Um die Evolution von Blumen besser zu verstehen, ist es einem Forschungsteam der Biologie der Université de Montréal, des Botanischen Gartens von Montreal und der McGill University gelungen, mithilfe der Photogrammetrie schnell und präzise ein dreidimensionales Modell einer Blume aus zweidimensionalen Bildern zu erstellen .
Photogrammetrie wird häufig von Geographen verwendet, um die Topographie einer Landschaft zu rekonstruieren. Dies ist jedoch das erste Mal, dass Wissenschaftler die Technik verwenden, um 3D-Modelle von Blumen zu entwerfen, um sie besser zu studieren.
Die Ergebnisse ihres Experiments wurden im Oktober in der Zeitschrift veröffentlicht Neuer Phytologe.
Photogrammetrie ist ein Ansatz, der auf Informationen basiert, die aus zahlreichen Fotos gesammelt werden, die aus allen Winkeln aufgenommen wurden. Dank der Triangulation gemeinsamer Punkte auf den Fotos ist es möglich, ein 3D-Modell – in diesem Fall einer Blume – zu rekonstruieren. Anhand der Informationen aus den Fotos können dann Farben auf die 3D-Blume angewendet werden.
Bestäuber durch Form und Farbe anlocken
Blumen sind komplexe und äußerst unterschiedliche dreidimensionale Gebilde. Die Charakterisierung ihrer Formen ist wichtig, um ihre Entwicklung, Funktionsweise und Evolution zu verstehen. Tatsächlich interagieren 91 Prozent der Blütenpflanzen mit Bestäubern, um ihre Reproduktion in einer 3D-Umgebung sicherzustellen. Die Morphologie und Farben der Blüten wirken wie Magneten auf Bestäuber, um sie anzuziehen. Die 3D-Struktur von Blumen wird jedoch selten untersucht.
Der Einsatz der Photogrammetrie hat echte Vorteile gegenüber anderen bestehenden Methoden, insbesondere der Röntgenmikrotomographie, die bei weitem die am weitesten verbreitete Methode zum Erstellen von 3D-Blumenmodellen ist.
„Photogrammetrie ist viel leichter zugänglich, da sie billig ist, wenig Spezialausrüstung erfordert und sogar direkt in der Natur verwendet werden kann“, sagte Marion Leménager, Doktorandin in Biowissenschaften an der UdeM und Hauptautorin der Studie. „Außerdem hat die Photogrammetrie den Vorteil, die Farben von Blumen wiederzugeben, was mit Methoden mit Röntgenstrahlen nicht möglich ist.“
Es war Daniel Schoen, ein Professor für Biologie an der McGill University, der als erster am Institut de recherche en biologie végétale forschte, als er die Idee hatte, Photogrammetrie auf Blumen anzuwenden. Die ersten Ergebnisse, obwohl unvollkommen, reichten aus, um Leménager davon zu überzeugen, ihr ein Kapitel ihrer Dissertation zu widmen.
„Die Methode ist nicht perfekt“, sagte sie. „Einige Teile der Blumen lassen sich in 3D nur schwer rekonstruieren, etwa reflektierende, durchscheinende oder sehr behaarte Oberflächen.“
Beantwortung von Fragen zur Evolution der Blumen
„Das heißt“, fügte UdeM-Biologieprofessor Simon Joly hinzu, „dank der lebenden Sammlungen des Botanischen Gartens von Montreal, der Untersuchung von Pflanzen der Familie Gesneriaceae – Pflanzen, die aus subtropischen bis tropischen Regionen stammen, zu denen das Usambaraveilchen gehört.“ bekanntesten Vertreter – zeigt, dass mit dieser Technik erstellte 3D-Modelle es ermöglichen, eine Vielzahl von Fragen zur Evolution von Form und Farbe von Blumen zu untersuchen.
„Wir haben auch gezeigt, dass Photogrammetrie für sichtbare Blütenstrukturen mindestens so gut funktioniert wie Röntgenmethoden“, sagt Joly, die am Botanischen Garten forscht.
Die Photogrammetrie hat das Potenzial, die Forschung zur Blütenevolution und -ökologie anzukurbeln, indem sie eine einfache Möglichkeit bietet, auf dreidimensionale morphologische Daten zuzugreifen, glauben die Forscher. Datenbanken von Blumen – oder sogar von ganzen Pflanzen – könnten Wissenschaftlern und der breiten Öffentlichkeit einen Weg geben, die einzigartigen Merkmale von Pflanzenarten zu sehen, die vorerst verborgen bleiben.
Ein offenes, detailliertes Protokoll wurde zur Verfügung gestellt, um die Verwendung dieser Methode im Rahmen der vergleichenden Studie der Blütenmorphologie zu fördern. Das Ziel des freien Zugangs zu naturwissenschaftlichen Sammlungen dieser Art besteht darin, das Studium der Evolution der Blütenmorphologie auf großen taxonomischen, zeitlichen und geografischen Skalen anzuregen.
Dank eines 3D-Modellbetrachters ist es auch möglich, Blumenmodelle aus jedem Blickwinkel zu bewundern.
Mehr Informationen:
Marion Leménager et al, Studieren von Blumen in 3D mittels Photogrammetrie, Neuer Phytologe (2022). DOI: 10.1111/nph.18553
3D-Modell-Viewer: sketchfab.com/3d-models/rhytid … 40bf8cdae3f88777ffe4