В Севастополе научились оценивать чистоту моря по поведению медуз
Исследователи Института биологии южных морей имени А.О. Ковалевского РАН в Севастополе разработали необычный способ оценки чистоты морской воды с помощью поведения ушастых медуз. По их задумке, в аквариум помещают аурелий и затем наблюдают за ритмом сокращений их купола, используя технологии компьютерного зрения. Такой подход может стать новым инструментом для экологического мониторинга прибрежных акваторий, сообщили РИА Новости в пресс-службе Российского научного фонда (РНФ).
В основе метода лежит тот факт, что медузы очень чувствительно реагируют на изменения среды. Если в воде присутствуют микропластик, тяжелые металлы или нефтепродукты, характер их движения заметно меняется: купол аурелии начинает сокращаться иначе, чем в чистой воде. При этом специалисты отмечают, что каждое загрязняющее вещество влияет на организм по-своему, поэтому схема движений может отличаться в зависимости от химического состава примесей.Подобная биоиндикация особенно важна для морских регионов, где не всегда удается быстро и точно определить уровень загрязнения традиционными методами. Использование живых организмов позволяет получать дополнительную информацию о состоянии воды и оценивать не только сам факт загрязнения, но и его возможное влияние на морскую экосистему. В перспективе такая система может помочь в более оперативном контроле качества воды в зонах отдыха, портах и промышленных районах.Исследователи Института биологии южных морей имени А. О. Ковалевского РАН предложили оригинальный способ оценки состояния морской воды в районах, где люди купаются или где ведется добыча и выращивание морепродуктов. По их мнению, поведение беспозвоночных может служить надежным природным индикатором качества среды. Такой подход особенно важен там, где необходимо быстро и без сложных лабораторных процедур понять, насколько безопасна вода для человека и морских организмов.
В основе метода лежит наблюдение за изменениями в мышечных сокращениях медуз. Ученые отмечают, что даже небольшие отклонения в их движении могут сигнализировать о неблагоприятных изменениях в воде. Чтобы фиксировать такие реакции максимально точно, специалисты предлагают использовать технологии компьютерного зрения, которые позволяют автоматически отслеживать поведение животных в реальном времени.
После этого полученные данные будут передаваться на обработку специальному алгоритму, созданному в Институте. Такой алгоритм сможет анализировать динамику сокращений, выделять отклонения от нормы и формировать вывод о качестве морской среды. Это делает систему не только точной, но и удобной для практического применения в полевых условиях.
«Мы предлагаем простую и автономную установку, которую можно будет развертывать в полевых условиях без дорогостоящего лабораторного оборудования», — отмечают авторы разработки. По их словам, устройство можно будет применять непосредственно на месте, что особенно ценно для мониторинга прибрежных зон, акваторий пляжей и районов морского хозяйства.
В перспективе такая технология может стать доступным инструментом экологического контроля. Она позволит оперативно выявлять загрязнение, снижать риски для отдыхающих и помогать предприятиям, связанным с производством морепродуктов, поддерживать высокие санитарные стандарты. Кроме того, использование живых организмов в качестве природных датчиков открывает новые возможности для развития биомониторинга и более бережного отношения к морским экосистемам.
По словам ученых, предложенная методика позволяет использовать медуз как живой индикатор состояния морской среды. Сначала в выбранной прибрежной зоне специалисты устанавливают аквариум с медузами, через который непрерывно проходит морская вода. Такая система дает возможность наблюдать за тем, как организм реагирует на изменения в окружающей среде, не нарушая естественных условий эксперимента. Затем с помощью системы компьютерного зрения и специально разработанного алгоритма исследователи фиксируют поведение медуз и сопоставляют его с качеством воды. Как пояснила старший научный сотрудник лаборатории ландшафтной экологии и геоматики Института биологии южных морей имени А. О. Ковалевского РАН Елена Вышкваркова, именно особенности поведения этих животных могут указывать на состояние водной среды. В Фонде также отметили, что созданная программа уже обучена распознавать силуэт аурелии, определять частоту сокращений купола и отслеживать направление движения медузы. В общей сложности алгоритм анализирует 11 различных параметров поведения, что позволяет получить более полную картину и точнее оценивать качество морской воды в конкретной зоне. Таким образом, технология может стать полезным инструментом для экологического мониторинга, поскольку она сочетает биологические наблюдения и цифровую аналитику. В дальнейшем подобные решения способны помочь оперативно выявлять неблагоприятные изменения в морских экосистемах и принимать меры для их защиты.Ученые в лабораторных условиях смоделировали выявление отклонений в поведении медузы от нормы и показали, что такой подход может быть очень точным. В ходе эксперимента алгоритм научился различать движения медузы Aurelia aurita в чистой воде и при загрязнении дизельным топливом, достигнув точности 100 процентов. При этом в исследовании участвовало всего шесть особей, что делает метод особенно перспективным для дальнейшего применения.По словам представителей РНФ, это означает, что в ходе реального мониторинга достаточно будет наблюдать за движениями лишь нескольких медуз, чтобы с высокой надежностью оценивать состояние прибрежных вод. Такой способ может стать удобным инструментом для экологического контроля, поскольку он позволяет быстро реагировать на изменения в окружающей среде и фиксировать ранние признаки загрязнения.В дальнейшем специалисты намерены проверить, насколько эффективно этот метод будет работать при попадании в море других видов загрязнителей, например пестицидов. Если технология подтвердит свою универсальность, ее можно будет использовать для более широкого и точного мониторинга морских экосистем, что особенно важно для защиты прибрежных районов и сохранения биоразнообразия.В Институте биологии южных морей имени А. О. Ковалевского РАН планируют продолжить исследования и в дальнейшем оценить и другие морские виды, которые могут использоваться в качестве «живых маркеров» загрязнения в акватории Черного моря. Такие организмы помогают ученым быстрее выявлять изменения в состоянии морской среды, отслеживать уровень антропогенной нагрузки и понимать, какие именно факторы сильнее всего влияют на экосистему.Подобные исследования имеют большое значение для экологического мониторинга, поскольку позволяют не только фиксировать последствия загрязнений, но и заранее замечать потенциально опасные процессы. Использование биоиндикаторов дает возможность более точно оценивать состояние морской воды и прибрежных районов, а также разрабатывать меры по сохранению биоразнообразия.Результаты работы опубликованы в журнале Journal of Marine Science and Engineering. Исследование было выполнено при поддержке гранта Российского научного фонда в рамках проекта № 25-19-00551.Источник и фото - ria.ru
