IX Сабининские чтения - 2022


Стратегия развития современной альгологии

Архив опубликованных фотографий диатомовых микроводорослей 

An archive of the published photographs of diatom(s) microalgae

 

Лях А.М.

Anton M. Lyakh

 

Федеральный исследовательский центр «Институт биологии южных морей
имени А.О.Ковалевского РАН» (Севастополь, Россия)

 

УДК 582.26: 57.087.3+004.65:004.04

 

В работе описана информационная система, предназначенной для дистанционной работы с цифровыми изображениями диатомовых микроводорослей. В качестве данных использованы фотографии диатомовых, опубликованные в научных статьях. Гидробиологи в процессе таксономической идентификации часто обращаются к подобным публикациям для сравнения исследуемого организма с характерными представителями рода или вида. Созданная  информационная система «Архип» (3d-microalgae.org/arxip) позволяет проиндексировать и объединить сведения об опубликованных фотографиях в единой базе данных, что поможет ускорить определение видовой принадлежности микроводорослей.

Ключевые слова: микроводоросли; определение видов; сравнение фотографий; таксономическая информационная система; биологическая база данных

 

Научная публикация является ценным источником разнообразных данных, поэтому научных работников просят публиковать не только результаты, но и необработанные «сырые» данные (Costello, 2009]. Однако авторы публикаций зачастую не до конца раскрывают и понимают сущность опубликованной информации (Durkin et al., 2020). Так, авторы многочисленных атласов диатомовых микроводорослей обычно сосредоточены на описании видимых морфологических структур (см., например, Куликовский и др., 2016; Чудаев, Гололобова, 2016). При этом они не рассматривают ни морфометрические показатели клеточных оболочек, таких, как объемы, площадь поверхности (Брянцева и др., 2005; Лях, Брянцева, 2014), относительные и абсолютные площади перфораций стенок оболочек (Лях, 2019; Lyakh et al., 2019), ни функциональную морфологию кремниевых структур (Bukhtiyarova, 2009), ни биофизические аспекты функционирования элементов панциря диатомовых (Bukhtiyarova, Lyakh, 2014). Однако любой опубликованный материал пополняет глобальное виртуальное хранилище научных данных, которым могут пользоваться другие ученые.

Для биологов, занимающихся биоразнообразием, экологией и систематикой организмов, среди опубликованных данных особенно ценны изображения живых существ (Cromey, 2013). Это неисчерпаемый источник информации о биосфере, особенно о тех ее обитателях, которых сложно или невозможно увидеть обычным способом. Только фотографии знакомят исследователя с редкими и скрытными животными, глубоководными обитателями морей и океанов, с микроскопическими организмами.

К сожалению, в настоящее время нет общедоступной информационной системы (ИС) для полноценной работы с опубликованными изображениями микроводорослей. Поэтому исследователи самостоятельно и разобщенно формируют архивы публикаций с фотографиями необходимых таксонов, которые используют для научной работы (Афанасьев и др., 2020; Лях, 2021). Тогда как единый систематизированный архив сведений об опубликованных фотографиях существенно поможет в решении разнообразных задач.

Цель статьи: описать особенности созданной нами информационной системы «Архип», предназначенной для дистанционной работы с изображениями живых организмов.

 

Особенность опубликованных изображений организмов

Текущая версия ИС ориентирована на работу с опубликованными фотографиями, которые являются частью научной публикации. Особенность таких изображений заключается в том, что они содержат уже идентифицированный организм, обнаруженный на некоторой территории в указанное время. Другими словами, каждой такой фотографии сопоставлен кортеж (таксон, территория, время), который описывает базовую единицу данных о биоразнообразии живых существ (Лях, 2020).

Так как сведения, приведенные в публикациях, рецензенты предварительно подвергают критическому анализу, то опубликованные изображения организмов являются достаточно верифицированными источниками таксономических данных. Поэтому использование таких изображений в качестве надежного образца для идентификации других организмов обеспечено репутациями авторов, рецензентов и главного редактора научного издания. Это явилось основной причиной для формирования архива опубликованных фотографий.

 

Принципы функционирования информационной системы

В основу функционирования модулей ИС положены разработки авторов (Лях, Лелеков, 2018; Лях, 2020; Лях, 2021; Лях, Агаркова-Лях, 2021).

База даны системы содержит только сведения, добавленные пользователями с правами администратора. Система не занимается автоматической индексацией имеющейся библиографической информации и не умеет автоматически выделять нужные сведения из электронных публикаций. Поэтому перечень публикаций и таксономических имен, предоставляемый системой, заведомо неполон и является всего лишь небольшим срезом общего глобального массива данных.

Система состоит из трех виртуальных разделов: со сведениями о публикациях, таксонах и изображениях. Каждый раздел состоит из каталога соответствующих элементов и динамически генерируемых страниц с описанием каждого элемента. Все разделы взаимосвязаны и замкнуты друг на друга. Поэтому на страницах любого раздела всегда будет часть информации из других разделов, которая может быть организована несколько иным способом, подчеркивающим назначение раздела.

 

Разделы информационной системы

  • Раздел с информацией о публикациях перечисляет фотографии, опубликованные в конкретной статье.

Каталог раздела состоит из библиографических описаний публикаций и примечаний, в которых указано количество фотографий, извлеченных из публикации, и число изображенных видовых таксонов.

Страница раздела содержит данные, извлеченные из публикации. Она включает уменьшенные копии фотографий микроводорослей и список изображенных на них видов. Для удобства восприятия иллюстраций каждый вид соотнесен с определенным цветом, и над фотографиями, где изображены экземпляры этого вида (серией фотографий), проведена полоса данного цвета. Такой прием позволяет быстро дифференцировать серии видовых фотографии.

Также на странице приведены ссылки на публикации, содержащие фотографии видов тех же родов, к которым относятся виды, показанные на странице. Ссылки позволяют быстро переходить на страницы публикаций с фотографиями родственных видов.

  • Раздел с информацией о таксонах показывает фотографии экземпляров конкретного вида или рода.

Каталог раздела состоит из секций, которые соответствуют родам микроводорослей. Каждая секция состоит из карточек с краткими сведениями о видах рода. Она включает видовое название, которое привели авторы статьи, данные о числе фотографий этого вида и количестве статей, где эти фотографии опубликованы.

Страницы с информацией о роде и виде несколько отличаются друг от друга. Так страница о роде включает фотографии всех видов этого рода. Фотографии разделены на группы так, что каждая группа соответствует отдельному виду. Внутри видовой группы фотографии разделены на серии, где каждая серия соответствует фотографиям из одной публикации. Каждая серия фотографий помечена уникальным цветом, что помогает понять из какой публикации извлечена фотография. На этой же странице перечислены все виды рода и дан список публикаций, где встречаются фотографии видов этого рода.

Страница с данными о виде устроена аналогичным образом. Отличие в том, что она содержит фотографии только одного вида и список только тех публикаций, где опубликованы эти фотографии.

  • Раздел с фотографиями предоставляет доступ к оригиналам фотографий.

Каталог раздела показывает уменьшенные копии всех имеющихся фотографий. Интерфейс позволяет отсортировать фотографии по дате добавления в базу данных, сгруппировать по названиям родов и видов или названиям публикаций, либо расположить в случайном порядке, что позволяет по-новому взглянуть на изображения. Также меню раздела позволяет выбрать фотографии, выполненные только при помощи светового или электронного микроскопа.

В целом, все фотографии, перечисленные на страницах разделов о публикациях и таксонах, представляют собой выборку из общего каталога фотографий. Эта выборка определяет подмножество фотографий, оригиналы которых может просмотреть посетитель. Отсюда следует, что посетитель, который перешел в раздел с фотографиями со страниц с описанием публикации, вида или рода, увидит только оригиналы фотографий из этой публикации или с изображениями представителей только данного вида и рода. Иными словами, содержимое страницы, с которой посетитель попадает в раздел, определяет состав подмножества оригиналов фотографий.

На момент написания статьи функция просмотра оригиналов изображений недоступна. В дальнейшем каждая страница раздела будет содержать фотографию в оригинальном размере; название изображенного вида, как оно дано в публикации, и соответствующее валидное видовое название, если оно отличается от опубликованного; ссылку на публикацию и номер фотографии в этой публикации; тип микроскопа, использованного для съемки и прочую информацию.

Вместо одного изображения, можно хранить группу фотографий (плату). Однако, все организмы, изображенные на плате, должны относиться к одному виду.

 

Доступ к информационной системе

Информационная система представляет собой веб-приложение, расположенное по адресу: 3d-microalgae.org/miarx. Для работы с ИС посетителю необходимо зарегистрироваться. Во время регистрации посетитель должен подтвердить, что он обязуется использовать сохраненные фотографии только в научных, учебных или личных целях. Только в этом случае ему будет предоставлен доступ к архивным материалам (см. статьи 1273 и 1274 Гражданского кодекса РФ (Гражданский кодекс, 2021)). Зарегистрированный посетитель может просматривать сведения о публикациях и названиях таксонов и связанные с ними копии фотографий.

 

Организация дистанционного взаимодействия

Каждый элемент базы данных – публикация, таксон, фотография – имеет уникальный идентификатор. Это позволяет сформировать ссылку на любой элемент и отправить ее коллегам. При этом, для просмотра присланной информации, исследователь должен зарегистрироваться.

Следует помнить, что в текущей версии ИС есть только ссылки на отдельные фотографии, и ссылки на серию фотографий, представленных в публикации либо иллюстрирующих экземпляры заданного вида или рода. Поэтому для ссылки на произвольную серию фотографий необходимо сослаться на каждую фотографию по отдельности. Любую другую сопутствующую информацию следует указать в письме.

 

Заключение

Представленная в работе ИС ориентирована на работу с фотографиями диатомовых микроводорослей (отдел Bacillariophyceae). В первую очередь это вызвано научным интересом автора именно к этой группе микроорганизмов. Помимо этого, диатомовые являются объемным таксоном, состоящим из десятков тысяч видов, который ежегодно пополняется новыми видами. Диатомологи часто обращаются к опубликованным изображениям диатомовых для сравнения исследуемых организмов с характерными представителями рода или вида. Однако регулярно работать с массой изображений, разбросанной по многочисленным источникам, крайне неудобно. Поэтому информационная система со структурированными данными об опубликованных фотографиях не только поможет ускорить определение видовой принадлежности микроводорослей, но и позволит использовать большой массив иллюстраций для анализа и синтеза разнообразных результатов.

В целом, разработанная структура базы данных и модули информационной системы универсальны и могут быть использованы для обеспечения дистанционной работы с фотографиями организмов любых таксономических и экологических групп.

 

Дальнейшие планы

Мы рассматриваем возможность позволить посетителям формировать собственные списки публикаций и таксонов и загружать оригиналы фотографий на сервер. Также мы собираемся дополнить ИС новыми модулями. Один из них будет посвящен географическим локациям: он будет предоставлять информацию о том, где и когда найдены микроводоросли, фотографии которых представлены в публикациях. Другой модуль позволит сохранять разнообразные данные, связанные с изображениями микроводорослей, в частности, морфометрическими характеристики панцирей диатомовых. Прочие функции системы будут описаны по мере их реализации.

 

Работа выполнена в рамках государственного задания ФИЦ ИнБЮМ «Закономерности формирования и антропогенная трансформация биоразнообразия и биоресурсов Азово-Черноморского бассейна и других районов Мирового океана» (гос. регистрационный № 121030100028-0).

Благодарности. Автор благодарит руководителя отдела Экологической паразитологии ФИЦ ИнБЮМ Евгению Дмитриеву за предоставленную возможность выполнять указанную работу.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов, требующего раскрытия в данном сообщении.

 

 

Список литературы

  1. Афанасьев Д.Ф., Бондарев С.В., Хренкин Д.В., Живоглядова Л.А. Опыт организации дистанционного взаимодействия специалистов гидробиологического профиля и создания базы данных цифровых снимков планктона и бентоса // Водные биоресурсы и среда обитания. 2020. Т.3, № 1. С. 121–124.
  2. Брянцева Ю.В., Лях А.М., Сергеева А.В.Расчет объемов и площадей поверхности одноклеточных водорослей Черного моря. – Севастополь, 2005. – 25 с. (Препр. / НАН Украины. Институт биологии южных морей).
  3. Гражданский кодекс Российской Федерации. Части первая, вторая, третья и четвертая. – М.: Проспект, 2020. – 726 с.
  4. Куликовский М.С., Глущенко А.М., Генкал С.И., Кузнецова И.В. Определитель диатомовых водорослей России. – Ярославль: Филигрань, 2016. – 804 с.
  5. Лях А.М. База данных библиотеки цифровых изображений живых организмов // Электронные информационные системы. 2021. №3 (30). С. 33–42.
  6. Лях А.М. Минимальная структура базы для хранения данных о биологическом разнообразии организмов // Труды СПИИРАН. 2020. Т.19, №4. С. 855–879. DOI: https://doi.org/10.15622/sp.2020.19.4.6
  7. Лях А.М. Перфорированность панцирей планктонных диатомовых водорослей Pseudosolenia calcar-avis и Proboscia alata (Bacillariophyceae) // Экология и строительство. 2019. №2. С. 19–26. DOI: https://doi.org/10.35688/2413-8452-2019-02-003
  8. Лях А.М., Агаркова-Лях И.В. Реляционная модель базы для хранения эколого-биологических экспедиционных данных // Системы контроля окружающей среды. 2021. №3 (45). С. 98–106. DOI: https://doi.org/10.33075/2220-5861-2021-3-98-106
  9. Лях А.М., Брянцева Ю.В.Сезонный полиморфизм черноморских динофитовых водорослей рода Ceratium: C. furca, C. fusus, C. tripos (Dinophyceae) // Современная фитоморфология. 2014. № 5. C. 209–214. DOI: https://doi.org/10.5281/zenodo.161026
  10. Лях А.М., Лелеков С.Г. Модульная структура таксономической базы данных // Электронные информационные системы. 2018. № 2 (17). С. 59–70.
  11. Чудаев Д.А., Гололобова М.А. Диатомовые водоросли озера Глубокое (Московская область). – М.: Товарищество научных изданий КМК, 2016. – 447 с.
  12. Bukhtiyarova L.M. Frustule function and functional morphology of Bacillariophyta // Algologia. 2009. V.19, №3. P. 321–331.
  13. Bukhtiyarova L.M., Lyakh A.M. Functional morphology of the horseshoe spot in the frustule of Planothidium species (Bacilariophyta) // Ukrainian Botanical Journal. 2014. V.71, №2. P. 223–227.
  14. Costello M. Motivating online publication of data // BioScience. 2009. V.59, №5. DOI: https://doi.org/10.1525/bio.2009.59.5.9
  15. Cromey D.W. Digital images are data: and should be treated as such // Methods Mol. Biol. 2013. V.931. P. 1–27. DOI: https://doi.org/10.1007/978-1-62703-056-4_1
  16. Durkin L., Jansson T., Sanchez M., Khomich M., Ryberg M., Kristiansson E., Nilsson R.H. When mycologists describe new species, not all relevant information is provided (clearly enough) // MycoKeys. 2020. 72. P. 109–128. DOI: https://doi.org/10.3897/mycokeys.72.56691
  17. Lyakh A.M., Bedoshvili Ye.D., Shikhat O.V. New method for estimation of the relative area of perforations on valves of centric diatoms using SEM images on the example of Minidiscus vodyanitskiyi Lyakh et Bedoshvili // Ecologica Montenegrina. 2019. V. 21. P. 46–52. DOI: https://doi.org/10.37828/em.2019.21.5

Поступила в редакцию 19.02.2022

 

Об авторах

Лях Антон Михайлович – Anton M. Lyakh 

кандидат биологических наук
старший научный сотрудник, ФИЦ «Институт биологии южных морей имени А.О.Ковалевского РАН» - ФИЦ ИнБЮМ РАН, Севастополь, Россия (FIC “Kovalevsky Institute of Marine Biological Research RAS”, Sevastopol, Russia)

me@antonlyakh.ru

Корреспондентский адрес: Россия, 299053, г. Севастополь, пр-т Нахимова, 2, ИнБЮМ; тел. (8692)-55-07-95.

 

При перепечатке ссылка на сайт обязательна

 

 

An archive of the published photographs of diatom(s) microalgae

Anton M. Lyakh

Kovalevsky Institute of Marine Biological Research RAS (Sevastopol, Russia)

 

An information system designed for the remote work with digital images of diatom microalgae is described in the paper. Photographs of diatoms published in scientific articles were used as data. Hydrobiologists, during the taxonomic identification, often refer to such publications to compare the studied organism with the typical representatives of genera and species. The created information system “Архип” (3d-microalgae.org/arxip) allows to index and consolidate the information about the published photos in a single database, which will help to speed up the identification of microalgae species.

Key words: microalgae; species identification; photo comparison; taxonomic information system; biological database

 

When reprinting a link to the site is required

 

К другим статьям Международной конференции 
«Экологическая физиология водных фототрофов: 
распространение, запасы, химический состав и использование».
IX Сабининские чтения - 2022

 

 

На ГЛАВНУЮ

Карта сайта

 

К разделу ОБЗОРЫ, СТАТЬИ И КРАТКИЕ СООБЩЕНИЯ








ГЛАВНАЯ

НОВОСТИ

О ЖУРНАЛЕ

АВТОРАМ

27 номеров журнала

ENGLISH SUMMARY

ОБЗОРЫ И СТАТЬИ

ТЕМАТИЧЕСКИЕ РАЗДЕЛЫ

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ
МАТЕРИАЛЫ


АКВАРИАЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ
И  ИХ  СОДЕРЖАНИЕ


КОНФЕРЕНЦИИ

АЛЬГОЛОГИЧЕСКИЙ СЕМИНАР

СТУДЕНЧЕСКИЕ РАБОТЫ

АВТОРЕФЕРАТЫ

РЕЦЕНЗИИ


ПРИЛОЖЕНИЕ к журналу:


ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

ОПРЕДЕЛИТЕЛИ И МОНОГРАФИИ

ОТЕЧЕСТВЕННАЯ АЛЬГОЛОГИЯ
СЕГОДНЯ


ИСТОРИЯ АЛЬГОЛОГИИ

КЛАССИКА
ОТЕЧЕСТВЕННОЙ АЛЬГОЛОГИИ


ПУБЛИКАЦИИ ПРОШЛЫХ ЛЕТ

ВЕДУЩИЕ АЛЬГОЛОГИЧЕСКИЕ
ЦЕНТРЫ


СЕКЦИЯ  АЛЬГОЛОГИИ  МОИП

НАУЧНО-ПОПУЛЯРНЫЙ РАЗДЕЛ

СЛОВАРИ И ТЕРМИНЫ



НАШИ ПАРТНЕРЫ


ПРЕМИИ

КОНТАКТЫ



Карта сайта






Рассылки Subscribe.Ru
Журнал "Вопросы современной альгологии"
Подписаться письмом


Облако тегов:
микроводоросли    макроводоросли    пресноводные    морские    симбиотические_водоросли    почвенные    Desmidiales(отд.Сharophyta)    Chlorophyta    Rhodophyta    Conjugatophyceae(Zygnematophyceae)    Phaeophyceae    Chrysophyceae    Диатомеи     Dinophyta    Prymnesiophyta_(Haptophyta)    Cyanophyta    Charophyceae    бентос    планктон    перифитон    кокколитофориды    Экология    Систематика    Флора_и_География    Культивирование    методы_микроскопии    Химический_состав    Минеральное_питание    Ультраструктура    Загрязнение    Биоиндикация    Размножение    Морфогенез    Морфология_и_Морфометрия    Физиология    Морские_травы    Использование    ОПРЕДЕЛИТЕЛИ    Фотосинтез    Фитоценология    Антарктида    Японское_море    Черное_море    Белое_море    Баренцево_море    Карское_море    Дальний_Восток    Азовское_море    Каспийское_море    Чукотское_море    КОНФЕРЕНЦИИ    ПЕРСОНАЛИИ    Bacillariophyceae    ИСТОРИЯ    РЕЦЕНЗИЯ    Биотехнология    Динамические_модели    Экстремальные_экосистемы    Ископаемые_водоросли    Сезонные_изменения    Биоразнообразие    Аральское_море    первичная_продукция    Байкал    молекулярно-генетический_анализ    мониторинг    Хлорофилл_a    гипергалинные_водоемы    сообщества_макрофитов    эвтрофикация    

КОНТАКТЫ

Email: info@algology.ru

Изготовление интернет сайта
5Dmedia

ЛИЦЕНЗИЯ

Эл N ФС 77-22222 от 01 ноября 2005г.

ISSN 2311-0147