Автоматическая обработка изображений для определения структуры размера сообщества речных макробеспозвоночных

Размер тела является важной функциональной чертой, которая может быть использована в качестве биоиндикатора для оценки воздействия возмущений в природных сообществах. Структура размера сообщества реагирует на биотические и абиотические градиенты, включая антропогенные возмущения в таксонах и экосистемах. Однако ручное измерение мелкотелых организмов, таких как бентические макробеспозвоночные (например, >500 мкм до нескольких сантиметров в длину), занимает много времени. Чтобы ускорить оценку структуры размера сообщества, здесь мы разработали протокол полуавтоматического измерения индивидуального размера тела сохранившихся речных макробеспозвоночных, которые являются одним из наиболее часто используемых биоиндикаторов для оценки экологического состояния пресноводных экосистем. Этот протокол адаптирован из существующей методологии, разработанной для сканирования морского мезозоопланктона с помощью системы сканирования, предназначенной для проб воды. Протокол состоит из трех основных этапов: (1) сканирование подвыборок (мелких и грубых фракций размера выборки) речных макробеспозвоночных и обработка оцифрованных изображений для индивидуализации каждого обнаруженного объекта на каждом изображении; (2) создание, оценка и проверка обучающего набора с помощью искусственного интеллекта для полуавтоматического отделения отдельных изображений макробеспозвоночных от обломков и артефактов в отсканированных образцах; и 3) изображение размерной структуры сообществ макробеспозвоночных. В дополнение к протоколу эта работа включает результаты калибровки и перечисляет несколько проблем и рекомендаций по адаптации процедуры к образцам макробеспозвоночных и рассмотрению дальнейших улучшений. В целом, результаты подтверждают использование представленной сканирующей системы для автоматического измерения размеров тела речных макробеспозвоночных и свидетельствуют о том, что изображение их спектра размеров является ценным инструментом для быстрой биооценки пресноводных экосистем.