Визуализация океанографических данных для отображения долгосрочных изменений в фитопланктоне

Summary

В этой статье мы представляем протокол преобразования микроскопических изображений фитопланктона в векторную графику и повторяющиеся паттерны, позволяющие визуализировать изменения таксонов фитопланктона и биомассы за 60 лет. Этот протокол представляет собой подход, который может быть использован для других временных рядов и наборов данных планктона по всему миру.

Abstract

Океанографические временные ряды дают важную перспективу экологических процессов в экосистемах. Долгосрочные временные ряды планктона залива Наррагансетт (NBPTS) в заливе Наррагансетт, штат Род-Айленд, США, представляют собой один из самых длинных временных рядов планктона (с 1959 г. по настоящее время) в своем роде в мире и предоставляют уникальную возможность визуализировать долгосрочные изменения в водной экосистеме. Фитопланктон представляет собой основу пищевой цепи в большинстве морских систем, включая залив Наррагансетт. Поэтому крайне важно донести их важность до 2,4 миллиарда человек, живущих в прибрежных районах океана. Мы разработали протокол с целью визуализации разнообразия и величины фитопланктона с помощью Adobe Illustrator для преобразования микроскопических изображений фитопланктона, собранных с NBPTS, в векторную графику, которая может быть преобразована в повторяющиеся визуальные шаблоны с течением времени. Для преобразования изображений были отобраны таксоны, численно распространенные или представляющие угрозу для экономики и здоровья, такие как таксоны вредоносного цветения водорослей, Pseudo-nitzschia spp. Затем были созданы закономерности различных изображений фитопланктона на основе их относительной распространенности за выбранные десятилетия собранных данных (1970-е, 1990-е и 2010-е годы). Десятилетние модели биомассы фитопланктона информировали о контурах каждого десятилетия, в то время как цветовой градиент фона от синего до красного использовался для выявления долгосрочного повышения температуры, наблюдаемого в заливе Наррагансетт. Наконец, были напечатаны большие панели размером 96 на 34 дюйма с повторяющимися узорами фитопланктона, чтобы проиллюстрировать потенциальные изменения численности фитопланктона с течением времени. Этот проект позволяет визуализировать буквальные сдвиги в биомассе фитопланктона, которые, как правило, невидимы невооруженным глазом, используя данные рядов в реальном времени (например, биомассу и численность фитопланктона) в самом произведении искусства. Он представляет собой подход, который может быть использован для многих других временных рядов планктона для визуализации данных, коммуникации, образования и информационно-разъяснительной работы.

Introduction

Фитопланктон является первичным продуцентом, представляющим собой основу пищевой цепи в водных экосистемах ^1,2. Несмотря на то, что программы мониторинга фитопланктона играют ключевую роль в выявлении текущих и будущих изменений в морских экосистемах, их поддержка ^{со временем} снижается3. Из-за относительно короткого времени генерации и ограниченной подвижности фитопланктон особенно чутко реагирует на изменение климата, что делает его важным инструментом в мониторинге временных рядов. Временные ряды фитопланктона также важны для информирования экосистемного управления доступностью ресурс....

Protocol

1. Преобразование изображений фитопланктона в векторную графику

1. Выберите микроскопические изображения фитопланктона, взятые из долгосрочных временных рядов планктона залива Наррагансетт (NBPTS) в виде файлов .JPG, .PNG или .PDF (рис. 1A).
   ПРИМЕЧАНИЕ: Таксоны вк?.......

Discussion

Важнейшие этапы протокола включают получение микроскопических изображений фитопланктона и преобразование их в векторную графику. Сделать изображения фитопланктона, не заметные невооруженным глазом, достаточно большими, чтобы их можно было разглядеть без лупы на фреске, помогает ожи.......

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