26 заметок с тегом

диатомовые водоросли

Список родов диатомовых. 4/n

С момента публикации прошлой заметки разместил в ТБД список высших таксонов диатомовых водорослей и создал первую версию сайта.

micro-algae.ru/diatoms/all-genera

Здесь расскажу о том, как пришел к выбору рангов высших таксонов, показанных на его страницах.

Выбор рангов классификации диатомовых

Классический путь по ветвям таксономического дерева к роду любого организма проходит через десяток промежуточных станций (рангов). Так, в Вормсе для классификации диатомовых используется следующий набор рангов:

  • kingdom
  • subkingdom
  • phylum
  • subphylum
  • class
  • subclass
  • superorder
  • order
  • suborder
  • family
  • genus
  • subgenus
  • species
  • variety

Очевидно, некоторые из них можно безболезненно пропустить.


Откровенно говоря, в классификации высших таксонов диатомовых нет стабильности. Достаточно пробежаться по статье из википедии, чтобы понять, что система высших таксонов диатомовых напоминает телегу из басни Крылова, которую каждый известный систематик тянет в свою сторону.


Поэтому не будем на ней (классификации) концентрироваться, а рассмотрим систему, которую предлагает дядюшка Вормс.

Система Вормса

В Вормсе классификация диатомовых начинается от царства Chromista и, далее, затрагивая как основные (отдел → класс → порядок → семейство), так и второстепенные (подкласс, надпорядок, подпорядок) систематические ранги, доходит до родов. То есть иерархический путь к произвольному роду, сохраненному в базе, выглядит так:

Царство → отдел → класс → (подкласс)→ (надпорядок) → порядок → (подпорядок) → семейство → род.

Посмотрим, что здесь можно сократить.

Два первых ранга — царство Chromista и отдел Heterokontophyta, — слишком общие. Их можно безболезненно убрать.

Третий ранг — класс — имеет единственного представителя — класс Bacillariophyceae. Это и есть класс диатомовых водорослей, с которого начинается классификация. Его оставим на случай, если я надумаю включить в базу таксоны других групп организмов.

А вот четвертый ранг — подкласс — важен. Он делит диатомовых на группы по хорошо заметным морфологическим признакам на: бывших центричных (Coscinodiscophycidae), пеннатных без шва (Fragilariophycidae) и со швом (Bacillariophycidae).

Также он содержит большую группу неопределившихся таксонов (Bacillariophyceae incertae sedis). Поэтому мы его оставим.

Сейчас классификация диатомовых приняла следующий вид:

Класс (Bacillariophyceae) →
подкласс (Coscinodiscophycidae, Fragilariophycidae, Bacillariophycidae, Bacillariophyceae incertae sedis) →
(надпорядок) → порядок → (подпорядок) → семейство → род.

Упростим ее.

Упрощенная система

Три первых нижних ранга: надпорядок → порядок → подпорядок, можно исключить. Они не несут особо полезной нагрузки, но здорово мешают восприятию информацию.

Ранг семейства я бы тоже убрал. Но, чувствую, что систематики-профессионалы сейчас взбунтуются и, в знак протеста, покинут еще не отплывший корабль. Поэтому предложу решение: ранг семейства можно, по желанию, включить или выключить одним нажатием на кнопку.

В результате остались:

Класс → подкласс → (семейство) → род.

Класс (Bacillariophyceae) →
подкласс (Coscinodiscophycidae, Fragilariophycidae, Bacillariophycidae, i.s.) →
(семейство) →
род

На этом пока остановлюсь.

Продолжение следует...

N. B.

В результате ранг порядка тоже оставил. Порядки видны, при выборе пункта Дерево: maxi.

Cайт со всеми родами диатомовых водорослей (v1)

Готов сайт со списком всех родов диатомовых водорослей.

micro-algae.ru/diatoms/all-genera

Это первая версия сайта с минималистичным дизайном.

Сайт двуязычный.

При помощи меню вы можете выбрать сплошной список родов диатомовых или список родов, распределенных по подклассам — отрядам — семействам.

Жду ваших отзывов о сайте в комментариях.


Далее рассказываю о том, как пришел к выбору рангов высших таксонов, показанных на страницах сайта.

Список родов диатомовых. 3/n

В прошлый раз я вытащил данные о 1375 родах диатомовых из Вормса и рассказал, что их можно сохранить в таблице Экселя.

Такую таблицу можно использовать в качестве локальной базы таксономических данных для работы на одном устройстве. Но если нам нужен удаленный сетевой доступ с разных компьютеров, данные следует разместить в полноценной базе и разработать веб-интерфейс для работы с ней.

К счастью, у меня есть опыт проектирования структуры БД и создания таксономических информационных систем.

Таксономическая БД

Таксономическая база данных (ТБД) нужна для составления компьютерных списков таксонов, виртуальных коллекций, атласов и определителей. Это костяк любой таксономической информационной системы.

ТБД хранит названия таксонов, которые суть ключи для доступа к биологической, экологической, генетической, географической и морфологической информации об организмах.

Более подробно о функциях и устройстве ТБД
можно почитать в заметке

и в статье 2018 года:

Примеры использования ТБД можно увидеть:

В ближайшее время помещу в ТБД список таксонов диатомовых и создам веб-страничку для доступа к ней.

Список родов диатомовых. 2/n

В прошлый раз мы выяснили, что список родов диатомовых можно извлечь из Вормса, если уметь немного программировать. Рассказываю, что из этого получилось.

После борьбы с сервером Вормса и поиском наиболее оптимального способа получения данных, мне удалось собрать номенклатурную информацию о 1375 родах диатомовых водорослей.

Часть из них невалидна, то есть относится к ошибочным, неверно описанным или синонимичным названиям.

Номенклатура в JSON

Информацию о каждом таксоне Вормс возвращает в json-файле. В том числе файл содержит номенклатурные данные о высших таксонах рода. То есть у каждого рода (и любого другого таксона) указано его положение в таксономическом дереве.

Поэтому json-файл с данными о таксоне является самодостаточным: он не зависит от других файлов и содержит достаточно номенклатурных данных для определения названия, статуса и положения таксона в иерархическом древе. То есть json-файл это отдельная полноценная запись таксономической базы данных.

Остается преобразовать полученные json-файлы в работоспособную базу.

JSON → Эксель

Данные о роде мы можем сохранить в виде строки текста, в которой значимые элементы отделены символом-разделителем. В качестве разделителя используем точку с запятой.

В таком виде хранятся данные в csv файлах, которые умеет открывать Эксель. Поэтому, из всех собранных номенклатурных данных, мы можем сформировать многострочный csv-файл, в котором каждая строка будет соответствовать одному роду. Эксель сумеет его открыть и предоставит инструменты для фильтрации и выбора необходимых сведений. Простая номенклатурная база в Экселе будет работать (и смотреться) хорошо.

Но Эксель мы не сможем нормально использовать на сервере. Поэтому для доступа к данным в вебе потребуется настоящая СУБД.

Список родов диатомовых. 1/n

Для работы мне потребовался список всех известных к настоящему времени родов диатомовых. Вот результаты попыток его получить.

Статьи

Рода диатомовых перечислены в некоторых публикациях. Например, в каталоге родов диатомовых 1999 года

Fourtanier E. & Kociolek J.P. (1999) Catalogue of diatom genera.

Из которого вырос каталог названий диатомовых 2009 года, тех же авторов.

Fourtanier E. & Kociolek J.P. (2009) Catalogue of diatom names.

Но мне нужен электронный список — текстовый файл или отформатированная таблица. Извлечь список из пдф статей — сложная задача. Поэтому этот вариант мне не подходит.

Базы данных

Очевидно, что в наш век, когда нейросети потихоньку покоряют человечество, найти в интернете базу данных с полным списком родов определенного таксона не составляет никакого труда. И да, такие базы есть.

Почти все названия диатомовых хранят:

При этом Диатомбейз не является независимой базой — она извлекает данные из базы Вормса и копирует его интерфейс. То есть ее можно спокойно вычеркнуть, оставив Альгабейз и Вормс.

Ни одна из оставшихся двух баз, ни Альгабейз, ни Вормс, не позволяет просто взять и получить список таксонов определенного ранга.

Для этого необходимо пробежать по дереву: от верха до нужного ранга, раскрывая по дороге все боковые ветви: над- и под-отделы и отделы, над- и под-классы и классы, надсемейства и семейства. Все без исключения.

При этом страничка с перечнем родов определенного высшего таксона представляет собой сложноструктурированный текст, из которого тоже не очень-то просто вычленить список родов.

То есть вариант использования баз, в котором нужно ручками пролистать ветви таксономического дерева и повыковыривать названия родов тоже мне не подходит.

АПИ

Альгабейз не предоставляет никакой иной официальной возможности доступа к базе, кроме как через интерфейс веб-страницы. Майкл Гури зорко охраняет собранные таксономические данные.

К счастью Вормс — это открытая система. Он предоставляет АПИ для извлечения данных.

Но именно тот запрос, который должен вернуть названия всех таксонов заданного ранга, относящихся к конкретному родителю, в данный момент работает неправильно.

/AphiaRecordsByTaxonRankID/{ID} 
Get the AphiaRecords for a given taxonRankID (max 50)

Сейчас он возвращает только первые 50 названий (родов). Остальные остаются недоступными.

Последовательность шагов для определения видов диатомовых микроводорослей по морфологическим признакам

Продолжаю рассуждать об алгоритме идентификации огромного числа видов диатомовых

Я медленно распаковываю присланный архив и передо мною открывается пятьсот фотографий диатомовых водорослей. Боже, они все такие разные, и я не знаю, какие виды на них изображены. А через два месяца мне нужно написать отчет и упомянуть большую часть из этих видов. Но как к ним подступиться, с чего начать? Ведь диатомовых очень много, а я знаю так мало. Караул!


В аннотации к статье Tyree et al. (2020) Reduction of taxonomic bias in diatom species data приведена следующая рекомендация:

«postcount identification and documentation of taxa (as opposed to an approach in which analysts assign names while they enumerate)».

Полностью она звучит так:
Precount voucher floras. [...] Each analyst was instructed to provide the project leader with a digital image of a representative specimen for all taxa that made up 5% or more of an individual count. [...] Multiple images were collected to document the size and morphological range of each taxon, which were then assigned aunique mOTU code. The images were assembled into image catalogs, or precount voucher floras, and made available to analysts. Analysts then had the opportunity to comment and reformulate mOTUs and their member images before the formal analysis began. Once analysis of microslides started, newly encountered taxa were photographed, assigned a code, added to the flora, and made available to project analysts for use throughout the analysis period.


Это натолкнуло меня на мысль о порядке определения видов диатомовых. Он подходит только для определения видов по фотографиям.

(1) Сначала объединяем фотографии особей в группы по схожести видимых признаков, невзирая на таксономическую принадленость изображенных организмов.

Фактически, на первом этапе мы выделяем морфотаксоны.

(2) После, пересматриваем организмы группы. Если какой-то организм из группы чем-то значимо отличается от остальных организмов этой группы, переносим его в другой морфотаксон.

На втором шаге присваиваем имена морфотаксонам.

(3) В финале, определяем видовую принадлежность организмов группы и называем виды, либо оставляем название морфотаксона, если вид определить не удалось.


Такой же алгоритм упомянут на сайте diatoms.org:

Steps to Eliminate Taxonomic Bias

  1. A priori, images are collected and organized into morphological OTUs.
  2. Each OTU is assigned a provisional name (GOM01, GOM02, etc.)
  3. Taxonomists add images to the voucher flora, when new taxa are encountered during analysis.
  4. Identification of species is delayed, until the final step of analysis.
  5. The voucher publicly available and serves as a permanent record of the study.
  6. Permanent slides are deposited in a public herbarium to support the voucher.



Tyree et al. (2020) дает рекомендации по именованию морфотаксонов:

Formal scientific names. [...] analysts [...] enumerated taxa based on the mOTU codes from the shared voucher floras. When analyses were completed, mOTU codes were reconciled, and formal scientific names were assigned during collaborative workshops. During the workshops, project analysts [...] assigned scientific names to mOTUs. For each scientific name assigned, analysts recorded their initials and the taxonomic concept reference used when identifying the taxon. Any mOTU that did not correspond with a validly published species was referenced by its project-specific code (e. g. “Achnanthidium sp. 1 SESQA”). Such names were entered into [...] Taxonomic Database [...] as a bench name, with the voucher flora serving as the image representation of the name.

Изображения диатомовых сгруппированные по морфотаксонам. Bishop et al., 2017



Последовательность шагов для определения диатомовых выглядит так:

  • Делим изображения на морфотаксоны
  • Корректируем состав морфотаксонов
  • Идентифицируем виды, относящиеся к морфотаксонам
  • Соотносим с морфотаксоном валидное видовое название или оставляем рабочее название морфотаксона
  • Заносим результаты в таксономическую базу данных


Эта последовательность подходит для идентификации других групп организмов.



В предыдущих сериях:


Хорошее определение термина trait (экопризнак) с примером для диатомовых: очень кратко

Нашел хорошее определние английского термина trait.


Eng
Traits are defined as “any morphological, physiological or phenological measurable feature at the individual level” [Violle et al., 2007] and are more tightly linked to ecosystem functioning than species; thus, their study provides a more integrative ecological assessment potential at the ecosystem level [Tapolczai et al., 2016].

Traits described in benthic diatoms are cell size, ecological guilds and life forms, and have been successfully related to environmental stressors (i.e., pesticides—herbicides, heavy metals, nutrients and organic pollution).


Violle et al., 2007


По русски trait переводится как признак. Но признак — общее понятие, которое включает как диагностические признаки, так и просто любые признаки объекта. А trait-based approach подразумевает признаки, связанные с экологией организма, с его функционированием в экосистеме, а не с его таксономическим положением. Поэтому trait перевожу как экопризнак.


Trait — Экопризнак
Trait-based approach — Анализ экопризнаков


Ru

Экопризнак — это «любая морфологичекая, физиологическая или фенологичсекая характеристика, измеряемая на индивидуальном уровне» [Violle 2007]. Экопризнаки боле тесно связаны с функционированием экосистемы. Поэтому их изучение обеспечивает более комплексный потенциал экологической оценки на уровне экосистем [Tapolczai, 2016].

У бентосных диатомовых к экопризнакам относятся размеры, экологические группы, жизненные формы.

Экопризнаки бентосных диатомовых и факторы, с которыми они связаны [Tapolczai et al., 2016]


Подробнее здесь:

Как связаны обилие и таксономическое разнообразие диатомовых с загрязнениями

Цит. [Pandey et al., 2017]:

Ответ: явная связь отсутствует

Diatom diversity indices and their relative abundance in the diatom communities are widely used to indicate the presence and extent of organic and inorganic contaminants in fluvial ecosystems. In most studies,

these routinely used indices provide a statistically weak relationship between diatom diversity and pollutants.

Thus, in the light of this result,

there is an urgent need to incorporate new types of diatom-based indices

(e. g., a taxonomic composition based index), which can provide reliable information using statistical tools. Improvement in taxonomic resolution of diatom species, use of composite indices (richness, evenness, diversity and dominance), increased cell counting (3000-8000 valves) and simultaneous use of several indices to detect and evaluate the huge spectrum of potential pollutants have been proposed to improve the efficacy of diatom-based ecotoxicological assessments [Blanco and Becares, 2010; Stevenson et al., 2010; Rimet and Bouchez, 2011].

Нет прямого влияния химических загрязнений на разнообразие диатомовых

Analysis of available literature does not support a direct causeeffect relationship between chemical pollution and diatom diversity.

In general,

the relationship between diversity and chemical contamination is not always a simple linear positive/negative association and results are not always strong enough to indicate a management approach that would most effectively conserve the health of the ecosystem.

<...>

These biodiversity parameters are regularly used but sometimes do not provide consistent information about the known impairment of waterbodies [Blanco et al., 2012].

<...>

Other studies showed mixed responses of diatoms against different types of stresses.

<...>

This inconsistency of diatom diversity indices and lack of significant correlations between diversity, evenness and environmental variables is in accordance with the “Intermediate Disturbance Hypothesis”, which assumes a parabolic relation between diversity and water quality, with the highest diatom diversity at intermediate pollution levels [Van de Vijver and Beyens, 1998; Hirst et al., 2002].

Как выявить потенциальную взаимосвязь

Используйте несколько индексов разнообразия

Ricciardi et al. (2009) reviewed the status of biological communities in rivers in relation to chemical contamination and reported two major constrains in diversity and pollution studies.

  • First, they found that the use of a single diversity index or small number of diversity indices was inadequate. The different biodiversity indices assess different types of information and using only one of these indices (types of information) is not enough to adequately define biological diversity. Multivariate-analysis studies that combine both conventional and taxonomy-based indices and possibly different trophic levels provide a more comprehensive view of the diversity status of an ecosystem and its potential response to pollutants.
  • Second, they advocated the use of coupled chemical and biological analyses to evaluate water-quality status and the effect of chemicals on fluvial biological diversity, thus promoting a multidisciplinary approach.
  • Further, they recommended incorporating a variety of types of biodiversity indices, especially when using algae (diatoms) for assessing the chemical status of aquatic systems.

According to Stevenson et al. (2010), composite indices that incorporate both the richness and evenness elements of diversity are needed to characterize the kind and severity of pollution in fluvial ecosystems. Similarly, Blanco and Becares (2010) found that the simultaneous use of several diatom indices is required to detect and evaluate the huge spectrum of potential pollutants in river basins.

Применяйте методы понижения размерности

Relative abundance data can become informative through the use of ordination, clustering and similarity indices [Stevenson et al., 2010].

More specifically, ordination-based multivariate analysis (e. g., correspondence analysis, detrended correspondence analysis, non-metric multidimensional scaling, principal component analysis and distance-based redundancy analysis) was developed to relate community composition to measured variation in the environment.

  • Ordination plots obtained in the analyses are linear combinations of environmental variables, along which the relative distributions of species assemblages.
  • Ordination plots help in visualizing the pattern of community variation, distributions of species and assemblages among environmental variations, and can be used for indicating species-environment relationships. (ter Braak, 1986; ter Braak, 1987; ter Braak and Smilauer, 2002).
  • Furthermore, ordination and clustering can be used to show assemblages that differ from other assemblages, which may be caused by anthropogenic impacts (e. g. Chessman, 1986; Stevenson and White, 1995).

Thus, incorporation of these analyses (any one) provides a simple, easy-to-understand description of the percent change in species relative abundances between assemblages at assessed and reference sites.

Процитирован

Pandey L. K., Bergey E. A., Lyu J., Park J., Choi S., Lee H., Depuydt S., Oh Y.-T., Lee S.-M., Han T. (2017) The use of diatoms in ecotoxicology and bioassessment: Insights, advances and challenges. Water Research. 118: 39-58.

Миникартинки Архипа

Архип — это билиотека опубликованных изображений диатомовых микроводорослей.


Любому пользователю, прошедшему регистрацию и согласного с правилами, Архип показывает миникартинки. Это уменьшенные изображения видов диатомовых, извлеченные из публикаций.

Сверху и снизу каждой миникартинки есть цветовые полосы и подписи.

Верхние полосы используются для визуального объединения миникартинок в серии, относящиеся к одному и тому же виду. Над первой миникартинкой каждой серии написано название вида.

Нижние полосы используются для объединения миникартинок в серии, извлеченные из одной и той же публикации. Под первой полосой, отличающейся от соседней слева, приведена аббревиатура этой публикации.

Название вида над и аббревиатура статьи под миникартинкой — это ссылки, которые приведут к разделам со всеми фотографиями вида или всеми фотографиями из статьи.

Некоторые авторы ошибаются в видовой идентификации и приводят названия видов, которые не соответствуют изображенному организму, либо их соответствие вызывает сомнения. Архип помечает такие видовые названия специальными символами: ! — значит вид указан неверно, ? — значит определение вида сомнительно.

Такие сомнительные определения найдены в статье Ryabushko et al. (2022) The epipsammon diatoms of Kruglaya Bay (the Black Sea). I. Centric, araphid and monoraphid.


3d-microalgae.org/arxip


 Нет комментариев    110   2022   архип   библиотека изображений   диатомовые водоросли

Архип — библиотека опубликованных изображений диатомовых микроводорослей

Архип — это таксономическая информационная система, предназначенная для дистанционного взаимодействия с опубликованными изображениями диатомовых водорослей.

3d-microalgae.org/arxip

Архип предоставляет фотообразцы видов диатомовых, необходимые для идентификации других диатомовых водорослей.

Работа с Архипом подразумевает просмотр и выбор фотографий, соответствующих заданному критерию. Это могут быть фотографии из выбранной статьи, или фотографии какого-то вида или представителей рода, или фотокопии таблиц с морфологическими признаками.

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

Архип ориентирован 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. То есть такие фотографии являются достаточно надежным образцом для идентификации организмов такого же вида или рода.

Достаточная надежность фотоматериалов обеспечена репутацией авторов статьи, уровнем критичности рецензентов и мнением главного редактора научного издания, в котором были опубликованы фотографии микроводорослей.

Для работы с Архипом необходим зарегистрироваться: указать электронную почту, имя, организацию и согласиться с правилами использования предоставленных материалов.

Правила работы с Архипом подразумевают, что вы согласны использовать фотографии только в научных, учебных и личных целях.

3d-microalgae.org/arxip

Архип рад всем таксономистам и систематикам, которые занимаются диатомовыми водорослями планктона и бентоса морей, рек, озер и океанов.

Система таксонов диатомовых микроводорослей в моих проектах

Панцирь диатомовой микроводоросли Pseudostaurosira cataractarum. Рис. 93, 94 из [Beauger et al., 2018]

В своих проектах я использую следующую простую иерархическую систему таксонов диатомовых микроводорослей.

На верхнем уровне находятся все диатомовые водоросли. Чтобы не путаться с высшими таксонами диатомовых, я считаю, что это просто отдельная безранговая группа микроорганизмов — Bacillariophyta.

На следующем уровне находятся два морфотаксона: центрические и пеннатные диатомовые: Centric и Pennate.

Они, в свою очередь, разделяются на морфотаксоны:

  • центрические однополюсные (Centic unipolar),
  • центрические двуполюсные (Centric bipolar),
  • пеннатные бесшовные (Pennate araphid),
  • пеннатные одношовные (Pennate monoraphid)
  • пеннатные двушовные (Pennate biraphid).

Роды диатомовых я отношу к одному из этих морфотаксонов. К родам отношу виды, вариететы и формы. Считаю, что вариететы и формы имеют ранг вида.

Получается следующая система:


  • Bacillariophyta
    • Centric
      • Centic unipolar
        • роды центрических однополюсных
      • Centric bipolar
        • роды центрических двуполюсных
  •  
    • Pennate
      • Pennate araphid
        • роды пеннатных бесшовных
      • Pennate monoraphid
        • роды пеннатных одношовных
      • Pennate biraphid
        • роды пеннатных двушовных

Я не использую промежуточные традиционные таксоны ранга семейства или класса, потому что:

Высшие таксоны — это искусственные категории, созданные для нашего удобства. Они помогают классифицировать объекты живой природы или не помогают, если система высших таксонов выбрана неудачно.

Предложенная система высших таксонов диатомовых помогает мне решать задачи проектов, поэтому я ее использую. Когда возникнет необходимость что-то исправить или добавить, я модифицирую данную схему и напишу об этом.

P. S. Впредь буду ссылаться на эту заметку в статьях, где потребуется объяснить используемую систему высших таксонов диатомовых микроводорослей.

Как не нужно оформлять описания диатомовых водорослей

В прошлый раз я рассказал, как оценить качество списка таксонов. В этот раз приведу пример плохого оформления видовых описаний. Замечу, что это — не вина автора, а вина издателя. Именно он допустил, чтобы важная информация превратилась в нечитаемую кашу.

Перед вами две страницы из статьи Людмилы Николаевны Бухтияровой [Bukhtiyarova, 2021]. Попробуйте определить:

  • диагнозы скольких видов представлены на страницах,
  • какие из этих видов проиллюстрированы фотографиями?

Что мешает

Найти и посчитать виды мешает курсив. Курсивом написаны видовые названия и курсивом помечены подзаголовки всех секций видовых описаний. Поэтому вы не можете сразу отделить одно от другого. Для этого нужно вчитываться в текст, а это сложно.

Как исправить

Правильное решение хаключается в выделении видовых названий. Например — жирным шрифтом.

Ниже, я использовал цвет. Желтым — отметил виды с описаниями, зеленым — видовые названия в подписи к фотографиям, а названия подзаголовком оставил как есть. Теперь видно, что на страницах говориться о 12 видах, а фотографии представляют 15 видов.

Те же страницы, на которых цветом отмечены видовые навания

Мораль

Если бы редактор побеспокоился о читателе, он бы все выделил сам или подзадорил бы технического редактора. К сожалению, сего мы не наблюдаем.

Если курсив используется для названий подзаголовков и названий видов, выделяйте виды дополнительно

Главное — забота о читателе.

* * *

Постскриптум. Обратите внимание, в честь кого и какого события назван Caloneis albus-columba.

Светлая ему память.

Высшие таксоны диатомовых водорослей

Художник Арбеков Владимир Георгиевич

Во время наполнения таксономической базы данных научными названиями диатомовых водорослей у меня возникли вопросы:

  • к каким высшим таксонам отнести диатомовых?
  • сколько высших таксонов достаточно использовать?

Исследование показало, что в этом вопросе у товарищей-диатомологов согласия нет.

Варианты высшей классификации диатомовых

Википедия — как самый быстродоступный синтезатор знаний — на этот счет имеет минимум три мнения. Рассмотрим их.

[Round, Crawford, Mann, 1990]

Апостолы диатомологии — троица Роунд, Крауфорд и Манн — выделяют отдел диатомовых, а в нем три класса с подклассами.

  • Phylum Bacillariophyta
    • Class Coscinodiscophyceae — все центрические
    • Class Bacillariophyceae — пеннатные со швом
    • Class Fragilariophyceae — пеннатные без шва

Здесь хорошо, что диатомовые — это отдельный таксон стандартного ранга (отдел), в котором выделено три таксона такого же стандартного ранга (класса). А вот вложенные подклассы — это плохо.

[Ruggiero et al., 2015]

Ригуеро с коллегами, ни много, ни мало, предложили классификацию высших таксонов всех живых организмов. При этом они поместили диатомовых с некоторыми другими классами организмов в отдел Охрофитовых, из-за оранжево-коричневатой (охровой) окраски живых представителей. Для диатомовых авторы выделили класс, в который поместили подклассы с традиционными названиями.

  • Phylum Ochrophyta
    • Class Bacillariophyceae
      • Subclass Bacillariophycidae
      • Subclass Coscinodiscophycidae
      • Subclass Fragilariophycidae

Фактически авторы сдвинули классификацию Раунда и коллег на уровень вниз.

Такой же системы придерживается ВОРМС.

[Medlin, Kaczmarska, 2004]

Поcледователи генетических методов — Медлин и Кашмарская — считают, что диатомовые отдельный отдел. В нем есть два подотдела и три класса. Причем шовные и бешовные диатомовые слиты в единый класс пеннатных, тогда как центрические разделены на классы радиальных центрических и полярных центрических.

  • Phylum Bacillariophyta
    • Subphylum Coscinodiscophytina
      • Class Coscinodiscophyceae — радиальные центрические
    • Subphylum Bacillariophytina
      • Class Mediophyceae — полярные центрические
      • Class Bacillariophyceae — все пеннатные

Деление на таксоны выполнено при помощи алгоритмических манипуляций над последовательностями нуклеотидов, что у меня сразу вызывает скепсис. Также не нравится объединение всех пеннатных в один класс. А вот выделение двух морфогрупп у центрических — с полюсами и без оных — нравится.

Этой системы придерживается Альгабейз.

Прочая филогеносситематика

Прочие филогенетические нововведения см. в Википедии.

Какую систему выбрать

Майкл Гуйри — один из авторов Альгабейза — очень разумно заметил, что:

The use of a particular phylum or superphylum name for diatoms (or to include diatoms) is a taxonomic decision. All that I have endeavoured to do here is to clarify the valid use of the automatically typified phylum name Bacillariophyta for authors who wish to use such a phylum name exclusively for diatoms and to point out the validity or otherwise of other phyla names that are said to include the diatoms.
[Guiry, 2017]

Другими словами, куда вы поместите диатомовых — в отдел или подотдел — это ваше дело.

По сути высшие таксоны — это искусственные категории, созданные только для нашего удобства. Они помогают классифицировать объекты живой природы. Или не помогают, если система высших таксонов выбрана неудачно.

Высшие таксоны — это искусственные категории

Отсюда, система высших таксонов диатомовых водорослей:

  • должна помогать упорядочивать одноклеточных по морфологическим признакам,
  • должна состоять из таксонов нормального ранга, безо всяких промежуточных под и над.

Альтернативная система высших таксонов диатомовых водорослей

Если обобщить упомянутые выше классификации, то по морфологии диатомовые микроводоросли удобно делить на:

  • центрические однополюсные
  • центрические многополюсные
  • пеннатные бесшовные
  • пеннатные моношовные
  • пеннатные двушовные.

Также их удобно считать отдельным отделом, а следующие таксоны — классами.

Новый класс Achnanthophyceae

Единственная проблема в том, что для моношовных диатомовых нет специального класса, их относят к отряду Achnanthales. Но для моих целей подойдет искусственный класс — класс Achnanthophyceae.

Название класса Achnanthophyceae образовано из названия рода Achnanthes при помощи добавления окончания -phyceae. Очевидно, это не валидный таксон, но мне главное удобство.

Род Achnanthes + -phyceae → класс Achnanthophyceae

Что использовать в таксономической БД

В таксономической базе данных собираюсь использовать следующие высшие таксоны диатомовых.

Phylum Bacillariophyta
Class Coscinodiscophyceae центрические однополюсные
Class Mediophyceae центрические многополюсные
Class Bacillariophyceae пеннатные двушовные
Class Achnanthophyceae пеннатные одношовные
Class Fragilariophyceae пеннатные без шва

Литература

  • Round F. E., Crawford R. M., Mann D. G. (1990) The Diatoms. Biology and Morphology of the Genera. Cambridge University Press, Cambridge. 747 pp.

Степень доверия к списку таксонов

Настоящие таксономисты любят публиковать длинные списки видов, обнаруженных в каком-нибудь интересном месте. Отечественные исследователи часто называют их чеклистами. Звучит загадочно и, как и любой англицизм, придает весомость научной работе. (По мнению среднестатистического обывателя.)

Списки видов обычно публикуют, когда проведена большая работа, исследован обширный материал, систематизирована масса литературных источников, а в результате — сказать особо не о чем, за редким исключением.

Брянцева Ю. В. 2020. Динофлагеляти Кримського півострова та його морського прибережжя

Несомненно, списки видов полезны. Но к ним, все-таки, следует относиться с определенной долей скепсиса.

Степень доверия к таксономическому списку

Степень доверия определяется тем, насколько находка конкретного вида подтверждена типовым материалом. Чтобы не утруждать любимого читателя занудной классификацией типовых экземпляров, упрощю определение:

Простая мера доверия к таксономическому списку зависит от наличия изображений видов, упомянутых в списке.

Простая мера доверия выражается числом от единицы до трех:

  • 1 — изображений нет,
  • 2 — есть изображения среднего качества,
  • 3 — есть изображения отличного качества.

Значение меры может быть вещественным. Чем ниже мера, тем меньше доверия и больше скепсиса.

Поясню на примере чеклистов диатомовых.

Степень доверия к списку видов диатомовых водорослей

Любой профессиональный диатомолог скажет, что:

Для корректного опознания вида диатомовой водоросли необходимо изображение панциря, полученное с разных ракурсов с помощью сканирующего электронного микроскопа (СЭМ), а также изображения живой микроводоросли с протопластом.

Отсюда:

3 → Максимальное доверие у списка диатомовых, в котором каждый вид сопровождают фотографии, полученные с помощью СЭМ, и фотографии живых организмов.

2 → Среднее доверие у списка, в котором каждый вид проиллюстрирован фотографиями, выполненные под световым микроскопом (СМ).

1 → Минимальное доверие у списка, в котором только перечислены виды.

2...3 → Есть СЭМ и СМ фотографии. Чем больше СЭМ, и больше фото живых клеток, тем ближе к трем.

1...2 → Есть СМ фото и есть виды без фото. Чем больше видов без фото, тем ближе к единице.

Примеры

Доверие единица

Рябушко Л. И., Бондаренко А. В. 2011. Микроводоросли планктона и бентоса Азовского моря (чек-лист, синонимика, комментарий)

Доверие низкое. Потому что авторы не приводят фотографий, дают много ссылок на чужие работы, в которых также практически нет фотографий, и сами исследуют микроводоросли только в световой микроскоп, что ставит под сомнение находки некоторых видов. Не делайте так.

Доверие между единицей и двойкой

Bukhtiyarova L. N. 1999. Diatoms of Ukraine inland waters

Нет фотографий, но даны ссылки на фото в других источниках и приведены места находок, что подтверждает объективность исследований. Кроме того, Людмила Николаевна — авторитетный диатомолог. Поэтому доверие к списку есть. Но если решите делать список, все-таки следуйте следующим примерам.

Доверие двоечка

Световые фотографии посредственного качества. Из-за этого сами авторы часто сомневаются в корректности определения видов. Это плохой пример для подражания. Хорошие примеры ниже ↓

Доверие между двумя и тремя

Stuart R. Stidolph diatom atlas. Plate 52

Все виды сопровождаются световыми фотографиями очищенных панцирей диатомовых. Хотя, в некоторых случаях, оптического разрешения недостаточно для уверенного определения видов, работа выполнена качественно.

Доверие между двумя и тремя

Taylor et al. 2007. An illustrated guide to some common diatom species from South Africa

Все виды сопровождаются световыми фотографиями, почти для всех даны прижизненные фото с протопластом, у многих есть электронные фотографии деталей панциря. Доверия высокое. Отличный пример для подражания.

Доверие троечка

Al-Yamani F. Y., Saburova M. A. (2019) Marine phytoplankton of Kuwait’s waters. Vol. 2. Diatoms

Превосходный список с превосходными иллюстрациями. Виды сопровождают фото живых клеток, СМ фото очищеных панцирей и СЭМ фотографии. Такие списки — редкость. Это превосходный пример для подражания.

Если вы делайте также — напишите мне.

* * *

В мере доверия можно учесть разные показатели. Например, авторитет исследователя. (Кстати, как его измерить?) Сейчас:

Простая мера доверия списку таксонов не учитывает вашу субъективную оценку работы исследователя.

Приведенная мера доверия отражает наличие или отсутствие изображений опубликованных видов. Она не учитывает ваши знания о профессионализме исследователя.

Так, если оценивать качество работы, то моя оценка списку диатомовых Украины Л. Н. Бухтияровой (1999) — 10 из 10, ибо я знаю с какой тщательностью Людмила Николаевна готовит материал. А оценка, к примеру, списка Стеркена и ко. (2015) — 2 из 10, хоть там и есть световые фотографии створок диатомовых.



Придумайте свою меру доверия списку таксонов или усложните предложенную простую. Поделитесь находкой в комментариях.



Доверяй, но проверяй.

Названия размерных фракций фитопланктона

Живые диатомовые водоросли рода Rhopalodia из ВК Филиппа Сапожникова

Добавлю четкости нечетким биологическим формулировкам. Сегодня — таблица с названиями фракций фитопланктона. Границы размеров фракций проведены по значениям десятичного логарифма.

Название Размеры, мкм
Фемтопланктон 0,01-0,1
Пикопланктон 0,1-1,0
Нанопланктон 1-10
Микропланктон 10-100

Источник: Sicko-Goad L., Stoermer E. F. (1984) The need for uniform terminology concerning phytoplankton cell size fractions and examples of picoplankton from the Laurentian Great Lakes.

***

Не знаю:

  • как называются организмы меньших и больших фракций?
  • является ли данная размерная классификация общепринятой и действующей?
  • справедлива ли она для всего планктона?

Кто знает, напишите в комментариях.

Главные морфогенетические оси панциря диатомовой водоросли

Любая диатомовая водоросль формирует кремниевый панцирь однотипным образом. Сначала она образует центральный диск или центральную ось. Затем, выпускает из этой области ребра. Потом, достраивает остальные элементы.

Морфогенетические оси указывают главные направления, вдоль которых происходит построение панциря.

Эти направления обыденно именуют центральной, продольной и поперечной осью. Однако, для придания весомости своей работе, лучше использовать латинизированные названия: створковая, апикальная и трансапикальная ось.

Шаги морфогенеза панциря диатомовой

В первую очередь диатомовая формирует створки. Обязательно от центра к краям. Сквозь центры формирования обеих створок проходит центральная ось.

Затем центрические и пеннатные диатомовые реализуют свои алгоритмы морфогенеза.

Кремниевая основа створки центрической (слева) и пеннатной диатомовой без шва (в центре) и со швом (справа). Рисунок из Библии диатомологии

Центрические диатомовые во все стороны от центра выстраивают радиальные кремниевые ребра. Каждое такое ребро считается отдельной поперечной осью.

Каждое ребро дает многочисленные боковые ответвления. Они соединяютя друг с другом и формируют центрическую тектуру створки. Именно из-за того, что построение створки и ее текстуры происходит из центра, эта группа диатомовых названа центрическими.

У центрических диатомовых нет поперечной оси.

Пеннатные диатомовые строят только одно продольное ребро. Это главное ребро жесткости створки, подобное килю судна. Ось сонаправленная с главными ребрами жесткости обеих створок пеннатной диатомовой называется продольной.

Если диатомовая имеет шов, то шов проходит в центре продольного ребра. Точнее продольное ребро при построении оставляет место для шва.

На заключительном этапе пеннатная диатомовая строит поперечные ребра. Они могут идти перпендикулярно или под углом к продольному ребру. Ось, которая проходит через центр пересечения створковой и продольной оси в перпендикулярном направлении, называется поперечной.

Главные морфогенетические оси

Цетральная ось есть у всех диатомовых. Она проходит точно через центр начала формирования кремниевого панциря.

Продольная ось тоже есть у любой диатомовой. Но у центрических много продольных осей, а у пеннатных только одна.

Поперечная ось есть только у пеннатных диатомовых. Она перпендикулярна центральной и продольной осям.

Выделенные оси обычно называют осями симметрии. Но я предлагаю называть их морфогенетическими, так как благодаря жестко детерминированному морфогенезу вдоль этих направлений панцирь диатомовой приобретает заданную форму и текстуру поверхности

Схема морфогенетичеких осей доступна по адресу
3d-microalgae.org/diatoms/main-axes.

Как определить огромное число видов диатомовых за разумный срок?

«Фотосистематизатор» помогает разложить огромное число фотографий живых организмов по полочкам. В настоящее время я работаю над этим проектом. Тестирую прототип, проверяю идеи, думаю.

Диатомовая водоросль из рода Mastogloia

Упущенное звено — это заметка, которая говорит, что между идеей и реализацией должен быть предварительный опрос пользователей. Опрос поможет проверить жизнеспособность идеи и отказаться от тупикового проекта.

Поэтому попросил в РГ посоветовать способ быстрого определению очень большого числа организмов — нескольких тысяч штук. Быстрого — значит определение должно быть завершено за несколько недель, а не длиться годы. Есть еще одно ограничение: большинство диатомовых я вижу впервые.

Если найдется работающий метод, значит «Фотосистематизатор» не нужен.

Какой-то неизвестный вид диатомовой

Если вы вдруг знаете, как очень слабый таксономист может быстро идентифицировать огромное число видов, пишите.

В свою очередь, я поделюсь своими находками.

 Нет комментариев    598   2020   диатомовые водоросли   таксономическая идентификация

Эффективный способ определения видов диатомовых водорослей

Когда у меня накопилось больше тысячи фотографий диатомовых водорослей, полученных на сканирующем электронном микроскопе (СЭМ), я понял, как надо правильно определять виды.

Малая часть моей коллекции СЭМ-фотографий диатомовых. Она собрана за пять месяцев. У тех, кто исследует диатомовых десятки лет, таких фотографий — миллион

Одновходовые дихотомические ключи тут не помогают. У них много недостатков, но главное — они не позволяют определить любой вид.

Определитель диатомовых водорослей планктона Черного моря, изданный в 1955 году А. И. Прошкиной-Лавренко. Он до сих пор востребован как источник видовых и родовых описаний и иллюстраций. А дихотомическим ключем никто не пользуется

Многовходовые определительные ключи-таблицы позволяют различить небольшое число объектов. Максимум — несколько десятков, но точно меньше сотни. Потому что, чем больше объектов, тем сложнее охватить взглядом таблицу.

Таблица с признаками некоторых навикулоидных диатомовых. Признаки и значения закодированы числами. Cox, Williams, 2006

Кроме того, никто до сих пор не составил таблицу с признаками всех видов диатомовых. Или, хотя бы, родов. Или — семейств. Такая таблица не существует.

В любом ключе используемые термины должны быть понятны читателю любой квалификации. Иначе он запутается. А в терминологии диатомовых есть разногласия, неточности формулировок и неоднозначный смысл. Вот попробуйте разобраться, чем велум отличается от волы, вирги, вимина и инфундибулюма.

Фрагмент из словаря морфологических терминов диатомовых, изданном Гогоревым с соавторами (2018)

Поэтому тот, кто пытается эффективно определить множество видов, не использует определительный ключ.

Никто не пользуется определительным ключом

Вместо этого исследователь сравнивает картинки. Он кропотливо сопоставляет то, что видит, с тем, что опубликовано в статьях, книгах и на сайтах. Он планомерно сравнивает изображение водоросли с изображениями представителей известных видов до тех пор, пока не заметит явную схожесть. Внешнее сходство — сигнал о том, что водоросль с большой вероятностью относится к данному роду или виду. Чтобы убедиться в полном соответствии, исследователь сравнивает признаки. Только на этом этапе, он может пройтись по определительному ключу.

Настоящая идентификация заключается в кропотливом сличении картинок

Еще один легкий прием определения вида — спросить у другого. Можно спросить лично у знакомого систематика, поинтересоваться на форуме или задать вопрос на Ресечгейте. Правильный ответ не гарантирован, но ответы могут подсказать где искать.

Спросить у другого — эффективный способ видовой идентификации

Таким образом я узнал рода диатомовых из акватории Кабо-Верде и вид мелкой азовоморской диатомовой, на основании которого мы описали новый вид диатомовой Minidiscus vodyanitskiyi.

Перед сличением картинки необходимо систематизировать

Осознание принципа определения видов путем сличения изображений подтолкнуло меня к идее создать «Фотосистематизатор». Он поможет разобрать огромную кучу фотографий.

Совпадение зафиксировано. Выделенные экземпляры — это Pteroncola inane. Осталось идентифицировать еще 14372 организма

Расскажите о своем опыте идентификации видов. Согласны с тем, что все определительные ключи бесполезны? Может быть знаете другие способы определения? Пишите в комментариях или на почту: me@atonlyakh.ru

Между прочим, в предыдущем абзаце я использовал прием спросить у другого.

Удачи.

Диатомовые Кабо-Верде — черновик календаря на 2020 год

Республика Кабо-Верде — это группа островов в Атлантическом океане, западнее правой выступающей части Африки. Ранее они назывались Островами Зеленого мыса.

В конце осени 2019 года двое моих коллег провели на островах краткую разведочную биологическую экспедицию. В этом помог экипаж яхты «Югра». Они собрали небольшую коллекцию рыб, рыбьих паразитов и проб воды и грунта с микроводорослями.

Для прославления экспедиции у Валерия Баранова и Жени Дмитриевой (участников) возникла идея выпустить настенный календарь. Прославлять решили при помощи диатомовых, так как их облик наиболее приятен глазу.

Мы сделали фотографии диатомовых на сканирующем электронном микроскопе (СЭМ), выбрали наиболее удачные экземпляры и поместили на черный фон. Под каждым фото подписали название рода.

Кроме диатомовых попалась одна радиолярия. Это не растение, а животное с красивым кремниевым скелетом. Нам попался вид со скелетом как футбольный мяч.

На последней странице календаря увековечили всех причастных к его созданию.

Сейчас готов черновик календаря. В январе календарь будет сделан полностью.

Если вас заинтересовал календарь и вы хотите получить его в готовом виде, пишите на почту: me@antonlyakh.ru.

Центрифуга и термостат для подготовки проб диатомовых к СЭМ микроскопии

Наш институт получил сканирующий электронный микроскоп (СЭМ). Теперь мы можем изучать диатомовых в деталях.

Но чтобы получить такие классные фото, пробы надо подготовить. Для этого нужны химикаты и оборудование: центрифуга и термостат.

Какие центрифугу и термостат для подготовки проб к СЭМ-микроскопии посоветуете?

 Нет комментариев    318   2019   диатомовые водоросли   СЭМ   термостат   центрифуга
Ранее Ctrl + ↓