Automatisk bildebehandling for å bestemme samfunnsstørrelsesstrukturen til elvevirvelløse dyr

Kroppsstørrelse er et viktig funksjonelt trekk som kan brukes som en bioindikator for å vurdere virkningen av forstyrrelser i naturlige samfunn. Samfunnsstørrelsesstruktur reagerer på biotiske og abiotiske gradienter, inkludert menneskeskapte forstyrrelser på tvers av taxa og økosystemer. Imidlertid er den manuelle målingen av små organismer som bentiske makroinvertebrater (f.eks. >500 μm til noen få centimeter lang) tidkrevende. For å fremskynde estimeringen av samfunnets størrelsesstruktur, utviklet vi her en protokoll for halvautomatisk å måle den individuelle kroppsstørrelsen til bevarte elvmakroinvertebrater, som er en av de mest brukte bioindikatorene for å vurdere den økologiske tilstanden til ferskvannsøkosystemer. Denne protokollen er tilpasset fra en eksisterende metodikk utviklet for å skanne marine mesozooplankton med et skannesystem designet for vannprøver. Protokollen består av tre hovedtrinn: (1) skanning av delprøver (fine og grove prøvestørrelsesfraksjoner) av elvmakroinvertebrater og behandling av de digitaliserte bildene for å individualisere hvert oppdaget objekt i hvert bilde; (2) opprette, evaluere og validere et læringssett gjennom kunstig intelligens for å halvautomatisk skille de enkelte bildene av makroinvertebrater fra detritus og gjenstander i de skannede prøvene; og (3) skildre størrelsesstrukturen til makroinvertebratsamfunnene. I tillegg til protokollen inkluderer dette arbeidet kalibreringsresultatene og oppregner flere utfordringer og anbefalinger for å tilpasse prosedyren til makroinvertebratprøver og å vurdere ytterligere forbedringer. Samlet sett støtter resultatene bruken av det presenterte skannesystemet for automatisk kroppsstørrelsesmåling av elvmakroinvertebrater og antyder at skildringen av deres størrelsesspekter er et verdifullt verktøy for rask biovurdering av ferskvannsøkosystemer.