Métodos de imageamento e análise do plâncton para monitoramento das variações temporais em multiplas escalas

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2023
Autor(a) principal: Matos, Thiago da Silva
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Tese
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Instituto de Estudos do Mar Almirante Paulo Moreira (IEAPM)
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Classificação semiautomática
Ecotaxa
Mudanças climáticas
Biotecnologia marinha
Link de acesso: https://www.repositorio.mar.mil.br/handle/ripcmb/846408
Resumo: Parte do planeta Terra é coberto por oceanos, com sua biodiversidade marinha composta principalmente por organismos planctônicos e sua grande relevância para a humanidade na produção de alimento e oxigênio. Estudar esses organismos a longo prazo permite entender alterações no ecossistema. Neste escopo, o presente trabalho teve os seguintes objetivos: desenvolver um protocolo de classificação e contagem automática de plâncton nos sistemas de imageamento Loki e FlowCam; desenvolver um novo índice de diversidade para trabalhar com as classes de imagens no website ECOTAXA; avaliar possíveis correlações entre variações temporais na estrutura da comunidade (betadiversidade-ECOTAXA); e aplicar os parâmetros de abundância e tamanho médio dos organismos como indicadores de mudanças nos ciclos naturais de variações temporais e sazonais das populações do holoplâncton. Para realização do estudo descrito no primeiro capítulo, as imagens foram obtidas no dia 27 de novembro de 2015, com o Lightframe On-Sight Keyspecies Investigation System (LOKI), e nos dois outros capítulos, foram obtidas imagens, em laboratório, de amostras coletadas semanalmente entre os anos de 1998 e 2015, na Ilha de Cabo Frio em Arraial do Cabo, RJ. No primeiro capítulo, um dos algoritmos testados para caracterização automática foi melhor, estatisticamente, pelo teste de dissimilaridade, com taxa de acerto de 96%. No segundo capítulo, os resultados mostraram uma variação na diversidade de classes de imagens ao longo do tempo, entre 0,38 e 2,04 (±0,28SD) bits.class-1. Também foi observado um aumento anual da temperatura acompanhado do aumento da diversidade. No terceiro capítulo, A mudança entre um regime dominante de diatomáceas para um dinoflagelado indica as respostas distintas que esses organismos têm a certas condições ambientais. As espécies de dinoflagelados, ao contrário das diatomáceas, são especialistas em ecossistemas com maiores taxas de salinidade e temperatura e baixas concentrações de nutrientes. Diferentemente dos grupos zooplanctônicos – copépodes e cladóceros – os dinoflagelados são considerados tipos oportunistas de fitoplâncton que apresentam tendências a mudanças abruptas em ecossistemas como o fenômeno da ressurgência.
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Neste escopo, o presente trabalho teve os seguintes objetivos: desenvolver um protocolo de classificação e contagem automática de plâncton nos sistemas de imageamento Loki e FlowCam; desenvolver um novo índice de diversidade para trabalhar com as classes de imagens no website ECOTAXA; avaliar possíveis correlações entre variações temporais na estrutura da comunidade (betadiversidade-ECOTAXA); e aplicar os parâmetros de abundância e tamanho médio dos organismos como indicadores de mudanças nos ciclos naturais de variações temporais e sazonais das populações do holoplâncton. Para realização do estudo descrito no primeiro capítulo, as imagens foram obtidas no dia 27 de novembro de 2015, com o Lightframe On-Sight Keyspecies Investigation System (LOKI), e nos dois outros capítulos, foram obtidas imagens, em laboratório, de amostras coletadas semanalmente entre os anos de 1998 e 2015, na Ilha de Cabo Frio em Arraial do Cabo, RJ. No primeiro capítulo, um dos algoritmos testados para caracterização automática foi melhor, estatisticamente, pelo teste de dissimilaridade, com taxa de acerto de 96%. No segundo capítulo, os resultados mostraram uma variação na diversidade de classes de imagens ao longo do tempo, entre 0,38 e 2,04 (±0,28SD) bits.class-1. Também foi observado um aumento anual da temperatura acompanhado do aumento da diversidade. No terceiro capítulo, A mudança entre um regime dominante de diatomáceas para um dinoflagelado indica as respostas distintas que esses organismos têm a certas condições ambientais. As espécies de dinoflagelados, ao contrário das diatomáceas, são especialistas em ecossistemas com maiores taxas de salinidade e temperatura e baixas concentrações de nutrientes. Diferentemente dos grupos zooplanctônicos – copépodes e cladóceros – os dinoflagelados são considerados tipos oportunistas de fitoplâncton que apresentam tendências a mudanças abruptas em ecossistemas como o fenômeno da ressurgência.Part of planet Earth is covered by oceans, with its marine biodiversity composed mainly of planktonic organisms and its great relevance for humanity in the production of food and oxygen. To study these organisms in a long term allows to understand changes in the ecosystem. In this scope, the present work had the following objectives: to develop a protocol for automatic classification and counting of plankton in the Loki and FlowCam imaging systems; to develop a new diversity index to work with classes of images on the website ECOTAXA; to evaluate possible correlations between temporal variations in the structure of a community (betadiversity-ECOTAXA); and to apply the parameters of abundance and average size of the organisms as indicators of changes in the natural cycles of temporal and seasonal variations of populations of the holoplankton. To carry out the study described in the first chapter, the images were obtained on November 27, 2015, with the Lightframe On-Sight Keyspecies Investigation System (LOKI), and in the two other chapters, laboratory images were obtained from samples collected weekly between the years of 1998 and 2015, on Cabo Frio Island in Arraial do Cabo, RJ. In the first chapter, one of the algorithms tested for automatic characterization was statistically better by the dissimilarity test, with a success rate of 96%. In the second chapter, the results showed a variation in the diversity of image classes over time, between 0.38 and 2.04 (±0.28SD) bits.class-1. An annual increase in temperature was also observed, accompanied by an increase in diversity. In the third chapter, the Shift from a diatom dominant to a dinoflagellate regime indicates the distinct responses these organisms have to certain environmental conditions. Dinoflagellate species, unlike diatoms, are specialists in ecosystems with higher salinity and temperature and low concentrations of nutrients. Unlike zooplanktonic groups – copepods and cladocerans – dinoflagellates are considered opportunistic types of phytoplankton that tend to abrupt changes in ecosystems such as the upwelling phenomenon.Instituto de Estudos do Mar Almirante Paulo Moreira (IEAPM)Fernandes, Lohengrin Dias de AlmeidaMatos, Thiago da Silva2023-10-27T14:03:48Z2023-10-27T14:03:48Z2023info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfhttps://www.repositorio.mar.mil.br/handle/ripcmb/846408info:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Repositório Institucional da Produção Científica da Marinha do Brasil (RI-MB)instname:Marinha do Brasil (MB)instacron:MB2024-12-09T11:30:46Zoai:www.repositorio.mar.mil.br:ripcmb/846408Repositório InstitucionalPUBhttps://www.repositorio.mar.mil.br/oai/requestdphdm.repositorio@marinha.mil.bropendoar:2024-12-09T11:30:46Repositório Institucional da Produção Científica da Marinha do Brasil (RI-MB) - Marinha do Brasil (MB)false
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