Севастопольские ученые превратили медузу в живой датчик

Севастопольские ученые разработали систему, которая по поведению черноморской медузы определяет попадание в воду нефтепродуктов. Ранее ForPost рассказывал об этих наработках. 

Однако в интервью ТАСС руководитель Лаборатории гидроакустики Федерального исследовательского центра «Институт биологии южных морей имени А. О. Ковалевского РАН» (ФИЦ ИнБЮМ) Александр Греков раскрыл новые подробности.

«Aurelia aurita — это ушастая медуза или аурелия — самая массовая медуза Черного моря. Для человека она практически безопасна. Аурелия плавает, ритмично сжимая купол, и этот "пульс" хорошо виден на видео. Именно он сделал ее удобным живым датчиком», — говорит учёный.

В аквариуме каждое движение медузы сбоку, зафиксированное камерой, обрабатывает нейросеть. Программа анализирует частоту сокращений, ритмичность, скорость и траекторию движения.

«Первые 15 минут в чистой воде система «запоминает» норму конкретной медузы, а затем следит, не отклоняется ли поведение от этой нормы», — поясняет Александр Греков.

По его словам, животные организмы давно применяют в качестве датчиков качества воды, так как их реакция на загрязнение проявляется быстрее и оказывается чувствительнее, чем у многих приборов.

Такие системы называют биологическими системами раннего предупреждения, и чаще всего в этой роли выступают моллюски, рыбы или дафнии. За медузами ранее не наблюдали из-за отсутствия инструментов для автоматического наблюдения за ними, говорит учёный.

«Главное наше открытие: медузы реагируют на дизельное топливо по-разному. Одна замедляется, другая почти не меняет пульс, третья сначала ускоряется, а потом замедляется. Поэтому единого признака «загрязненной воды» нет. Система ищет не конкретную реакцию, а любое устойчивое отклонение от индивидуальной нормы», — уточняет севастопольский учёный.

Во время эксперимента все шесть медуз, к которым в воду добавляли дизельное топливо, показали тревожное поведение с задержкой от 1 до 24 минут. По словам учёного, в контрольных записях с чистой водой ложных срабатываний не было.

Новизна метода заключается в самом подходе, подчеркнул Александр Греков. Взрослая медуза выступает в роли биосенсора, а видеоанализ полностью автоматизирован и опирается на индивидуальную «норму» для каждой особи. Алгоритм тревоги, по его словам, занимает меньше 300 строк кода, не требует обучения на примерах загрязнения и работает на недорогом компьютере. Программный код открыт.

Такие станции, по словам учёного, можно ставить рядом с портами, нефтебазами, водозаборами, выпусками сточных вод и рыбоводческими хозяйствами. Но у метода есть и ограничения — система не определяет вид загрязняющего вещества, поэтому его нужно сочетать с обычными приборами.

«Пока это пилотное лабораторное исследование на шести особях. Следующие шаги: расширить выборку, проверить реакцию на тяжелые металлы, пестициды и микропластик, провести испытания в природных условиях», — резюмирует Александр Греков.

Результаты работы севастопольских учёных были представлены в сентябре на Международной научно-практической конференции «Изучение водных и наземных экосистем: история и современность». Исследование поддержал Российский научный фонд.

Ранее ForPost рассказывал, как севастопольские учёные научились получать ценный порошок из отходов инкерманского карьера.

Ника Заринская