S u t d u i d o i d e d ll l a l f o f rma

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1 Studio della forma Dr Corrado Costa Università di Roma La Sapienza Zoogeografia Aprile

2 La Forma Aristotele ( a.C.) definiva la bellezza (kalliste) come ordine, ripetizione delle misure (simmetria) ed esattezza (Metaphysica XIII, M, iii). Nel Liber Abaci (1202), Fibonacci espone i fondamenti di algebra e matematica usati nei paesi Arabi, fornendo l occasione per l introduzione della serie numerica che oggi porta il nome del matematico pisano e che si riscontra in numerosi esempi in natura. Tra questi, l approssimazione del Rapporto Aureo.

3 La Forma Nessuna humana investigazione si pio dimandara vera scienzia s'essa non passa per le matimatiche dimonstrazione. Leonardo da Vinci ( ) Gli studi di Leonardo Da Vinci sul corpo umano hanno indicato come Rapporto Aureo il rapporto esteticamente più piacevole tra le lunghezze del corpo umano (ad esempio tronco/gambe). Michelangelo - Cappella Sistina ( ), utilizza il rapporto aureo per il suo affresco Albrecht Durer nel 1528 tenta di rappresentare graficamente la deformazione di ogni individuo osservato rispetto all ideale assunto a forma di riferimento attraverso griglie di deformazione

4 La Forma Lo studio della forma può essere meramente descrittivo, o può diventare analitico. Si incomincia a descrivere la forma di un oggetto con parole semplici; si finisce con il definirla attraverso il preciso linguaggio matematico. (D'Arcy Thompson ) D Arcy Wentworth Thompson ( ), da naturalista, nel suo trattato On growth and form (1917) applica il discorso alle forme biologiche, costruendo delle griglie di trasformazione, in cui sono delle distorsioni dei piani cartesiani a rappresentare le deformazioni di un individuo in un altro, o di una specie in un altra. Costa C Lo studio della forma in ittiologia: Morfometria geometrica e analisi dei profili. Ph.D. Thesis in Evolutionary Biology and Ecology Univ. Rome Tor Vergata. 177 p.

5 La Forma biologica La forma è uno dei più importanti concetti che esistono nelle scienze biologiche Tutte le forme biologiche consistono in un gran numero di aspetti comuni che includono la taglia, la configurazione, il colore, la disposizione, ecc. La descrizione e l analisi della forma sono stati da sempre gli strumenti più immediati per lo studio degli organismi viventi e per la loro classificazione. Anche nella classificazione dimensionale, forma e colori sono le ragioni per cui distinguiamo una specie dall altra vedendola. Da qui nascono due esigenze: Rappresentare la forma e le sue variazioni graficamente e geometricamente Misurare la forma, analizzandola quindi in modo quantitativo

6 Le tecniche morfometriche La Morfometria La morfometria si definisce come lo studio quantitativo della variazione delle forme biologiche. L obiettivo non è costituito dallo studio della forma in sé, ma, piuttosto, dalla relazione tra forme diverse, nel tentativo ultimo di identificare e quantificare tali relazioni e tentare di definire le cause e gli effetti di tali modificazioni. Morfometria tradizionale Tecniche morfometriche Morfometria geometrica Analisi dei profili

7 Le tecniche morfometriche Acquisire una forma (sensore) Estrarne le informazioni (dall immagine alle tecniche morfometriche) Analizzarle statisticamente (tecniche statistiche) Costa C, Antonucci F, Pallottino F, Aguzzi J, Sun DW, Menesatti P, Shape analysis of agricultural products: a review of recent research advances and potential application to computer vision. FOOD AND BIOPROCESS TECHNOLOGY, 4:

8 Le tecniche morfometriche La Morfometria tradizionale E basata sulla misura di lunghezze prestabilite o rapporti tra esse. Consente la quantificazione della variazione della forma attraverso le analisi statistiche.

9 Le tecniche morfometriche La Morfometria Geometrica E basata su punti di omologia biologica e strutturale (landmark). Il posizionamento di landmark è un operazione pressoché manuale Consente la visualizzazione della variazione localizzata della forma attraverso gli splines. Consente la quantificazione della variazione della forma attraverso le analisi statistiche. Consente di mettere in relazione variabili esterne e forma

10 Le tecniche morfometriche L Analisi dei Profili L analisi dei profili viene utilizzata o quando non è possibile ottenere un discreto numero di landmarks o quando si vuole automatizzare l estrazione delle informazioni. Tra le tecniche principali ci sono quelle basate sulla trasformata di Fourier, sull equazione di Bezier o su wavelet transform. Consente la visualizzazione della variazione globale della forma. Consente la quantificazione della variazione della forma attraverso le analisi statistiche. Consente di estrarre equazioni che possono essere utilizzate come descrittori tassonomici sintetici. Università di Roma La Sapienza Zoogeografia 23 Aprile 2012

11 CASI DI STUDIO Università di Roma La Sapienza Zoogeografia 23 Aprile 2012

12 Latterini Università di Roma La Sapienza Zoogeografia 23 Aprile 2012

13 Latterini

14 Latterini Antonucci F, Boglione C, Cerasari V, Caccia E, Costa C, External shape analyses in Atherina boyeri (Risso, 1810) from different environments. ITALIAN JOURNAL OF ZOOLOGY, 79: Università di Roma La Sapienza Zoogeografia 23 Aprile 2012

15 Vongole Tapes philippinarum introdotta a Goro nei primi anni 60 e nella laguna di Venezia nel 1973 e da li diffusa (anche per scopi commerciali) in tutto il Mediterraneo Tapes decussatus T. decussatus recentemente migrata dal Mediterraneo nella parte Nord del Mar Rosso Tapes philippinarum Università di Roma La Sapienza Zoogeografia 23 Aprile 2012

16 Vongole Tapes decussatus Università di Roma La Sapienza Zoogeografia 23 Aprile 2012

17 Vongole Università di Roma La Sapienza Zoogeografia 23 Aprile 2012

18 Vongole differenze tra specie simili Tapes decussatus Tapes philippinarum

19 Vongole PLSDA SIMCA Costa C, Aguzzi J, Menesatti P, Antonucci F, Rimatori V, Mattoccia M, Shape analysis of different populations of clams in relation to their geographical structure. JOURNAL OF ZOOLOGY, 276:

20 Otoliti Università di Roma La Sapienza Zoogeografia 23 Aprile 2012

21 Otoliti Capoccioni F, Costa C, Aguzzi J, Menesatti P, Lombarte A, Ciccotti E, Ontogenetic and environmental effects on otolith shape variability in three Mediterranean European eel (Anguilla anguilla, L.) populations. JOURNAL OF EXPERIMENTAL MARINE BIOLOGY AND ECOLOGY, 397: 1 7 Università di Roma La Sapienza Zoogeografia 23 Aprile 2012

22 Salamandrine Università di Roma La Sapienza Zoogeografia 23 Aprile 2012

23 Salamandrine

24 Salamandrine Intra-popolazione - Colorazione comune 100% 75%

25 Salamandrine 88.8% corretta classificazione inter-popolazionale (modello PLSDA Costa C, Angelini C, Scardi M, Menesatti P, Utzeri C, Using image analysis on the ventral colour pattern in Salamandrina perspicillata (Savi, 1821) (Amphibia, Salamandridae) to discriminate among populations. BIOLOGICAL JOURNAL OF THE LINNEAN SOCIETY, 96:

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