Цветы – яркие вестники невероятного биоразнообразия природы. Они бывают самых разных форм, цветов и функций, которые столь же разнообразны, как и сама жизнь. Но их сложные структуры — это не просто радость для глаз — они также являются ключом к пониманию различных биологических процессов, включая опыление, эволюцию и динамику экосистемы.

Разнообразие и разнообразие различных цветочных структур делает важным детально визуализировать их особенности. Но такие методы, как рентген, дороги и требуют сложной установки. Вместо этого исследователи из Монреальского университета обратились к другому методу: фотограмметрии.

Цветочный грамм

Несмотря на сложное название, фотограмметрия, по сути, означает использование нескольких фотографий под разными углами для построения модели чего-либо. Вы соединяете фотографии вместе, чтобы создать 3D-модель, которую затем можно детально изучить и изучить.

Этот подход обычно использовался при аэрофотосъемке для создания модельных карт, включающих топографические особенности. Но в последние годы эта техника пришла и на Землю, где ее использовали для оцифровки и создания 3D-моделей различных объектов. Например, его обычно используют в археологии и палеонтологии для создания моделей артефактов и окаменелостей.

Это работает примерно так. У вас есть интересующий вас объект, и вы фотографируете все вокруг него с контролируемой геометрией, чтобы вы могли видеть его со всех сторон, и фотографии имели значительное перекрытие между собой. Затем сложные алгоритмы используются для восстановления 3D-модели, сохраняя реальный цвет и размеры.

Первое преимущество заключается в том, что этот метод дешев и не требует специального оборудования. Тот факт, что он сохраняет настоящие цвета цветов, также является приятным бонусом.

«Фотограмметрия гораздо более доступна, поскольку она дешева, требует небольшого количества специализированного оборудования и может даже использоваться непосредственно в природе», — сказала Марион Леменагер, аспирант биологических наук в UdeM и ведущий автор исследования. «Кроме того, фотограмметрия имеет то преимущество, что воспроизводит цвета цветов, что невозможно с помощью методов, использующих рентгеновские лучи».

Благодаря такому подходу исследователи продемонстрировали возможность оцифровки цветов и детального изучения их эволюции и особенностей. Они также говорят, что этот подход можно использовать для создания большой 3D-базы данных, к которой смогут получить доступ и изучать ее люди со всего мира.

Не идеально, но определенно достаточно хорошо

Идея родилась, когда Дэниел Шон, профессор биологии Макгилла, впервые начал исследовать эту идею в Институте исследований растительной биологии. Он признает, что результаты не были идеальными, но они убедили Леменагера изучить этот вопрос подробнее.

Впоследствии эта техника была усовершенствована, и, хотя она еще не идеальна (например, она все еще борется с полупрозрачными и прозрачными частями цветов), она уже нашла хорошее применение.

«Тем не менее, — добавил профессор биологии UdeM Саймон Джоли, — благодаря живым коллекциям Монреальского ботанического сада, изучению растений семейства геснериевых — растений, происходящих из субтропических и тропических регионов, среди которых африканская фиалка является одним из наиболее известные представители — демонстрирует, что 3D-модели, созданные с помощью этой техники, позволяют исследовать большое количество вопросов эволюции формы и окраски цветов.

«Мы также показали, что фотограмметрия работает, по крайней мере, так же хорошо, как рентгеновские методы для видимых цветочных структур», — сказал Джоли, который проводит исследования в Ботаническом саду.

Открытие миру

По мнению исследователей, важно сделать этот вид работы доступным для всего мира. Они уже разработали протокол с открытым исходным кодом для продвижения использования этого метода в контексте сравнительного изучения морфологии цветов с целью побудить больше людей внести свой вклад в создание бесплатной онлайн-коллекции натуральных цветов.

Этот подход может совершить революцию в изучении цветов. Большие базы данных с оцифрованными характеристиками могли бы, например, выделить черты или сходства, которые до сих пор не были обнаружены. Открываясь для большего числа ученых и студентов, он также поощряет совместные исследования. Наконец, это позволяет исследователям, у которых нет доступа к определенным цветам, исследовать и изучать их в 3D.

С тех пор, как натуралисты начали создавать подробные рисунки цветов, они постоянно пытались запечатлеть сложные детали этих ботанических чудес. Появление фотограмметрии представляет собой значительный шаг в этом направлении, предлагая цифровой мост между искусством традиционной ботанической иллюстрации и точностью современной науки. Этот метод обещает обогатить и демократизировать наше понимание морфологии, эволюции и их роли в экосистемах, гарантируя, что наследие первых натуралистов продолжит процветать в эпоху цифровых технологий.