Медузы как живые датчики: в Севастополе создали систему оценки чистоты воды по движению аурелий

Российские ученые создали систему, которая определяет загрязнение морской воды по изменению поведения медуз.

Специалисты предлагают отслеживать сокращения купола беспозвоночных с помощью компьютерного зрения и специального алгоритма.

Метод планируется применять для контроля состояния прибрежных вод в зонах купания и добычи морепродуктов.

Реакция медузы Aurelia aurita на нефтепродукты. Фото: Юлия Баяндина/ИнБЮМ РАН

Специалисты Института биологии южных морей имени А.О. Ковалевского РАН создали систему для определения чистоты морской воды, основанную на анализе поведения ушастых медуз (Aurelia aurita). Как сообщили в пресс‑службе Российского научного фонда (РНФ), метод предполагает установку аквариума с беспозвоночными и отслеживание сокращений их купола с помощью компьютерного зрения, передаёт РИА Новости.

При загрязнении воды микропластиком, тяжёлыми металлами или нефтепродуктами характер движения медуз меняется, причём в зависимости от химического состава загрязнителя непрерывное движение купола меняется по‑разному. Эту особенность исследователи предложили применять для оценки качества воды в зонах купания или производства морепродуктов. Улавливать изменения в мышечных сокращениях помогает специальный алгоритм, разработанный в институте.

«Мы предлагаем простую и автономную установку, которую можно будет развёртывать в полевых условиях без дорогостоящего лабораторного оборудования. Согласно идее, сначала в любой интересующей прибрежной зоне специалисты устанавливают аквариум с медузами, через который протекает морская вода. Далее с помощью системы компьютерного зрения и разработанного нами алгоритма они отслеживают поведение этих особей, которое зависит от качества воды», — приводятся в сообщении РНФ слова старшего научного сотрудника лаборатории ландшафтной экологии и геоматики Института биологии южных морей имени А.О. Ковалевского РАН Елены Вышкварковой.

Созданный алгоритм обучен определять силуэт аурелии, отслеживать частоту сокращений купола и описывать направление движения организма — всего программа описывает 11 факторов поведения медузы. Отклонения от нормального поведения учёные моделировали в лабораторных условиях: алгоритм научился отличать движения Aurelia aurita в чистой воде от движений при загрязнении дизельным топливом с точностью 100 %. При этом в опыте участвовало только шесть особей.

«Это значит, что во время реального мониторинга будет достаточно отслеживать движения всего нескольких особей, чтобы надёжно оценить состояние прибрежных вод», — объяснили в РНФ.

В дальнейшем учёные планируют оценить эффективность метода при попадании в море загрязнителей другого типа — например, пестицидов. Также в Институте биологии южных морей имени А.О. Ковалевского РАН проведут оценку других видов, которые могли бы стать «живыми маркерами» загрязнений в акватории Чёрного моря.

Результаты работы, выполненной при поддержке гранта РНФ (проект № 25‑19‑005551), представлены в Journal of Marine Science and Engineering.

Источник: ecoportal.su