Дослідники перетворили витончений скелет вакіти на доступні 3D-моделі, зберігши детальну анатомію, коли він наближається до зникнення.
Лише орієнтовна кількість вакіт (синус Phocoena) залишаються в мілководдях північної частини Каліфорнійської затоки, Мексика, єдиного місця, де мешкає ця маленька пташка. Підійшовши ближче до виду, дослідники створили спосіб, за допомогою якого люди можуть детально досліджувати його скелет, не торкаючись тонкої кістки.
Команда з Атлантичного університету Флориди, працюючи з Музеєм природної історії Сан-Дієго, каліфорнійським SeaWorld і NOAA Fisheries, оцифрувала повний жіночий скелет, який був переданий музею в 1966 році. Їхнє дослідження в публікації Наука про морських ссавцівописує один із найповніших цифрових анатомічних записів вакіти, коли-небудь зібраних.
Скелет вакіта, який кожен може перевірити
Оригінал настільки рідкісний і делікатний, що обробка та доступ до нього суворо обмежені. Його цифрові аналоги, які тепер є у вільному доступі через онлайн-репозиторій MorphoSource, можна обертати, збільшувати та оглядати під будь-яким кутом без ризику пошкодження кісток.
Скелет належить до найменших у світі китоподібних, групи, до якої входять кити, дельфіни та морські свині. Вакіти мають довжину близько 5 футів (1,5 метра) і мають характерні темні кільця навколо очей і рота. Ці невловимі тварини залишалися невідомими науці до другої половини 20 століття.
Один із співавторів дослідження, Роберт Л. Браунелл молодший, доктор філософії, зібрав зразок у 1960-х роках, коли був аспірантом. Зараз він біолог із відділу морських ссавців і черепах у Південно-західному науковому центрі рибальства NOAA. Бріттані Аджа Долан, колишній співробітник SeaWorld California, очолила проект оцифрування, працюючи з Браунелл, Філіпом Юніттом, куратором птахів і ссавців у Музеї природної історії Сан-Дієго, і першим автором Джеймі Кнауб.
Зяброві мережі наближають вакіту до зникнення
Протягом десятиліть, що минули з моменту збирання скелета, випадкове заплутування в сітях майже призвело вакіту до вимирання. Особливу небезпеку становлять незаконно встановлені сітки для тотоби, великої риби, чий сечовий міхур коштує високо на міжнародних чорних ринках. Незважаючи на те, що рибальство тотуби було заборонено кілька десятиліть тому, організовані мережі торгівлі дикою природою та високий попит за кордоном продовжують стимулювати незаконний риболовлю.
Інтенсивні зусилля щодо збереження залишили майбутнє невизначеним. Його виживання залежить від негайних і скоординованих міжнародних дій щодо припинення мулового промислу в його середовищі існування. Виноград став глобальним символом кризи біорізноманіття океану, і дослідники сподіваються, що цифровий архів допоможе більшій кількості людей дізнатися про нього.
Тріша Мередіт, доктор філософії, Атлантичний університет Флориди
«Завдяки поєднанню передових технологій обробки зображень із відкритим доступом ми не тільки зберігаємо цінні дані про одного з морських ссавців, які перебувають під загрозою зникнення, але й робимо цю інформацію доступною для всіх», — сказав Кнауб, асистент лабораторії обробки зображень у Берлінській лабораторії сімейної біології в Лабораторних школах FAU та Центрі досліджень та інновацій Маркуса. кандидат на біологічному факультеті FAU в Науковому коледжі Чарльза Е. Шмідта. «Проект дозволить виготовляти науково точні копії для музеїв, класів і освітніх програм, допомагаючи підвищити обізнаність і підтримати зусилля щодо збереження виду, який зараз знаходиться на межі зникнення».
Мікроскопічний вид внутрішньої частини кісток вакіти
Для створення архіву знадобилося зображення скелета в кількох масштабах. Дослідники почали з медичної комп’ютерної томографії, або КТ, яка використовує рентгенівські промені для отримання зображень поперечного перерізу та зазвичай використовується в лікарнях. Потім вони сфотографували окремі кістки та елементи скелета перед тим, як сканувати їх за допомогою мікрокомп’ютерної томографії або мікроКТ.
Мікрокомп’ютерна томографія захоплює набагато більш тонкі структури, ніж звичайна медична комп’ютерна томографія, виявляючи деталі в мікронах, менших за ширину людської волосини. Разом сканування дало тисячі зображень поперечних перерізів кісток.
«Успіх цього проекту став можливим завдяки вдосконаленим можливостям візуалізації в Берлінській лабораторії сімейної біології», — сказала Тріша Л. Мередіт, доктор філософії, співавтор і директор досліджень у школах лабораторії FAU, школі університету AD Henderson і середній школі FAU, а також асистент професора-дослідника Педагогічного коледжу FAU. «Наявність доступу до високоякісних систем мікро-КТ разом із досвідом обробки та відтворення великих і складних наборів даних була важливою для перетворення необроблених даних сканування в придатні для використання 3D-моделі. Таке інтегроване технологічне середовище — це те, що дозволяє зберігати зразки, такі як вакіта, і ділитися ними таким чином, що було неможливо донедавна.
Використовуючи спеціалізоване програмне забезпечення для 3D-зображень, команда цифровим способом відокремила кожну кістку від даних сканування та реконструювала її як детальну модель. Архів зберігає дані з різних методів візуалізації, що дозволяє дослідникам досліджувати особливості в масштабі, який неможливо охопити одним скануванням.
«Цей проект вимагав екстраординарного робочого процесу візуалізації для захоплення скелета вакіти в різних масштабах, від усієї кісткової структури до мікроскопічних внутрішніх деталей», — сказала Маріанна Е. Портер, доктор філософії, старший автор і професор кафедри біологічних наук FAU. «Завдяки інтеграції медичної КТ, мікро-КТ та зображень із високою роздільною здатністю ми змогли реконструювати як зовнішню морфологію, так і внутрішню архітектуру кожної кістки таким чином, щоб зберегти анатомічну точність, залишаючись при цьому повністю інтерактивним у цифровій формі. Результатом є не просто модель, а багатошаровий набір даних, який відображає справжню складність зразка».
Довідка: Джеймі Л. Кнауб, Бріттані А. Долан, Філіп Юнітт, Роберт Л. Браунелл, Тріша Л. Мередіт, Маріан E12, Маріан E12 та. Наука про морських ссавців.
DOI: 10.1111/mms.70162
Дослідження Школи стійкого розвитку навколишнього середовища, узбережжя та океану (ECOS) Джошуа М. Берліна було підтримано дослідницьким подарунком, Лабораторними школами FAU та SeaWorld California.
Ніколи не пропустіть прорив: приєднуйтесь до інформаційного бюлетеня SciTechDaily.
Слідкуйте за нами в Google і Google News.
