использование информационных технологий в изучении микрофауны (стр. 2 из 3)
· широкие возможности по автоматизации обработки растровых изображений, базирующиеся на использовании сценариев;
· современный механизм работы с цветовыми профилями, допускающий их внедрение в файлы изображений с целью автоматической коррекции цветовых параметров при выводе на печать для разных устройств;
· обширный набор команд фильтрации, с помощью которых можно создавать самые разнообразные художественные эффекты.
Программа Adobe Photoshop(АР) - один из многочисленных пакетов для обработки, изменения, сохранения графических объектов. (АР) позволяет работать с палитрой, калибровать, сканировать, импортировать и экспортировать, выделять области, контуры рисовать/редактировать,выбирать цвета, слои,каналы и маски, фильтры, размер изображения и его разрешение,цветокоррекция, преобразовать изображения, цветоделение, печать изображения.
Ниже мы рассмотрим как конкретно можно применять данные программы в изучении МФ.
Глава 2. Методика исследований
В этой главе будет детально рассмотрено применение ИТ (а именно вышеупомянутых программ) в предполагаемой магистерской работе по изучению микрофауны коловраток в биоценозе мхов.
Применение ИТ в изучении МФ можно представить в виде нескольких этапов, в зависимости от того, на какой конкретной стадии находится исследование той или иной особи или сообщества.
2.1 Использование программного обеспечения AxioVision для съемки внешнего вида микроскопических животных с целью визуализации образцов и их первичного поверхностного анализа.
Изучение микроскопических животных иногда бывает достаточно трудоемким и занимает огромное время. Это связано с некоторыми биологическими особенностями представителей МФ. Рассмотрим эти особенности на примере коловраток – микроскопических червеобразных ложносегментированных беспозвоночных.
Во-первых, морфологические и анатомические структуры, являющиеся важными диагностическими признаками таксонов, этих животных ничтожно малы, и их бывает сложно идентифицировать даже при увеличении 25 / х 0.5. Принимая во внимание постоянное движение коловраток, зрительное непостоянство формы тела, мы имеем дело с очень сложным объектом для исследований. Практически простое наблюдение за микроскопическими животными в капле воды под увеличением не даст никаких результатов идентификации за исключением лишь идентификации только тех признаков, которые наиболее очевидны, но которые, к сожалению, могут свидетельствовать о принадлежности данной особи к старшим таксонам (к семейству и роду, но никак не к виду или подвиду). Так, такие признаки коловраток, как форма верхней губы, форма и структура мастакса (своеобразные челюсти), вид шпор и пальцев, соотношение и число ложных члеников разных частей тела у живой особи при ее движении практически не различимы.
Во-вторых, изготовление образцов фиксированных, а тем более умервщленных, животных также невозможно. Погибшие особи вне зависимости от способа фиксации непременно сворачиваются в так называемый «бочонок» («tun»), в состоянии которого животное вообще не подлежит изучению.
Единственным выходом из данного положения является способ фотографирования живых особей при большом увеличении. Такой метод визуализации внешнего вида особи связан, как отмечалось выше, с практической невозможностью изучать микроорганизмы в их постоянном движении в воде или по субстрату. Цифровая камера AxioCam, встроенная в микроскоп, а также программное обеспечение AxioVision позволяют производить быстрые и точные снимки высокого разрешения, на основании которых и можно проводить изучение представителей МФ.
Рис 1. Микроскопический снимок коловратки Adineta steineri, сделанный при помощи программы AxioVision.
Также важной особенностью программы AxioVision является возможность масштабирования изображения путем проставления в любой точке снимка размерной шкалы в микрометрах. Как известно, важным систематическим признаком многих видов является именно размеры некоторых частей тела, а также соотношение их. Очень часто как-либо произвести эти промеры на живой особи при непосредственном наблюдении практически невозможно.
Рис 2. Микроскопический снимок питающейся коловратки Macrotrachela timida, сделанный при помощи программы AxioVision.
В программном обеспечении AxioVision есть также возможность для видеозаписи, однако данные такого рода, к сожалению, представить где-либо затруднительно.
В принципе, какие-либо динамические показатели представителей МФ можно регистрировать и при помощи серии разовых фотоснимков, так как программное обеспечение AxioVision позволяет делать снимки достаточно быстро.
Рис 3. Регистрация передвижения коловратки Phillodinidae sp., сделанная при помощи программы AxioVision.
Данные предстваленные программой AxioVision имеют более высокую релевантность научного вклада, если речь идет о слабоизученной группе организмов (при документировании впервые зарегистрированных видов для какой-то области или страны, визуальное подтверждение имеет очень большой вес).
2.2 Использование программы Adobe Photoshop для редактирования графических данных.
При производстве микроскопических снимков все же не всегда удается создать идеальные условия для дальнейшего визуального анализа внешнего вида структурных анатомических и морфологических частей тела. Основными «помехами» являются попадающие в кадр частицы субстрата, другие особи, неподходящий фон и т.д.
Рис 4. Микроскопический снимок питающейся коловратки Phillodina sp., сделанный при помощи программы AxioVision. Данный снимок нуждается в графическом редактировании.
Все необходимые операции редактирования (удаление ненужных мешающих частиц на снимке, подрисовка некоторых деталей, изменение фона и контрастности, монтирование нескольких снимков в один и т.д.) производятся арии помощи графических редакторов, наиболее удобным из них является Adobe Photoshop.
2.3 Использование текстового и табличного редакторов пакета Microsoft Office для дальнейшей интерпретации данных и работы с ними.
Несмотря на то, что исследовательские работы по изучению биоразнообразия биоценозов в целом являются описательными, все же необходимо количественно и качественно обрабатывать данные, полученные в ходе этих исследований. Так как в качестве результатов мы получаем большие массивы данных, необходимо представлять информацию в виде таблиц. Microsoft Excel также обеспечивает построение различных типов диаграмм. Самыми необходимыми типами диаграмм являются гистограммы обычные и с накоплением, маркированный график, точечная диаграмма и круговая диаграмма. Все эти типы диаграмм позволяют визуально проиллюстрировать распределение данных по различным категориям.
Глава 3. Основные результаты
При изучении МФ одним из самых важных аспектов является визуализация исследуемых объектов. Из-за того, что не всегда удается детально рассмотреть объект изучения in vivo в связи с быстрым его перемещением, сложной структурой субстрата, отрицательным фототаксисом, микроскопическими размерами, различными техническими трудностями, часто приходится прибегать к применению различных ИТ. Эффективное применение этих технологий позволяет многократно облегчить и повысить продуктивность изучения многих биологических объектов.
Основным результатом данной работы является освоение практических методов применения различных ИТ в изучении разнообразных групп беспозвоночных животных микроскопических размеров. Можно сказать, что было найдено достаточное количество областей в микрозоологии, где использование ИТ не только многократно облегчает труд ученого, но и стало практически необходимым.
При помощи ИТ инвентаризация представителей многих биоценозов стала возможной, а вместе с ней и дополнения новых штрихов к общей картине видового разнообразия нашей планеты. Это имеет огромную научную ценность не только с точки зрения теоретической биологии, но также может нести и большой практический вклад в деятельность человека.
Заключение
Мы наглядно убедились, что ИТ находят большое применение в изучении представителей МФ. Эти животные считаются сложным предметом изучения, поэтому графическая визуализация, ее редактирование и обработка, анализ и сравнение полученных данных, просто необходимы на современном этапе развития зоологии микробеспозвоночных. В данном аспекте эта дисциплина коррелирует с другими отраслями биологии, так как вся наука о живом в настоящее время тесно связана с ИТ.
Дальнейшее развитие зоологии, а точнее того ее раздела, который касается изучения представителей МФ, возможно лишь при адекватном развитии тех ИТ, которые позволят нам плотнее соприкоснуться с микроскопическим миром, для его исследования в будущем.
В целом эта интеграция естественных и технических наук соответствует общей тенденции глобализации различных направлений научного познания мира.
Предметный указатель:
A
Adobe Photoshop 6, 9, 14, 15, 20, 26
AxioVision 6, 7, 8, 9, 11, 12, 13, 14, 15
Б
бделлоиды 5
биоценоз 3
В
визуализация 11, 12, 16, 17
И
информационные технологии 3, 6, 11, 16, 17, 18
К
коловратки 5, 12, 13, 14, 15
М
микробеспозвоночные 17, 22
микрозоология 17
микроорганизмы 12