Method Article

Riverine Makroomurgasızlarının Topluluk Boyut Yapısını Belirlemek için Otomatik Görüntü İşleme

DOI:

10.3791/64320

⸱

January 13th, 2023

 ,  ,  , 
1Center for the Study of Mediterranean Rivers (CERM), Universitat de Vic - Universitat Central de Catalunya, 2Laboratoire Evolution et Diversité Biologique (EDB), UMR5174, Université Toulouse 3 Paul Sabatier, Centre national de la recherche scientifique (CNRS), Institut de Recherche pour le Développement (IRD), 3Department of Marine Biology and Oceanography, Institut de Ciències del Mar, Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), 4Aquatic Ecology Group, Universitat de Vic - Universitat Central de Catalunya

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Makale, yarı otomatik bir görüntüleme prosedürü kullanarak bentik nehir makroomurgasızlarına karşılık gelen sayısallaştırılmış nesneleri taramak, tespit etmek, sıralamak ve tanımlamak için uyarlanmış bir protokolün oluşturulmasına dayanmaktadır. Bu prosedür, makroomurgasız bir topluluğun bireysel boyut dağılımlarının ve boyut metriklerinin yaklaşık 1 saat içinde elde edilmesini sağlar.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Vücut büyüklüğü, doğal topluluklardaki pertürbasyonların etkilerini değerlendirmek için biyoendikatör olarak kullanılabilecek önemli bir fonksiyonel özelliktir. Topluluk büyüklüğü yapısı, taksonlar ve ekosistemler arasındaki antropojenik pertürbasyonlar da dahil olmak üzere biyotik ve abiyotik gradyanlara yanıt verir. Bununla birlikte, bentik makroomurgasızlar gibi küçük gövdeli organizmaların (örneğin, >500 μm ila birkaç santimetre uzunluğunda) manuel ölçümü zaman alıcıdır. Topluluk büyüklüğü yapısının tahminini hızlandırmak için, burada, tatlı su ekosistemlerinin ekolojik durumunu değerlendirmek için en yaygın kullanılan biyogöstergelerden biri olan korunmuş nehir makroomurgasızlarının bireysel vücut büyüklüğünü yarı otomatik olarak ölçmek için bir protokol geliştirdik. Bu protokol, deniz mezozooplanktonlarını su örnekleri için tasarlanmış bir tarama sistemi ile taramak için geliştirilen mevcut bir metodolojiden uyarlanmıştır. Protokol üç ana adımdan oluşur: (1) nehir makroomurgasızlarının alt örneklerinin (ince ve kaba örneklem boyutu kesirleri) taranması ve her görüntüde tespit edilen her nesneyi kişiselleştirmek için sayısallaştırılmış görüntülerin işlenmesi; (2) taranan örneklerdeki makroomurgasızların bireysel görüntülerini detritus ve eserlerden yarı otomatik olarak ayırmak için yapay zeka aracılığıyla bir öğrenme seti oluşturmak, değerlendirmek ve doğrulamak; ve (3) makroomurgasız topluluklarının boyut yapısını tasvir etmek. Protokole ek olarak, bu çalışma kalibrasyon sonuçlarını içerir ve prosedürü makroomurgasız numunelere uyarlamak ve daha fazla iyileştirme için dikkate almak için çeşitli zorlukları ve önerileri sıralar. Genel olarak, sonuçlar, nehir makroomurgasızlarının otomatik vücut büyüklüğü ölçümü için sunulan tarama sisteminin kullanımını desteklemektedir ve boyut spektrumlarının tasvirinin, tatlı su ekosistemlerinin hızlı biyo-değerlendirmesi için değerli bir araç olduğunu göstermektedir.

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Bentik makroomurgasızlar, su kütlelerinin ekolojik durumunu belirlemek için biyogöstergeler olarak yaygın olarak kullanılmaktadır1. Makroomurgasız toplulukları tanımlayan endekslerin çoğu taksonomik metriklere odaklanır. Bununla birlikte, vücut büyüklüğünü bütünleştiren yeni biyodeğerlendirme araçları, taksonomik yaklaşımlara alternatif veya tamamlayıcı bir bakış açısı sağlamak için teşvik edilmektedir 2,3.

Vücut büyüklüğü, metabolizma, büyüme, solunum ve hareket4 gibi diğer hayati özelliklerle ilişkili bir metaözellik olarak kabul edi....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

NOT: Burada açıklanan protokol, Gorsky ve ark.27 tarafından deniz mezozooplanktonları için geliştirilen sisteme dayanmaktadır. Tarayıcı (ZooSCAN), tarama yazılımı (VueScan 9x64 [9.5.09]), görüntü işleme yazılımı (Zooprocess, ImageJ) ve otomatik tanımlama yazılımı (Plankton Identifier) adımlarının belirli bir açıklaması önceki referanslarda bulunabilir32,33. Bentik makroomurgasızların boyutlarını mezozooplanktona göre en iyi şekilde ayarlamak için, proje orijinal protokol32,33'ü izleyerek oluşturulduktan sonra, yapılandırma dosyasında minimum boyut parametresini (....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Makroomurgasız örneklerinin dijital görüntülerinin elde edilmesi
Tarama nüansları: Tarama tepsisinde etanol birikimi
Sistemi makroomurgasızlar için test ederken, birkaç tarama kalitesizdi. Arka plandaki koyu doymuş bir alan, görüntünün normal olarak işlenmesini ve makroomurgasızların bireysel boyutlarının ölçülmesini engelledi (Şekil 2). Arka planda doymuş alanların veya yüksek pikselli görüntülerin ortaya çıkması için çeşitli nedenler verilmiştir: (1).......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Gorsky ve ark. 2010 tarafından nehir makroomurgasızları için açıklanan metodolojinin uyarlanması, tatlı su makroomurgasızlarında topluluk büyüklüğü yapısını tahmin etmede yüksek sınıflandırma doğruluğuna izin verir. Sonuçlar, protokolün bir örneklemdeki bireysel boyut yapısını tahmin etme süresini yaklaşık 1 saate indirebileceğini göstermektedir. Bu nedenle, önerilen protokol, tatlı su ekosistemlerindeki bozulmaların etkisini değerlendirmek için makroomurgasız boyut spektrumlarının hızlı ve bütünleştirici bir biyogösterg.......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Yazarlar potansiyel rakip çıkarlar olmadığını beyan ederler.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Bu çalışma İspanya Bilim, İnovasyon ve Üniversiteler Bakanlığı tarafından desteklenmiştir (hibe numarası RTI2018-095363-B-I00). CERM-UVic-UCC üyeleri Èlia Bretxa, Anna Costarrosa, Laia Jiménez, María Isabel González, Marta Jutglar, Francesc Llach ve Núria Sellarès'e makroomurgasız alan örneklemesi ve laboratuvar sıralamasındaki çalışmaları için ve David Albesa'ya örnek taramasında işbirliği yaptıkları için teşekkür ederiz. Son olarak Josep Maria Gili'ye ve Institut de Ciències del Mar'a (ICM-CSIC) laboratuvar tesislerinin ve tarayıcı cihazının kullanımı için teşekkür ederiz.

....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
BehererLabboxDiğer kaplar kullanılabilir
Diyonize suIcopresa  8420239600123Etanol Hunisini seyreltmek için
Vitlab41094
Cam şişeler 8 mlLabboxSVSN-C10-1951 şişe/alt numune
ImageJ Software Ücretsiz erişimSürüm 4.41o/ Görüntü işleme yazılımı
Büyük çerçeveHidroptik  ZooScan tarafından sağlanmıştır24,5 cm x 15,8 cm
Monalcol 96 (Etanol 96)Montplet1050JE001
Plankton Tanımlayıcı YazılımÜcretsiz erişimSürüm 1.2.6/ Otomatik tanımlama yazılımı
ElekCisa26852.2Nominal açıklık 500 ve mikro ve nominal açıklık 0,5 cm
CımbızBondlineB5SAPaslanmaz, anti-manyetik, anti-asit
VueScan 9 x 64 (9.5.09) YazılımHydropticSürüm 9.0.51/ Sacn yazılımı
Ahşap iğneHerhangi bir plastik veya ahşap iğne kullanılabilir
Zooprocess Yazılımı Ücretsiz erişimSürüm 7.14/Görüntü işleme yazılımı
ZooScan Hydroptic54Versiyon III/ Tarayıcı

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Birk, S., et al. Three hundred ways to assess Europe's surface waters: An almost complete overview of biological methods to implement the Water Framework Directive. Ecological Indicators. 18, 31-41 (2012).
  2. Basset, A., Sangiorgio, F., Pinna, M.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Image ProcessingMacroinvertebrate Size StructureRiver MacroinvertebratesAutomatic Body Size MeasurementCommunity Size SpectrumFreshwater BioassessmentScanning SystemArtificial Intelligence ClassificationRandom Forest MethodManual Validation

Related Articles