Visualisierung ozeanographischer Daten zur Darstellung langfristiger Veränderungen des Phytoplanktons

Zusammenfassung

Hier stellen wir ein Protokoll zur Umwandlung von mikroskopischen Bildern von Phytoplankton in Vektorgrafiken und sich wiederholende Muster vor, um die Visualisierung von Verschiebungen in Phytoplanktontaxa und Biomasse über einen Zeitraum von 60 Jahren zu ermöglichen. Dieses Protokoll stellt einen Ansatz dar, der für andere Plankton-Zeitreihen und -Datensätze weltweit verwendet werden kann.

Zusammenfassung

Ozeanographische Zeitreihen bieten eine wichtige Perspektive auf Umweltprozesse in Ökosystemen. Die Narragansett Bay Long-Term Plankton Time Series (NBPTS) in Narragansett Bay, Rhode Island, USA, stellt eine der längsten Plankton-Zeitreihen (1959-heute) ihrer Art in der Welt dar und bietet eine einzigartige Gelegenheit, langfristige Veränderungen innerhalb eines aquatischen Ökosystems zu visualisieren. Phytoplankton stellt die Basis des Nahrungsnetzes in den meisten marinen Systemen, einschließlich der Narragansett Bay, dar. Daher ist es von entscheidender Bedeutung, den 2,4 Milliarden Menschen, die im Küstenmeer leben, ihre Bedeutung zu vermitteln. Wir haben ein Protokoll mit dem Ziel entwickelt, die Vielfalt und Größe von Phytoplankton zu visualisieren, indem wir Adobe Illustrator verwenden, um mikroskopische Bilder von Phytoplankton, die aus dem NBPTS gesammelt wurden, in Vektorgrafiken umzuwandeln, die im Laufe der Zeit in sich wiederholende visuelle Muster umgewandelt werden können. Zahlenmäßig häufige Taxa oder solche, die eine wirtschaftliche und gesundheitliche Bedrohung darstellten, wie z.B. die schädlichen Algenblütentaxa, Pseudo-nitzschia spp., wurden für die Bildkonvertierung ausgewählt. Muster verschiedener Phytoplanktonbilder wurden dann auf der Grundlage ihrer relativen Häufigkeit für ausgewählte Jahrzehnte der gesammelten Daten (1970er, 1990er und 2010er Jahre) erstellt. Dekadische Muster der Phytoplankton-Biomasse prägten den Umriss jedes Jahrzehnts, während ein Hintergrundfarbverlauf von Blau nach Rot verwendet wurde, um einen langfristigen Temperaturanstieg zu zeigen, der in der Narragansett Bay beobachtet wurde. Schließlich wurden große, 96 x 34 Zoll große Tafeln mit sich wiederholenden Phytoplanktonmustern gedruckt, um mögliche Veränderungen der Phytoplanktonhäufigkeit im Laufe der Zeit zu veranschaulichen. Dieses Projekt ermöglicht die Visualisierung von buchstäblichen Verschiebungen in der Phytoplanktonbiomasse, die normalerweise für das bloße Auge unsichtbar sind, während Echtzeit-Seriendaten (z. B. Phytoplanktonbiomasse und -häufigkeit) innerhalb des Kunstwerks selbst genutzt werden. Es stellt einen Ansatz dar, der für viele andere Plankton-Zeitreihen zur Datenvisualisierung, Kommunikation, Aufklärung und Öffentlichkeitsarbeit verwendet werden kann.

Einleitung

Phytoplankton ist der Primärproduzent, der die Basis des Nahrungsnetzes in aquatischen Ökosystemen darstellt ^1,2. Während Phytoplankton-Überwachungsprogramme der Schlüssel zur Identifizierung aktueller und zukünftiger Veränderungen in marinen Ökosystemen sind, nimmt ihre Unterstützung im Laufe der Zeit ab ³. Aufgrund ihrer relativ kurzen Generationszeiten und ihrer begrenzten Mobilität reagiert Phytoplankton besonders auf den Klimawandel, was sie zu einem wichtigen Werkzeug in der Zeitreihenüberwachung macht. Phytoplankton-Zeitreihen sind auch wichtig, um das ökosystembasierte Managemen....

Protokoll

1. Phytoplanktonbilder in Vektorgrafiken umwandeln

1. Wählen Sie mikroskopische Phytoplanktonbilder aus der Narragansett Bay Long Term Plankton Time Series (NBPTS) entweder als .JPG, .PNG oder .PDF Dateien aus (Abbildung 1A).
   ANMERKUNG: Zu den Taxa gehören Thalassiosira nordenskioeldii, Thalassionema nitzschioides, Tripos spp., Odontella aurita, Skeletonema-Artenkomplex, Chaetoceros diadema, Eucampia zodiacus, Dinophysis spp. und Pseudo-nitzschia spp. Die Bilder wurden mit einem Lichtmikroskop aufgenommen.
2. Öffnen Sie einen speziellen Software-Vekto....

Diskussion

Zu den kritischen Schritten des Protokolls gehört die Aufnahme mikroskopischer Bilder von Phytoplankton und deren Umwandlung in Vektorgrafiken. Die Bilder von Phytoplankton, die mit bloßem Auge nicht wahrnehmbar sind, groß genug zu machen, um ohne Lupe auf dem Wandbild gesehen zu werden, hilft, sie für den Betrachter zum Leben zu erwecken. Um dieses Wandbild nicht nur als Kunstwerk, sondern auch als Datenvisualisierungsmethode zu realisieren, ist es wichtig, beobachtete Daten in das Projekt einzubeziehen. Im Falle de.......

Materialien

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