生物學(xué)家利用3D建模技術(shù)幫助拯救瀕臨滅絕的淡水貽貝

導(dǎo)讀：地球獨(dú)特的自然環(huán)境造就了令人驚嘆的生物多樣性，但隨著人類活動(dòng)范圍的不斷擴(kuò)張,，脆弱的生物多樣性逐漸被破壞,。全球有許多拯救瀕臨滅絕的動(dòng)物需要我們來保護(hù)，這也給生物學(xué)家?guī)�來了的諸多挑戰(zhàn),。這些瀕危物種包括：黑犀牛,、山地大猩猩、非洲森林象,、猩猩,，當(dāng)然還有玳瑁海龜,，但國(guó)際自然保護(hù)聯(lián)盟評(píng)估有超過 41,000 個(gè)物種面臨滅絕威脅（ IUCN）,，名單上還有更多,。這包括我們自己的后院，僅在美國(guó)就有 1000 多種瀕臨滅絕或受到威脅的物種,。

2023年8月28日,，南極熊獲悉，為了拯救一組淡水貽貝,，來自佛羅里達(dá)自然歷史博物館和史密森學(xué)會(huì)國(guó)家自然歷史博物館的科學(xué)家和成像專家聯(lián)手使用 3D 技術(shù)來幫助保護(hù)淡水貽貝,。

淡水貽貝實(shí)際上是世界上最瀕危的物種之一。史密森學(xué)會(huì)雙殼類（一組海洋和淡水軟體動(dòng)物）館長(zhǎng)約翰·菲弗 (John Pfeiffer) 解釋說,，盡管美國(guó)是淡水貽貝生物多樣性的重要熱點(diǎn)地區(qū),，但該國(guó)的許多淡水貽貝面臨滅絕的危險(xiǎn)。大約三分之一的物種受到《瀕危物種法》的保護(hù),，另外 30 個(gè)物種據(jù)信最近已經(jīng)滅絕,。考慮到貽貝對(duì)溪流和河流的健康至關(guān)重要,，因?yàn)樗鼈兙哂羞^濾能力,，可以清除周圍環(huán)境中的藻類、多余的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和重金屬,，并且能夠穩(wěn)定密集群落的河床,，因此它們的滅絕對(duì)其生物群落來說可能是災(zāi)難性的，人們也需要為拯救這一物種展開努力,。

△淡水貽貝（如圖所示）利用魚將它們運(yùn)送到上游（照片來源：Ryan Hagerty,，美國(guó)魚類和野生動(dòng)物管理局，CC0）

3D 技術(shù)如何幫助拯救淡水貽貝,？

從本質(zhì)上講,，使用 3D 技術(shù)來幫助拯救淡水貽貝將有兩個(gè)作用。第一,，以教育為中心,。保護(hù)任何物種的一個(gè)關(guān)鍵部分當(dāng)然是讓公眾意識(shí)到它們的存在，并直接交到試圖保護(hù)它們的生物學(xué)家手中,。因此,，國(guó)家保護(hù)培訓(xùn)中心正計(jì)劃創(chuàng)建貝殼的3D模型庫，以加強(qiáng)向全國(guó)各地的保護(hù)專業(yè)人員以及普通公民提供的淡水貽貝識(shí)別課程,。這一點(diǎn)至關(guān)重要,，因?yàn)殡S著貽貝數(shù)量的減少，尋找用于關(guān)鍵研究的參考標(biāo)本似乎越來越困難,。

△國(guó)家保護(hù)培訓(xùn)中心將使用 3D 打印的淡水貽貝殼模型（例如此處顯示的肥三脊貽貝 ( Amblema neislerii ) 的重建）來培訓(xùn)生物學(xué)家和保護(hù)主義者,。照片來源：佛羅里達(dá)博物館攝影：ZACHARY RANDALL

但物理 3D 打印并不是保存這些稀有物種的唯一方法。該項(xiàng)目的另一個(gè)關(guān)鍵部分是使用攝影測(cè)量創(chuàng)建數(shù)字模型，以在數(shù)字 3D 圖書館中構(gòu)建全面的館藏,。菲弗指出：“有些標(biāo)本極其罕見或脆弱,，幾乎不可能擁有全面的參考資料來幫助培訓(xùn)人員。因此,，我們想出了創(chuàng)建一個(gè)數(shù)字 3D 圖書館的想法,，通過將所有美國(guó)物種直接放在您的指尖，可以改善對(duì)標(biāo)本的獲取,�,！�

事實(shí)上，這并不是第一次使用攝影測(cè)量來實(shí)現(xiàn)此目的,，攝影測(cè)量可以將單個(gè)樣本的多張照片拼接在一起形成 3D 合成圖像,。文化遺產(chǎn)研究，例如“掃描世界”等項(xiàng)目背后的研究,，或最近為保護(hù)復(fù)活節(jié)島頭像所做的努力,，很快就采用了 3D 模型作為促進(jìn)訪問重要文化和歷史古跡的一種方式。現(xiàn)在,，這種淡水貽貝也采用了同樣的工藝,。

幸運(yùn)的是，佛羅里達(dá)博物館擁有目前使用的最快,、最高效的攝影測(cè)量設(shè)備之一,，并對(duì)其進(jìn)行了進(jìn)一步改造，以便同時(shí)從多個(gè)角度進(jìn)行拍攝,。為了拍攝圖像,，標(biāo)本被放置在燈箱內(nèi)的自動(dòng)轉(zhuǎn)盤上，并在旋轉(zhuǎn)過程中以編程的間隔拍攝照片,。然后將其翻轉(zhuǎn),，使下半部分也能成像，從而捕獲完整的 360 度覆蓋范圍,。

△技術(shù)人員將一個(gè)貝殼放在轉(zhuǎn)盤上以捕獲其圖像（照片來源：Zachary Randall/佛羅里達(dá)博物館）

△從各個(gè)角度對(duì)標(biāo)本進(jìn)行完整拍攝后,，將圖像拼接在一起，形成原始物體的完整 3D 重建,。

照片來源：佛羅里達(dá)博物館 攝影：ZACHARY RANDALL

國(guó)家保護(hù)培訓(xùn)中心課程負(fù)責(zé)人馬修·帕特森 (Matthew Patterson) 總結(jié)道：“這個(gè)項(xiàng)目非常令人興奮,，因?yàn)樗�提供了機(jī)會(huì)教授野外生物學(xué)家和公眾如何識(shí)別所有原產(chǎn)于美國(guó)的淡水貽貝物種，包括幾乎所有種類的淡水貽貝,。 100 個(gè)物種被列為受威脅和瀕危物種,。所有這一切都將在 2023 年發(fā)生，屆時(shí)《瀕危物種法案》將迎來 50 歲生日,�,！� 您可以點(diǎn)擊此處的的數(shù)字圖書館中了解更多關(guān)于貽貝模型的信息：https://sketchfab.com/3d-models/freshwater-mussels-of-north-america-7f8dfd99700a44ae9c0a0657103e8673