Morfometrija

Kvantitativna valorizacija oblika nezaobilazna je u mnogim područjima biologije kao što su: botanika, zoologija, taksonomija, medicina, agronomija, ekologija, genetika, peleontologija i dr. Zapravo je taksonomska klasifikacija živih bića, kao i općenito razumijevanje njihove velike raznolikosti povijesno utemeljeno na opisu oblika (deskriptivna morfologija). Kada je početkom 20. stoljeća biologija prelazila od deskriptivne u kvantitativnu znanost i morfologija je doživjela sličnu preobrazbu. Tadašnje morfološke studije uključivale su kvantitativne podatke za jednu ili više mjerljivih značajki koji su sumirani u srednje vrijednosti i uspoređivani izmedu grupa. Pojavom i razvojem različitih statističkih metoda kao što su korelacijski koeficijenti i analiza varijance još se više unaprijedila i morfologija i počeo je razvoj morfometrije kakvu danas poznajemo.

U tradicionalnom smislu morfometrija je primjena multivarijatnih statističkih analiza na skupu kvantitativnih varijabli kao što su duljina, širina, visina i sl. Ona je doživjela procvat od 70-tih do 90-tih godina prošloga stoljeća, prije svega zbog razvoja elektroničkih računala što je omogućilo jednostavnu primjenu različitih multivarijatnih statističkih metoda na velikom broju varijabli. Najcešće su korištene klasterska analiza, analiza glavnih komponenti, faktorska analiza, analiza diskriminante i dr. Nedostatak toga pristupa je što su linearne varijable često visoko korelirane s veličinom. Osim toga, dva identična skupa linearnih mjera udaljenosti može potjecati s dva objekta koji imaju različit oblik. Kako je nama za razlikovanje organizama najcešće važan upravo oblik, a ne veličina objekta nastojalo se različitim formulama izvedenim od linearnih varijabli što bolje izraziti oblik.

Početkom 90-tih godina prošloga stoljeća došlo je do razvoja velikoga broja novih morfometrijskih metoda koje možemo svrstati u jednu novu znanstvenu disciplinu koja se naziva geometrijska morfometrija. Tim metodama se nastojalo ukloniti gore navedene nedostatke tradicionalne morfometrije, ali i ubrzati, pojednostavniti i objektivizirati pridobivanje podataka s bioloških objekata. Jedna od bitnih prednosti novih metoda je u tome što nam one omogućuju da iz analiziranih varijabli možemo konstruirati grafičke reprezentante proučavanih oblika.

U području geometrijske morfometrije možemo u grubo razlikovati dvije glavne skupine metoda:

Analize obrisa (kontura) - kod ovih metoda pristup se sastoji u digitalizaciji što većeg broja točaka duž vanjskoga ruba (obrisa) proučavanog objekta, uklapanju tih točaka u neku matematičku funkciju (obično se koristi neki oblik Fourierove analize) i usporedbi krivulja pomoću koeficijenata funkcija uz pomoc multivarijatnih statističkih metoda (u novije vrijeme i neuralnih mreža). Točke u tom multivarijatnom prostoru mogu se transformirati nazad u fizički prostor analiziranog objekta i vizualizirati kao obris objekta.

Analize značajnih (karakterističnih) točaka - u ovom slučaju na proučavanom objektu se definiraju biološki značajne i lagano prepoznatljive, karakteristične točke, te se uzimaju njihove koordinate u dvo- ili trodimenzionalnom prostoru. Kako se proučavani objekti međusobno, osim po obliku razlikuju i po orijentaciji, veličini i sl. dobivene kordinate se podvrgavaju različitim matematičkim metodama kojima se uklanja varijabilnost koja nije uzrokovana oblikom. Nakon toga se analiziraju razlike između analiziranih objekata najčešće pomoću multivarijatnih statističkih metoda gdje transformirane koordinate značajnih točaka predstavljaju analizirane varijable.

Geometrijska morfometrija je relativno mlado područje znanosti koje se posljednjih godina intenzivno razvija te su brojni članci, knjige i web siteovi koji se bave tim područjem (vidi: Literatura, Linkovi).