साथ इंस्टॉल करें।

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Representative Results

परिणाम 1970 से 1990 के दशक से 2010 के दशक तक फाइटोप्लांकटन बायोमास में गिरावट का दस्तावेजीकरण करते हैं (चित्र 1)। सभी दशकों में क्लोरोफिल ए (सीएचएल ए) एकाग्रता में एक बिमोडल शिखर का प्रदर्शन किया गया, जिसमें पहली चोटी सर्दियों में होती है और दूसरी गर्मियों में होती है। 1970 के दशक ने गर्मियों की तुलना में सर्दियों में उच्च औसत chl a का प्रदर्शन किया। इसके विपरीत, 1990 के दशक ने गर्मियों की तुलना में सर्दियों में कम chl a दिखाया। 2010 के दशक में गर्मियों की तुलना में सर्दियों में एक उच्च औसत सीएचएल एकाग्रता में लौट आया। इन परिणामों को अंतिम उत्पाद में विभिन्न chl के माध्यम से परिलक्षित होता है, पैनलों में चोटियों के साथ-साथ chl a डेटासेट (चित्रा 2) के विभिन्न घटकों पर जोर देने के लिए जोड़े गए टेक्स्ट बॉक्स के साथ।

नारगांसेट बे से पारिस्थितिक रूप से प्रासंगिक फाइटोप्लांकटन टैक्सा के विश्लेषण ने समय के साथ बहुतायत में एक विस्तृत श्रृंखला का खुलासा किया। इस भिन्नता ने अक्सर तीन दशकों के बीच कर में किसी भी सांख्यिकीय रूप से महत्वपूर्ण अंतर को मुखौटा किया, हालांकि एचएबी टैक्सा, डायनोफिसिस एसपीपी, और ट्रिपोस एसपीपी (पहले सेराटियम के रूप में संदर्भित) में कमी आई (तालिका 1)। इसके विपरीत, थैलासियोसिरा नॉर्डेंस्कीओएल्डी और स्केलेटोनेमा एसपीपी में वृद्धि हुई (तालिका 1)। अन्य कर बहुतायत में दोलन करते हैं जैसे कि यूकैम्पिया राशि (तालिका 1)। इन परिणामों को अंतिम उत्पाद में 1970 और 1990 के दशक की तुलना में 2010 के दशक में अधिक ई. राशि चक्र छवियों की बढ़ती उपस्थिति के साथ-साथ दर्शकों के लिए वास्तविक प्रजातियों को 'वास्तविक जीवन' में लाने के लिए ई. राशि चक्र की एक ओवरलेड सूक्ष्म छवि द्वारा चित्रित किया गया था (चित्र 2 और 3)।

कर का नाम प्रकार 1970-79 मीन ± एसडी (सेल एल -1) 1990-99 मीन ± एसडी (सेल एल -1) 2010-19 मीन ± एसडी (सेल एल -1) पी-मान
छद्म-nitzschia एसपीपी। डायटम 3701 ± 18235 5123 ± 24396 12919 ± 58632 > 0.05
थैलेसियोनेमा निट्ज़स्चिओइड्स डायटम 81797 ± 245710 22909 ± 59246 62656 ± 292940 > 0.05
Tripos एसपीपी. डाइनोफ्लैगलेट 1933 ± 703 500 ± 706 841 ± 353 < 0.001
यूकैम्पिया राशि डायटम 27266 ± 27675 7500 ± 2121 90764 ± 181415 > 0.05
थैलासियोसिरा नॉर्डेंस्कीओएल्डी डायटम 76800 ± 150545 27000 ± 28284 362411 ± 376064 0.008
ओडोंटेला ऑरिटा डायटम 5571 ± 8541 5000 ± 2645 17750 ± 23485 > 0.05
चेटोसेरोस डायडेमा डायटम 103027 ± 239802 18000 ± 0 40402 ± 46128 > 0.05
स्केलेटोनेमा एसपीपी। डायटम 2457847 ± 7814228 1884674 ± 4888589 1349184 ± 3732765 0.003
डायनोफिसिस एसपीपी। डाइनोफ्लैगलेट 5166 ± 8983 1978 ± 1840 2331 ± 2504 < 0.001

तालिका 1: फाइटोप्लांकटन मायने रखता है। मतलब (कोशिकाओं एल -1) और प्रत्येक दशक के लिए प्रत्येक कर के लिए फाइटोप्लांकटन सांद्रता के मानक विचलन. टाइप निर्दिष्ट करता है कि फाइटोप्लांकटन को डायटम या डाइनोफ्लैगलेट के रूप में वर्गीकृत किया गया है या नहीं। एनोवा या टी परीक्षण तीन दशकों (एनोवा) या दो (टी परीक्षण) के बीच मतलब बहुतायत में सांख्यिकीय महत्वपूर्ण अंतर के लिए परीक्षण करने के लिए प्रदर्शन किया गया था जब कम नमूना आकार 1990 के दशक में मौजूद था (यानी, Tripos एसपीपी, Eucampia राशि, Thalassiosira nordenskioeldii, Odontella aurita, और Chaetoceros diadema). महत्वपूर्ण p-मान α = 0.05 पर निर्धारित किया गया है और बोल्ड में दर्शाया गया है।

Figure 1
चित्रा 1: कार्यप्रणाली का योजनाबद्ध। ए) सूक्ष्म छवि को वेक्टर चित्रण ग्राफिक में परिवर्तित करें, बी) प्रत्येक दशक (1970, 1990, 2010) के लिए दोहराए जाने वाले पैटर्न बनाएं, सी) पैटर्न के आकार को सूचित करने के लिए दशकीय क्लोरोफिल एक डेटा का उपयोग करें। बढ़ते पानी के तापमान का प्रतिनिधित्व करने के लिए नीले से लाल रंग योजना के साथ पृष्ठभूमि भरें, और डी) चित्रण ग्राफिक्स बनाने के लिए उपयोग किए जाने वाले फाइटोप्लांकटन के पैटर्न और सूक्ष्म छवियों में अलग-अलग विशेषताओं को सूचित करने के लिए पाठ जोड़कर उत्पाद को अंतिम रूप दें। कृपया इस चित्र का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

Figure 2
चित्रा 2: पूर्ण दृश्यावलोकन। इलस्ट्रेटर में किए गए फाइटोप्लांकटन दृश्य को अंतिम रूप दिया। Taxa में Thalassiosira nordenskioeldii, Thalassionema nitzschioides, Tripos spp., Odontella aurita, Skeletonema प्रजाति परिसर, Chaetoceros diadema, Eucampia zodiacus, Dinophysis spp., और Pseudo-nitzschia spp. कृपया इस चित्र का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

Figure 3
चित्रा 3: पूरा कला टुकड़ा। ए) 1970 के दशक, बी) 1990 के दशक, और सी) 2010 के दशक के लिए मुद्रित संस्करण के साथ इलस्ट्रेटर में किए गए फाइटोप्लांकटन विज़ुअलाइज़ेशन को अंतिम रूप दिया गया। कृपया इस चित्र का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

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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 देने योग्य नहीं हैं, भित्ति पर एक आवर्धक कांच के बिना देखे जाने के लिए काफी बड़ी हैं, उन्हें दर्शक के लिए जीवन में लाने में मदद करती हैं। इस भित्ति को न केवल कला का एक काम बल्कि एक डेटा विज़ुअलाइज़ेशन विधि के रूप में पूरा करने के लिए, परियोजना में देखे गए डेटा को शामिल करना महत्वपूर्ण है। फाइटोप्लांकटन भित्ति के मामले में, क्लोरोफिल ए (सीएचएल ए) वार्षिक चक्र जो दशक से औसत थे, वास्तविक डेटा का प्रतिनिधित्व करते हैं और दिखाते हैं कि विभिन्न पैनलों पर दशक तक सीएचएल ए में गिरावट आई है। फाइटोप्लांकटन बहुतायत के लिए, कुछ टैक्सा की औसत सांद्रता दशकों के बीच भिन्न होती है, इसलिए, किसी विशेष दशक में देखे गए टैक्सा की उच्च बहुतायत में उस टैक्सा के अधिक ग्राफिक्स होंगे जो कम औसत बहुतायत वाले दूसरे पैनल की तुलना में दशकीय पैनल पर कॉपी किए गए थे। कलात्मक तत्वों को सूचित करने के लिए देखे गए डेटा का उपयोग करना, जैसे तापमान वृद्धि का प्रतिनिधित्व करने के लिए नीले से लाल रंग का ढाल, इन वैज्ञानिक आंकड़ों को देखने में भी सहायता करता है।

विधि के संशोधनों में ओपन-एक्सेस इमेज रिपॉजिटरी से फाइटोप्लांकटन की सूक्ष्म छवियां प्राप्त करने के साथ-साथ माइक्रोस्कोप (जैसे, इमेजिंग फ्लो-साइटोबोट) के अलावा फोटोग्राफिक छवियों के लिए अन्य फाइटोप्लांकटन इमेजिंग सिस्टम का उपयोग करना शामिल हो सकता है। इसके अलावा, सूक्ष्म छवियों और वैज्ञानिक डेटा में कम समय श्रृंखला डेटासेट के लिए दशकों के बजाय दैनिक फाइटोप्लांकटन गणना और छवियां शामिल हो सकती हैं, साथ ही खाद्य वेब इंटरैक्शन को प्रकट करने के लिए ज़ोप्लांकटन छवियां भी शामिल हो सकती हैं। अंत में, प्रत्येक दशक के लिए दर्ज किए गए औसत तापमान को तापमान में परिवर्तन की मात्रा निर्धारित करने के लिए पैनलों पर शामिल किया जा सकता है, या ढाल पृष्ठभूमि के माध्यम से दिखाए गए चित्रण परिवर्तनों के अलावा, पैनलों के नीचे खींची गई एक प्रवृत्ति रेखा। सीमाओं में भौतिक कला के टुकड़े की सीमाओं के भीतर पैमाने पर इन वैज्ञानिक डेटा का निवारण करने के साथ-साथ बड़े पैनलों पर मुद्रण के लिए इंस्ट्रूमेंटेशन प्राप्त करना शामिल है। यह सुनिश्चित करना भी महत्वपूर्ण है कि पृष्ठभूमि का रंग समय के साथ फाइटोप्लांकटन बहुतायत में परिवर्तन को स्पष्ट रूप से प्रकट करने के लिए पर्याप्त पारदर्शी है, जिसे मुद्रित होने तक भेद करना मुश्किल हो सकता है। अंत में, Adobe Illustrator एक मालिकाना सॉफ्टवेयर है, जो कुछ उपयोगकर्ताओं के लिए पहुंच को सीमित कर सकता है, लेकिन मुफ्त सॉफ्टवेयर चित्रण कार्यक्रम उपलब्ध हैं (जैसे, Inkscape, GIMP, Vectr, Vectornator)। इन मुफ्त कार्यक्रमों पर फाइटोप्लांकटन भित्ति चित्रों का उत्पादन करने के लिए प्रोटोकॉल को अपनाना पहुंच बढ़ाने के लिए उपयोगी भविष्य के काम का प्रतिनिधित्व करता है।

यह देखते हुए कि फाइटोप्लांकटन लगभग सभी समुद्री प्रणालियों में खाद्य वेब के आधार का प्रतिनिधित्व करते हैं, उनके महत्व को संप्रेषित करना महत्वपूर्ण है; हालांकि, फाइटोप्लांकटन पारिस्थितिकी में अधिकांश अध्ययन केवल डेटा ग्राफ के रूप में परिणाम प्रस्तुत करते हैं जो सामान्य दर्शकों के लिए उनकी पहुंच को कम करते हैं। फाइटोप्लांकटन भित्ति विकसित करने के यहां प्रस्तुत प्रोटोकॉल एक कलात्मक लेंस17 के माध्यम से वैज्ञानिक डेटा की कल्पना के प्रभाव को दर्शाता है। इस भित्ति के विश्लेषण के माध्यम से, दर्शक देख सकते हैं कि 1970 के दशक से नारगांसेट बे (NBay) में फाइटोप्लांकटन बायोमास में कमी आई है। यह गिरावट उस अवधि में होती है जब एनबे13 में समुद्री जल के तापमान में दीर्घकालिक वृद्धि हुई है। गर्म समुद्री जल तापमान के साथ प्लवक समुदायों (यानी, ज़ोप्लांकटन) में इसी तरह के बदलाव सैन फ्रांसिस्को खाड़ी मुहाना में भी देखे गए, जो एनबे की तरह, एक बड़ी मानव आबादी18,19 का समर्थन करता है। यह दृष्टिकोण एक विज़ुअलाइज़ेशन विधि का प्रतिनिधित्व करता है जिसका उपयोग दुनिया भर में सैन फ्रांसिस्को खाड़ी मुहाना जैसे कई अन्य प्लवक समय श्रृंखलाओं के लिए किया जा सकता है।

दूर की नज़र में, पैनलों का आकार और रंग समय के साथ बदलता है। पैनलों को अधिक बारीकी से देखते हुए, फाइटोप्लांकटन के पैटर्न विभिन्न टैक्सा की प्रचुरता और बायोमास में बदलाव के प्रतिबिंबित होते हैं। यह वह जगह है जहां कला और विज्ञान की दुनिया टकराती है कि वैज्ञानिक पैटर्न भित्ति पर दिखाए गए शाब्दिक पैटर्न हैं। यह स्पष्ट है कि कला के माध्यम से फाइटोप्लांकटन डेटा की कल्पना करके पानी की सतह पर दिखाई देने वाली तुलना में एनबे के लिए बहुत कुछ है।

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Disclosures

लेखकों के पास घोषित करने के लिए हितों का कोई टकराव नहीं है।

Acknowledgments

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

Name Company Catalog Number Comments
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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References

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समुद्र विज्ञान डेटा दीर्घकालिक परिवर्तन फाइटोप्लांकटन नारगांसेट बे दीर्घकालिक प्लवक समय श्रृंखला जलीय पारिस्थितिकी तंत्र विज़ुअलाइज़िंग डेटा एडोब इलस्ट्रेटर सूक्ष्म चित्र वेक्टर ग्राफिक्स दोहराव दृश्य पैटर्न प्रचुर मात्रा में टैक्सा हानिकारक अल्गल ब्लूम टैक्सा छद्म-निट्ज़स्चिया एसपीपी सापेक्ष बहुतायत डेटा के दशक फाइटोप्लांकटन बायोमास तापमान वृद्धि
फाइटोप्लांकटन में दीर्घकालिक परिवर्तनों को चित्रित करने के लिए समुद्र विज्ञान डेटा की कल्पना करना
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Thibodeau, P. S., Kim, J.… More

Thibodeau, P. S., Kim, J. Visualizing Oceanographic Data to Depict Long-term Changes in Phytoplankton. J. Vis. Exp. (197), e65571, doi:10.3791/65571 (2023).

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