В Забайкальском государственном университете (ЗабГУ) с помощью рачков дафний (Daphnia magna) и компьютерного зрения изучают, как пластик влияет на живые организмы. Молодые ученые фиксируют поведенческие реакции дафний на токсичность водных вытяжек из пластиковых материалов. Для этого научный коллектив разработал экспериментальную схему цифрового биотестирования, где тест-объект — дафнии, а инструмент регистрации — цифровой комплекс «БиоМонитор».
В отличие от классических методов, новый подход улавливает не только конечные показатели — гибель или обездвиженность особей, но и ранние изменения поведения: двигательную активность, вертикальное распределение, среднюю глубину нахождения, энтропию распределения, динамику группового поведения и долю иммобилизованных особей.
Сейчас исследование находится на этапе формирования и анализа экспериментальных данных. Ученые работают с образцами пластиковых материалов — бытовой посудой, упаковкой, контейнерами, бутылками и 3D-печатными изделиями. Часть из них искусственно старят, чтобы смоделировать деградацию в окружающей среде: облучают ультрафиолетом, подвергают термоциклированию и механическому воздействию. Из образцов готовят водные вытяжки и вносят их в среду с тест-организмами. Поведенческие показатели дафний регистрируются автоматизированно, что обеспечивает воспроизводимость и информативность экспериментальных данных.
Для подготовки выборки команда разработала программу «БиоЛейбл». С ее помощью исследователи просматривают кадры, отмечают на них дафний и проверяют разметку. Эти изображения используют для обучения и проверки системы автоматического обнаружения объектов.
Чтобы автоматически находить дафний в видеопотоке, комплекс «БиоМонитор» использует модель компьютерного зрения YOLO26m. Она устанавливает положение особей на кадрах, после чего система рассчитывает показатели их распределения и групповой активности — это позволяет отслеживать изменения в течение эксперимента. Качество обнаружения при этом проверяют при разном освещении.
В перспективе ученые планируют:
— собрать экспериментальный датасет цифровых поведенческих показателей;
— разработать структуру интегрального показателя токсичности;
— подготовить методику для скрининговой оценки водной среды, включая карьерные и шахтные воды, дренаж отвалов и хвостохранилищ.
Результаты работы помогут сравнивать пластиковые изделия по потенциальной экологической опасности и на этом основании определять приоритеты их переработки.
Исследование выполняется на средства стипендиальной программы «Научный старт» программы развития ЗабГУ ПСАЛ.
Проект реализуется в рамках программы Минобрнауки России «Приоритет-2030» (национальный проект «Молодежь и дети»).
