摘要：一种用于估计微藻遮光效果的3D旋转建模方法。在使用Blender创建的虚拟环境中旋转和倾斜Ceratium furcoides（Levander）Langhans的形状逼真的3D模型，说明投影面积的变化。（a）模型示意图，显示了旋转轴（x轴：蓝色，y轴：红色）
3D建模方法量化淡水微藻的遮光影响
一种用于估计微藻遮光效果的3D旋转建模方法。在使用Blender创建的虚拟环境中旋转和倾斜Ceratium furcoides（Levander）Langhans的形状逼真的3D模型，说明投影面积的变化。（a）模型示意图，显示了旋转轴（x轴：蓝色，y轴：红色），（b）围绕x轴旋转，（c）沿y轴倾斜，（d）旋转和倾斜的组合，以及（e）投影面积。黑色轮廓表示每个变换的阴影投影。图片来源：Tibor Kisantal
HUN-RE生态研究中心的研究人员开发了一种新的三维建模方法，可以准确量化微藻如何影响水下光照条件，这是水生生态系统健康中最关键的因素之一。
这项研究发表在《水研究》上，解决了水生生物学中一个长期存在的挑战：测量不同微藻物种的投影面积——挡光表面，其中许多微藻物种形成菌落或具有复杂的形状。这些投影面积决定了有多少光穿透水柱，直接影响淡水体的光合作用、氧气生产和生态平衡。
主要作者加博尔·博里奇博士说：“藻华不仅仅与生物量有关。”。“藻类的形状和结构同样重要。两种体积相同的藻类在阻挡光线的程度上可能相差六倍。”
该团队使用844种常见淡水微藻（包括蓝藻、硅藻和绿藻）的3D模型，对每种生物体进行了2000多次虚拟模拟，以计算每种物种在不同方向下对环境的影响。该方法经凸形分析模型验证，投影精度超过95%。
三维建模的淡水甲藻Ceratium furcoides的同时旋转和倾斜展示了复杂的方向如何影响投影的阴影区域。图片来源：Tibor Kisantal
结果：世界上第一个全面的淡水微藻预测面积数据库，现在可以公开访问。
研究人员和水资源管理人员现在可以使用一种名为遮荫因子（Fsh）的新指标来估计浮游植物群落如何改变光照条件，这是水质评估和生态系统建模中潜在的游戏规则改变者。
重要的是，这项研究揭示了不同的形态适应——如细丝长度、群体间距或螺旋结构——如何在不同的光照条件下影响物种的生态成功。这也解释了为什么简化的生物量指标往往无法捕捉到藻华的真正生态影响。
从细胞形状到生态系统功能：研究人员开发了一种计算管道，该管道结合了3D成像、性状数据库和光模拟，以量化微藻的投影阴影面积，为它们在水生光环境中的作用提供了新的见解。图片来源：Tibor Kisantal
合著者加博尔·瓦比罗博士说：“这不仅仅是一种学术进步。”。“我们现在有了一个工具，可以根据实际的生态功能重新解释数十年的浮游植物监测数据——不仅仅是数字，还有影响。”
这项研究利用了HUN-REN云基础设施，为基于特征的水生生态设定了新的基准，并为开发淡水健康的光照生物指标奠定了基础。
来源：科学探秘大学堂
