Красноярске учёные испытали новый способ изучения зоопланктона в озёрах
Исследования зоопланктона, ключевого компонента водных экосистем, важны для понимания процессов, происходящих в водоёмах, например, таких как круговорот углерода. Одним из показателей здоровья водоёма является смертность зоопланктона. Высокая доля мёртвых рачков в пробах указывает на неблагоприятные условия: загрязнение, плохие трофические условия или стресс, вызванный токсичными веществами.
Однако подсчёт погибших особей зоопланктона - задача не из лёгких. Традиционный метод лова планктона сетью и его окрашивания красителем требует ручной обработки проб, значительных временных затрат, а также квалифицированных специалистов.
Учёные Красноярского научного центра Сибирского отделения Российской академии наук предложили оценивать обилие планктона в озёрах при помощи подводной видеосъёмки и последующего подсчёта по записям живых и мёртвых особей при помощи машинного обучения. Они испытали разработанную систему подводной съемки в шести солёных озерах юга Сибири и оценили перспективы её использования для изучения естественной смертности зоопланктона.
Погружная система использует экшн-камеры, которые снимают видео под водой в проточной камере. На видео учёные могут различить живых и мёртвых рачков по их активности. В будущем специалисты планируют использовать машинное обучение для автоматизации процесса подсчёта.
Результаты показали, что в исследованных озёрах в составе зоопланктона в среднем около 5 процентов рачков мёртвые. Эти данные соответствуют общепринятым значениям для солоноватых и пресноводных экосистем. Низкая и стабильная доля мёртвых особей свидетельствует о том, что в период наблюдений популяции зоопланктона не подвергались значительному стрессу.
Специалисты сравнили предложенный метод с традиционным ловом планктонной сетью и окрашиванием рачков красителем. Результаты, полученные этими методами, были близкими.
«Подводная видеосъёмка может стать эффективным методом изучения естественной смертности зоопланктона, - отметил кандидат биологических наук, старший научный сотрудник Института биофизики СО РАН Александр Толомеев. - Обычно мы рассчитываем смертность зоопланктона, измеряя соотношение живых и мёртвых организмов в разных слоях воды и скорость их погружения с помощью специальных ловушек, установленных в озере. Подводная видеосъёмка может решить некоторые проблемы, связанные с анализом вертикального распределения живых и погибших организмов в толще воды и определением скорости погружения и точнее отслеживать эти процессы».
В настоящее время прототип проточной видеосистемы хорошо справляется с анализом живого зоопланктона. Однако мёртвый зоопланктон имел низкие концентрации в исследуемых озёрах и редко попадал в проточную камеру. Тем не менее видеосистема позволила провести комплексную оценку численности мёртвого зоопланктона во всей толще воды.
Следующим шагом в улучшении процедуры станет модификация видеосистемы для изучения объектов с низкой концентрацией и использования методов машинного обучения для автоматизации классификации, обработки и анализа видеоданных.
Фото пресс-службы СО РАН.
Гость (премодерация)
Войти