использование информационных технологий в изучении микрофауны (стр. 1 из 3)

биоценоз - сообщество живых организмов (животных, растений, микроорганизмов), совместно проживающих в одном биотопе (в одинаковых условиях окружающей среды).

РЕФЕРАТ

Использование информационных технологий в изучении микрофауны

Введение

На современном этапе своего развития биологическая наука перешла от простого описания живого мира к выяснению взаимосвязей между различными организмами и между организмами и окружающей средой, а также к осветлению процессов, лежащих у самых основ жизни – процессов на молекулярном и клеточном уровнях. Однако в общей картине биоразнообразия живой природы до сих пор остаются «белые пятна». Таковыми являются некоторые группы живых организмов, размеры которых не позволяют человеку замечать их в своей повседневной жизни, и которые, тем не менее, в огромном количестве населяют различные местообитания, будь то открытые водоемы, водная и прибрежная растительность, поверхность других растений и камней, почва, мхи и другие. Решение проблем биоразнообразия планеты требует полной инвентаризации и каталогизации всех представителей животного и растительного мира, в том числе и представителей микрофауны. К ним относятся различные простейшие (жгутиконосцы, инфузории и т.д.), мельчайшие ракообразные и черви, а также основной объект исследований магистерской работы – коловратки (тип Rotifera).

Такого рода исследования любопытны не только с точки зрения теоретической любознательности. Большинство сообществ микроорганизмов играют огромную экологическую роль в существовании многих биоценозов – например, бделлоидные коловратки являются важным звеном трофических цепей в биоценозах мхов. Кроме того, не следует забывать и о практической значимости подобных исследований – многие представители МФ культивируются для получения животного белка. Также мельчайшие беспозвоночные могут использоваться для очистки сточных вод. В некоторых странах уже ведутся исследования по разработке индикаторных схем с использованием представителей МФ (коловраток) для оценки трофического состояния водоемов.

Изучение МФ на первых этапах своего становления основывалась на простом исследовании мельчайших частиц воды, почвы и других субстратов, где могли встречаться животные микроскопических размеров, которые подвергались тщательному и длительному наблюдению. Со временем биологическая наука начала стремительно расширяться, что привело к появлению новых задач, вопросов и аспектов, решение которых стало невозможно без увеличения и усложнения информационно-технической базы.

В 21-ом веке естествоиспытатель должен понимать, что всякое исследование не может существовать без применения ИТ. Это утверждение в полной мере относится и к изучению микрофауны, тем более что такие исследования немыслимы без соответствующего материально-технического оснащения, что связано с некоторыми биологическими особенностями представителей МФ, о которых будет сказано ниже.

С другой стороны не только биолог, но и любой ученый вне зависимости от профиля своих исследований обязан владеть азами ИТ, например, универсальными текстовым, графическим и табличным редакторами. Любое исследование по своей сути невозможно без вычислений, анализа и различного рода интерпретации данных, поэтому человек науки в настоящее время прочно связан с ИТ.

Цель данного реферата – рассмотреть основные области применения ИТ в изучении МФ.

В соответствии с данной целью были поставлены следующие задачи:

1. Объяснить необходимость применения ИТ в изучении МФ.

2. Показать применение различных электронных программ при изучении МФ.

3. Сделать необходимые выводы о взаимосвязи современной биологической науки с ИТ.

Глава 1. Обзор литературы

Основными программами, которыми пользуются исследователи МФ, являются AxioVision и Adobe Photoshop.

1.1 AxioVision

AxioVision- это модульная система обработки и анализа изображений, используемая в современной микроскопии. Включает в себя основные функции для получения, обработки, архивации и документации изображений. Цифровая камера AxioCam фирмы “Карл Цейсс” разработана в контакте со специалистами по микроскопам для микроскопистов. Она создает не только четкое изображение естественных цветов во всех форматах, но, кроме того, оптимально подходит к микроскопу и приспособлена для использования с программным обеспечением. Цифровая техника обеспечивает самые эффективные процессы работы, от получения изображения и его обработки до архивирования, что позволяет исследователю работать еще более эффективно.

AxioCam обеспечивает высочайшее качество изображения во всех областях – от биологии и биомедицины до анализа материалов и оценки качества поверхности. При этом камера полностью подстраивается под требования исследования. Можно выбирать уровень разрешения до 3900х3090 точек в изображении. AxioCam отлично зарекомендовала себя при использовании ее во всех методах контрастирования, применяемых в световых микроскопах. Благодаря интегрированному охлаждению и высокой светочувствительности, камеру с базовым разрешением 1300х1030 точек в изображении можно с успехом применять для флуоресцентной микроскопии.

Камера AxioCam сопрягается со всеми микроскопическими системами Цейсс и обеспечивает максимальное качество результатов. При использовании камеры с моторизованными микроскопами можно автоматизировать многие процессы. Это особенно хорошо проявляется, например, при создании сложного изображения в флуоресцентной микроскопии. При многоцветной флуоресценции и снимках Time Lapse повреждение препарата минимально. Благодаря биннингу можно до минимума сократить время освещения. Кроме того, используемая с AxioCam программа обработки изображения AxioVision дает возможность не только более удобной работы с камерой, но и проводить операции обработки, анализа и архивации изображения.

Исследователь может выбрать реальное разрешение (т.е. без метода интерполяции и удвоения пикселей) в диапазоне от 1300х1030 до 3900х3090 точек в изображении в естественных цветах, для наиболее удобной работы. Камера выдает в виде цифровой информации, точно то, что исследователь видит через микроскоп.

Цветной CCD-датчик AxioCam создает снимки, с точной передачей цвета. Без искажения цвета могут воспроизводиться даже мельчайшие структуры. Это достигается благодаря методу Color-Co-Site-Sampling. В этом методе получают обязательную (т.е. не созданную математической интерполяцией цвета) цветовую информацию, иными словами красная, зеленая и синяя составляющие воспроизводятся точно на том месте, где они находятся в реальном препарате.

Камера передает на монитор изображение, которое появляется в виде цветного изображения Liveb Online, примерно 20 картинок в секунду. Цветное изображение дает возможность непосредственно контролировать модуляцию в каждом цветном канале и существенно упрощает фокусировку и выбор фрагментов изображения.

AxioCam имеет очень маленькие размеры и работает без внешнего контрольного бокса. Нет механических затворов, револьверных головок со светофильтрами или вентиляторов, так что на качество изображения не влияют вибрации. Длинные, безотказные лучевые волноводы соединяют камеру с компьютером. Даже при слабой интенсивности света AxioCam выполняет сложные задачи. Камера с термоэлектрическим охлаждением интегрирует до 40 секунд. Поэтому при исследовании очень слабо освещенных препаратов, например, светящихся, флюоресцирующих меток, и связанное с этим большое время интеграции не влияет на высокое качество изображения, в том числе и флуоресцентное.

Высокая динамика - 14 бит в каждом цветном канале – позволяет камере запомнить и обработать снимки максимального качества изображения и максимального соответствия естественному цвету. имеет цифровую систему обработки изображения, которая содержит программное обеспечение AxioVision.

1.2 Adobe Photoshop

Графическая программа Adobe Photoshop 5.0 представляет собой специализированное инструментальное средство, предназначенное для обработки растровых изображений.

По своим функциональным и эксплуатационным возможностям Adobe Photoshop 5.0 является самой совершенной среди аналогичных программ обработки растровой графики и пользуется заслуженным успехом в среде компьютерных дизайнеров.

Среди достоинств этой программы можно выделить следующие:

· высокое качество обработки графических изображений;

· удобство и простота в эксплуатации;

· богатые возможности, позволяющие выполнять любые мыслимые операции по созданию и обработке изображений;