Name: Creating Phytoplankton Panels from Biomass and Temperature Data
Uploaded: 2023-07-28T13:40:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Creating Phytoplankton Panels from Biomass and Temperature Data at JoVE.com

creating phytoplankton panels from biomass and temperature data

Onderzoek naar langetermijnverschuivingen in fytoplankton door conversie van microscopische beelden

Phytoplankton are primary producers representing the base of the food web across aquatic ecosystems1,2. While phytoplankton monitoring programs are key to identifying current and future changes in marine ecosystems, their support is declining over time 3. Due to their relatively short generation times and limited mobility, phytoplankton are particularly responsive to climate change, which makes them an important tool in time series monitoring. Phytoplankton time series are also important for informing ecosystem-based management of resource availability&#160;and providing context for episodic events, such as marine heatwaves4. Short-term time series, on the matter of years, give insights into phytoplankton community succession and seasonal dynamics (e.g., ref.5,6), whereas long-term time series, such as the Bermuda Atlantic Time Series (BATS) and Hawaii Ocean Times Series (HOTS) Programs, span&#160;more than two decades and enable the detection of long-term trends7,8. Such studies illustrate the benefit and importance of a highly resolved phytoplankton record for a complete understanding of long-term ecosystem change in dynamic marine environments. Further, visualizing and communicating these changes in phytoplankton, which cannot be seen by the naked eye, are more difficult to comprehend than for organisms that are large and readily visible, like fish and whales. Computer visualizations offer a technique to explore complex data sets9 and improved illustrative graphics are becoming readily available (e.g., Integration and Application Network, University of Maryland Center for Environmental Science). However, most studies in phytoplankton ecology, including many referenced here, still only present results as data graphs reducing their accessibility to general audiences. Given that phytoplankton represent the base of the food web in most marine systems, communicating their importance to the nearly 2.4 billion people who live within the coastal ocean is critical10. Here, we developed a protocol with the goal of visualizing the diversity and magnitude of phytoplankton, as collected by a phytoplankton monitoring program.
The Narragansett Bay Plankton Time Series (NBPTS) provides a long-term 60+ year (1959-Present) perspective on the effects of global change within a climate context on phytoplankton abundance, seasonality, and phenology (life history). Narragansett Bay (NBay) is a coastal estuary connected to the broader systems of the U.S. Northeast Shelf and Northwest Atlantic whose production has important implications for fisheries and human use along the coastal U.S.A.11. NBay is considered a highly seasonal system experiencing long-term (1950-2015) warming waters in the region as well as shifts in nutrients and an increase in water clarity12,13. In addition, a decline in phytoplankton biomass has occurred in upper NBay related to anthropogenic decreases in dissolved inorganic nitrogen, which is partially attributed to upgrades in wastewater treatment plants12. Shifts in phytoplankton taxa, particularly harmful algal blooms (HABs), are also occurring in NBay. Pseudo-nitzschia spp., which produces pervasive toxic blooms in upwelling regions along the U.S. west coast, led to notable shellfish closures for the first time in NBay&#39;s history&#160;in 2016 and 201714,15,16. Communicating these changes to diverse audiences is important for increasing science literacy and for promoting continued support of phytoplankton monitoring studies.
The goal of this project was to utilize microscopic images of phytoplankton from NBay, as well as data synthesized from NBPTS, to visualize the literal shifts in phytoplankton taxa and biomass that are occurring in NBay to communicate and enhance the importance of phytoplankton to general audiences. NBPTS provides 60+ years of publicly available weekly phytoplankton counts and biomass to leverage data from (https://web.uri.edu/gso/research/plankton/). The final product was a large mural of plankton patterns representative of the time series data (e.g., phytoplankton biomass and taxa, temperature) within the art piece itself. This approach represents a visualization method that can be utilized for many other plankton time series throughout the world and can be adapted for monitoring programs with short-term, seasonal data as well. The benefits of implementing this protocol include increasing efforts in data visualization, science communication, education, and engagement with local communities.

Auteur in de schijnwerpers: onthulling van de reactie van plankton op klimaatverandering door middel van tijdreeksgegevens en artistieke expressie 

Oceanografische gegevens visualiseren om langetermijnveranderingen in fytoplankton weer te geven

I am a plankton ecologist focused on characterizing the effects of rapid climate change on phytoplankton and zooplankton ecology and physiology. Plankton ecology requires both a mix of traditional and modern approaches. More recently, plankton imaging technology, in addition to microscopy, is being used to quantify and measure plankton.This technology decreases the time it takes to manually count plankton by utilizing artificial intelligence to count and classify plankton for us. This research visualizes one of the longest plankton time series in the world. These data sets are critical for providing context to understanding shifts in plankton communities and food webs in regions affected by rapid climate change.My research has helped to visualize the mechanisms underpinning those shifts. Given the microscopic nature of plankton, it can be difficult, particularly for scientists to visualize in communicate how plankton communities are changing over time. My protocol aims to provide a clear method for visualizing shifts in plankton communities, leveraging scientific data within an artistic framework.This protocol will hopefully encourage the other scientists to think more creatively about how they visualize and present their data, particularly to non-sized audience. There is open gap between lab result and how they are interpreted and present in society. So, I hope this protocol will help reach this gap.My lab will continue to leverage plankton time series data sets to identify the environmental factors affecting long-term changes in plankton communities, as well as conduct physiological experiments in the lab to understand the physiologic mechanisms underpinning these community ships in the northeast United States and beyond.

Watch this Scientific Journal Video about Creating Phytoplankton Panels from Biomass and Temperature Data at JoVE.com

Creating Phytoplankton Panels from Biomass and Temperature Data  

Fytoplanktonpanelen maken op basis van biomassa- en temperatuurgegevens

Begin met het openen van een JPEG- of PNG-figuur van chlorofyl, een decadale biomassa, in de Illustrator-werkruimte. vectoriseer vervolgens elk van de drie chlorofylcycli een seizoenscyclus door de achtergrond te verwijderen en de afbeelding op te slaan als een EPS-bestand. Maak vervolgens een nieuw tekengebied in een nieuwe Illustrator-werkruimte door op het gereedschap Vierkant tekengebied in de werkbalk te klikken en het te slepen.Pas de grootte aan door op eigenschappen te klikken en te transformeren om drie identieke tekenborden van dezelfde grootte te maken. Sleep de chlorofyl en EPS-bestanden naar de drie tekenborden. Ga naar eigenschappen en insluiten om het toe te voegen aan het nieuwe tekengebied.Maak een nieuwe laag door het plaknotitiepictogram te selecteren. Maak vervolgens een rechthoek binnen de nieuwe laag met het rechthoekgereedschap van de werkbalk. Vul de rechthoek met een lichtblauw verloop met behulp van het verloopgereedschap op de werkbalk.Gebruik het lijnsegmentgereedschap op de werkbalk om een vak te maken dat aan de trendlijn is gekoppeld. Maak de lijn recht en uitgelijnd door de Shift-knop ingedrukt te houden, druk vervolgens op de Ctrl-toets en selecteer alle componenten, inclusief de lijnen en trendlijn, binnen de laag. Selecteer vervolgens object, gevolgd door pad en samenvoegen.Herhaal het maken van een rechthoek en vul deze met een blauw naar rood kleurverloop om de opwarmende watertemperatuur over de drie decadale panelen weer te geven. Maak een derde rechthoek van gelijke grootte en vul deze met het fytoplankton-staalpatroon dat overeenkomt met dat decennium. Plaats de gegroepeerde lijnstukken binnen de laag met rechthoeken.Selecteer vervolgens de twee kleinere rechthoeken en de gegroepeerde lijnsegmenten. Selecteer object, vervolgens knipmasker, gevolgd door maken. Hiermee wordt de bovenste vulling van de vorm verwijderd.Herhaal het maken van een rechthoek en vul deze met een rood naar blauw kleurverloop om een opwarmende watertemperatuur over de drie decadale panelen weer te geven. Om afbeeldingen van microscopisch fytoplankton toe te voegen aan de fytoplanktonpatronen, selecteert u openen en klikt u op het afbeeldingsbestand om het in de Illustrator te openen. Maak vervolgens een cirkel met het ellipsgereedschap uit de werkbalk en leg deze over de fytoplanktonafbeelding.Houd de Shift-toets ingedrukt om zowel de vorm als de afbeelding te selecteren. Klik vervolgens in het menu op object, vervolgens op uitknipmasker, gevolgd door maken om de vorm met de afbeelding te vullen. Herhaal dit voor geselecteerde fytoplanktonafbeeldingen en verdeel over de drie decennia om eruit te zien als een vergrootglas dat inzoomt op het illustratieve fytoplankton.Gebruik nu het rechthoekgereedschap op de werkbalk om een tekstvak te maken op elk van de tekenborden van het decennium. Gebruik het tekstgereedschap om op informatie over elk decennium te klikken en deze te typen. Voeg tekst toe aan de bovenkant van elk decennium met de naam van het decennium en voeg de namen van de bijbehorende seizoenen toe aan de onderkant van elk van de drie panelen.Importeer het opgeslagen Illustrator-bestand en selecteer om alleen de drie voltooide decennia te importeren. Alles selecteren en exporteren als PDF-bestand. Print de panelen op zwaar materiepapier en installeer ze met hangend materiaal.Visualisatie van fytoplanktongegevens toonde een afname van de fytoplanktonbiomassa van de jaren 1970 tot 1990 tot 2010. Alle decennia vertoonden een bimodale piek in chlorofyl, een concentratie waarbij de eerste piek in de winter plaatsvond en de tweede in de zomer. Ook namen de soorten Thalassiosira en Skeletonema toe van de jaren 1970 tot 1990.Andere taxa, zoals Eucampia, oscilleerden in overvloed, zoals blijkt uit de toegenomen aanwezigheid van meer Eucampia zodiacus-afbeeldingen in de jaren 2010 in vergelijking met de jaren 1970 en 1990.

Research

JoVE Journal

Environment

Creating Phytoplankton Panels from Biomass and Temperature Data

Visualizing Oceanographic Data to Depict Long-term Changes in Phytoplankton

Oceanographic time series provide&#160;an important perspective on environmental processes in ecosystems. The Narragansett Bay Long-Term Plankton Time ...