Visualizzazione di dati oceanografici per rappresentare i cambiamenti a lungo termine nel fitoplancton

Riepilogo

Qui, presentiamo un protocollo per convertire le immagini microscopiche del fitoplancton in grafica vettoriale e modelli ripetitivi per consentire la visualizzazione dei cambiamenti nei taxa e nella biomassa del fitoplancton nell'arco di 60 anni. Questo protocollo rappresenta un approccio che può essere utilizzato per altre serie temporali e set di dati sul plancton a livello globale.

Abstract

Le serie temporali oceanografiche forniscono un'importante prospettiva sui processi ambientali negli ecosistemi. La Narragansett Bay Long-Term Plankton Time Series (NBPTS) a Narragansett Bay, Rhode Island, USA, rappresenta una delle più lunghe serie temporali del plancton (1959-oggi) del suo genere al mondo e rappresenta un'opportunità unica per visualizzare i cambiamenti a lungo termine all'interno di un ecosistema acquatico. Il fitoplancton rappresenta la base della rete alimentare nella maggior parte dei sistemi marini, compresa la baia di Narragansett. Pertanto, comunicare la loro importanza ai 2,4 miliardi di persone che vivono all'interno dell'oceano costiero è fondamentale. Abbiamo sviluppato un protocollo con l'obiettivo di visualizzare la diversità e l'entità del fitoplancton utilizzando Adobe Illustrator per convertire le immagini microscopiche del fitoplancton raccolte dall'NBPTS in grafica vettoriale che potrebbe essere conformata in modelli visivi ripetitivi nel tempo. Per la conversione dell'immagine sono stati selezionati taxa numericamente abbondanti o che rappresentavano una minaccia economica e sanitaria, come i taxa di fioritura algale dannosi, Pseudo-nitzschia spp.. Sono stati quindi creati modelli di varie immagini di fitoplancton in base alla loro abbondanza relativa per decenni selezionati di dati raccolti (1970, 1990 e 2010). I modelli decennali della biomassa del fitoplancton hanno informato il contorno di ogni decennio, mentre un gradiente di colore di sfondo dal blu al rosso è stato utilizzato per rivelare un aumento della temperatura a lungo termine osservato nella baia di Narragansett. Infine, grandi pannelli di 96 pollici per 34 pollici sono stati stampati con modelli ripetuti di fitoplancton per illustrare i potenziali cambiamenti nell'abbondanza di fitoplancton nel tempo. Questo progetto consente la visualizzazione di cambiamenti letterali nella biomassa del fitoplancton, che sono tipicamente invisibili ad occhio nudo, sfruttando i dati delle serie in tempo reale (ad esempio, la biomassa e l'abbondanza del fitoplancton) all'interno dell'opera d'arte stessa. Rappresenta un approccio che può essere utilizzato per molte altre serie temporali del plancton per la visualizzazione dei dati, la comunicazione, l'educazione e gli sforzi di sensibilizzazione.

Introduzione

Il fitoplancton è un produttore primario che rappresenta la base della rete alimentare negli ecosistemi acquatici ^1,2. Sebbene i programmi di monitoraggio del fitoplancton siano fondamentali per identificare i cambiamenti attuali e futuri negli ecosistemi marini, il loro supporto sta diminuendo nel tempo ³. A causa dei loro tempi di generazione relativamente brevi e della mobilità limitata, i fitoplancton sono particolarmente sensibili ai cambiamenti climatici, il che li rende uno strumento importante nel monitoraggio delle serie temporali. Le serie temporali del fitoplancton sono impor....

Protocollo

1. Conversione di immagini di fitoplancton in grafica vettoriale

1. Selezionare le immagini microscopiche del fitoplancton prese dalla serie temporale del plancton a lungo termine della baia di Narragansett (NBPTS) come file .JPG, .PNG o .PDF (Figura 1A).
   NOTA: I taxa includono Thalassiosira nordenskioeldii, Thalassionema nitzschioides, Tripos spp., Odontella aurita, Skeletonema species complex, Chaetoceros diadema, Eucampia zodiacus, Dinophysis spp. e Pseudo-nitzschia spp. Le immagini sono state scattate con un microscopio ottico.
2. Aprire un softwa....

Discussione

I passaggi critici del protocollo includono l'ottenimento di immagini microscopiche del fitoplancton e la loro conversione in grafica vettoriale. Rendere le immagini di fitoplancton, che non sono evidenti ad occhio nudo, abbastanza grandi da essere viste senza una lente d'ingrandimento sul murale, aiuta a farle vivere per lo spettatore. Per realizzare questo murale non solo come un'opera d'arte, ma anche come un metodo di visualizzazione dei dati, è importante incorporare i dati osservati nel progetto. Nel caso del mura.......

Materiali

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