Севастопольские учёные придумали нетривиальную работу для ушастых медуз

Всё живое зависит от состояния среды, в которой обитает, и ушастые медузы — не исключение. Их свойство сокращаться при наличии в воде загрязняющих веществ теперь будет использовано на благо человека. О создании нового инструмента мониторинга морской среды сообщили учёные Института биологии южных морей РАН.

По словам специалистов, частота сокращений тела аурелий, как ещё называют ушастых медуз, напрямую зависит от состава воды, в которой они плавают. А она подвергается загрязнению не только нефтепродуктами: в море попадают и пестициды, и пластик, и тяжёлые металлы, и другие продукты человеческой деятельности. О том, что содержание микропластика в донных отложениях у берегов Севастополя в несколько раз превышает норму, учёные РАН говорили, в частности, в 2023 году. Это наносит огромный вред и человеку, и морским обитателям, в тканях которых всё это откладывается.

Методы контроля качества воды до сих пор оставались традиционными: лабораторный химический анализ точен, но требует временных затрат. Соответственно и говорить о мониторинге в режиме реального времени не приходится. Использование биологических «маркеров» становится в этом смысле бесценной альтернативой. Что же касается достоверности, реакцию аурелий на наличие в море нефтепродуктов и других посторонних веществ, по словам учёных, нельзя спутать ни с чем. Но раньше использовать их сокращения для диагностики морской воды не удавалось из-за отсутствия точных автоматизированных систем наблюдения за медузами.

Теперь, благодаря сотрудникам ИнБЮМа, такой инструмент создан. Наблюдение за ушастыми поможет оценивать состояние воды со 100-процентной точностью. При этом разработанная учёными автономная установка проста в использовании и не требует никакого лабораторного оборудования, которое часто стоит серьёзных денег.

«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 отслеживают поведение этих особей, которое зависит от качества воды», — рассказала руководитель проекта Российского научного фонда, старший научный сотрудник лаборатории ландшафтной экологии и геоматики ФИЦ ИнБЮМ Елена Вышкваркова.

В отработке алгоритма участвовало шесть медуз. Их помещали в аквариумы с чистой морской водой и записывали их поведение на видео. Затем нейросеть отслеживала сокращения купола и траекторию каждого животного, анализируя частоту пульсаций, характеристики движения и пр. Затем, как это ни прискорбно для аурелий, в аквариумы добавляли немного дизельного топлива, которое часто загрязняет прибрежные воды.

«В результате алгоритм научился со 100%-й точностью различать для каждой медузы „нормальные” (в чистой воде) и „изменённые” (после внесения топлива) характеристики движений. Поскольку каждая медуза по-разному реагирует на загрязнение воды (у одной особи купол может начать сокращаться чаще, чем в норме, а у другой — реже), было важно сравнивать изменения в пульсациях из-за загрязнителя не с каким-то средним показателем, а с характеристиками именно той же медузы в чистой воде», — поясняют учёные ИнБЮМа.

Нескольких особей, как установлено, для диагностики вполне достаточно. Так что метод не только прост, но и достоверен.

В дальнейшем спектр исследуемых загрязнителей обещают расширить. Кроме этого, подобные опыты планируется провести с другими обитателями Чёрного моря — например, с ракообразными. Возможно, у аурелий появится более эффективный конкурент. Но это в будущем.

«Разработка поможет оперативно отслеживать экологическое состояние портов, прибрежных зон и морских ферм. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда, опубликованы в Journal of Marine Science and Engineering», — сообщает пресс-служба института.

Для справки: ушастые медузы, они же аурелии (Aurelia aurita) обитают в Чёрном, Средиземном и других морях умеренного и тропического климата. Севастопольцам эти полупрозрачные существа хорошо знакомы: в Балаклавской бухте, например, периодически отмечается настоящее их нашествие. А в Азовском море обилие медуз, вызванное повышением солёности соды, в последнее время создаёт серьёзные проблемы для рыболовства и экосистемы в целом.

Недавно стало известно, что учёные Южного филиала Всероссийского научно-исследовательского института рыбного хозяйства и океанографии предложили делать из медуз коллаген, превратив таким образом проблему в пользу. Кстати, век аурелий очень недолог: живут они всего 6-8 месяцев.

Ольга Смирнова