База данных очертаний створок диатомовых микроводорослей

от

А.М. Лях1, С.Г. Лелеков2

 1ФГБУН ФИЦ «Институт биологии южных морей им. А.О. Ковалевского РАН», РФ, г. Севастополь, пр. Нахимова, 2

E—mail: me@antonlyakh.ru

2Севастопольский государственный университет, РФ, г. Севастополь, ул. Университетская, 33

E—mail: p1859@yandex.ru

DOI: 10.33075/2220-5861-2022-3-97-105

УДК 574.5+561.26:477.75(556.5)+004.65                                                     

Реферат:

   Диатомовые водоросли – широко распространенные микроскопические водные автотрофы, покрытые кремниевым панцирем. Створки диатомовых – это крупные хорошо заметные элементы панциря. Очертания створок используют для решения многих задач: идентификации видов, построения геометрических моделей панцирей, оценки состояния водоемов и в качестве шаблонов для систематизации изображений микроводорослей. Для решения этих задач необходимы образцы характерных форм створок, которые удобно хранить в базе данных. В работе представлена структура базы данных для хранения очертаний створок диатомовых, рассмотрены способы математического описания контуров створок и приведены сценарии взаимодействия с базой данных.

   Для математического описания контура створок мы используем кубические кривые Безье, которые гладко стыкуются друг с другом. Мы строим контур по фотографиям створок диатомовых. Мы не учитываем певдосимметричные отклонения и строим идеальные симметричные створки. Помимо этого мы также вычисляем числовые дескрипторы формы, а именно коэффициенты эллиптического преобразования Фурье, инвариантные к размеру, положению и повороту исходного контура. Результат сохраняем в базе данных.

   База данных состоит из таблиц контуров, дескрипторов контуров, названий контуров и описаний дескрипторов. Также она взаимодействует с внешней базой Архипа – библиотеки опубликованных изображений микроводорослей (3d-microalgae.org/arxip).

   Интерфейс доступа к базе данных позволяет получить сведения о форме по ее уникальному идентификатору или названию, если у формы есть название. Сведения включают описание кривой, ограничивающей створку, и дополнительные данные.

   База данных доступна по адресу: 3d‑microalgae.org/diatoms/valve‑shapes

Ключевые слова: анализ форм, морфологическая изменчивость, тератологические формы, база силуэтов, классификация, визуальный индекс, диатомовые водоросли.

Для цитирования: Лях А.М., Лелеков С.Г. База данных очертаний створок диатомовых микроводорослей // Системы контроля окружающей среды. 2022. Вып. 3 (49). C. 97-105. DOI: 10.33075/2220-5861-2022-3-97-105

Полный текст в формате PDF

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

  1. Tray E., Leadbetter A., Meaney W., Conway A., Kelly C., Maoileidigh N. O., de Eyto E., Moran S., Brophy D. An open-source database model and collections management system for fish scale and otolith archives // Ecological Informatics. 2020. Vol. 59. 101115.
  2. Ledford H. Massive database of 182,000 leaves is helping predict plants’ family trees // 2017. Vol. 547. P.147.
  3. Лелеков С.Г., Лях А.М. Метод выбора последовательности признаков в таксономических экспертных системах // Экологическая, промышленная и энергетическая безопасность – 2017: сб. статей по материалам науч.-практ. конф. с междунар. участием. Севастополь: СевГУ, 2017. С.759–763.
  4. Брянцева Ю.В., Лях А.М., Сергеева А.В. Расчет объемов и площадей поверхности одноклеточных водорослей Черного моря. Севастополь: НАН Украины. Институт биологии южных морей. 2005. 25 с.
  5. Лях А.М. Компьютерная программа 3D-Microalgae для вычисления объема и площади поверхности оболочки микроводорослей // Современная фитоморфология. Т. 1. С. 89–91.
  6. Sacca A. Methods for the estimation of the biovolume of microorganisms: a critical review // Limnology and Oceanography: Methods. Vol. 15. P. 337–348.
  7. Бухтиярова Л.Н. Bacillariophyta в мониторинге речных экосистем. Современное состояние и перспективы использования // Альгология. 1999. Т. 9, № С. 89–103.
  8. Wu N., Dong X., Liu Y., Wang C., Battrup-Pedersen A., Riis T. Using river microalgae as indicators for freshwater biomonitoring: review of published research and future directions // Ecological Indicators. 2017. Vol. 81. P. 124–131.
  9. Falasco E., Ector L., Wetzel C.E., Badino G., Bona F. Looking back, looking forward: a review of the new literature on diatom teratological forms (2010–2020) // Hydrobiologia. 2021. Vol. 848, № P. 1675–1753.
  10. Лях А.М. База данных библиотеки цифровых изображений живых организмов // Электронные информационные системы. 2021. № 3 (30). С. 33–
  11. Гилярова К.А. Языковая концептуализация формы физических объектов: автореф. дис. … канд. филол. наук. М.: МГУ, 2002. 26 с.
  12. Гололобова М.А., Гогорев Р.М., Лях А.М., Дорофеюк Н.И. Основные формы створок диатомовых водорослей: терминология. I. Формы створок, симметричные относительно апикальной оси, и формы с радиальной симметрией // Новости систематики низших растений. Т. 56, № 1. С. 29–54.
  13. Flusser J., Suk T., Zitova B. Moments and moment invariants in pattern recognition. Willey, 2009. 296 p.
  14. Waldchen J., Mader P. Plant species identification using computer vision techniques: a systematic literature review // Archives of Computational Methods in Engineering. 2017. Vol. 25. P. 507–543.
  15. Haines J., Crampton J.S. Improvements to the method of Fourier shape analysis as applied in morphometric studies // Palaeontology. Vol. 43. № 4. P. 765–783.
  16. Лях А.М. Анализ биологических форм на основе согласованных коэффициентов эллиптического преобразования Фурье // Наука Юга России. 2019. Т. 15, № 4. С. 63–
  17. Нижегородцев А.А. Псевдосимметрия растительных объектов как биоиндикационный показатель: теоретическое обоснование, автоматизация оценок, апробация: автореф. дис. … канд. биол. наук. Н. Новгород, 2010. 24 с.
  18. Гелашвили Д.Б., Чупрунов Е.В., Марычев М.О., Сомов Н.В., Широков А.И., Нижегородцев А.А. Приложение теории групп к описанию псевдосимметрии биологических объектов // Журнал общей биологии. 2010. Т. 71, № 6. С. 497–
  19. Лях А.М. Архив опубликованных фотографий диатомовых микроводорослей // Вопросы современной альгологии. 2022. № 1 (28). C. 86–93.
  20. Шеманарев М. Адаптивное разбиение кривых Безье. – URL: https://rsdn.org/article/multimedia/bezier.xml (дата обращения: 01.09.2022).

 

Loading