Automatisk bildbehandling för att bestämma gemenskapens storleksstruktur för flodmakroinvertebrater

Kroppsstorlek är ett viktigt funktionellt drag som kan användas som en bioindikator för att bedöma effekterna av störningar i naturliga samhällen. Gemenskapens storleksstruktur svarar på biotiska och abiotiska gradienter, inklusive antropogena störningar mellan taxa och ekosystem. Den manuella mätningen av småkroppiga organismer som bentiska makroinvertebrater (t.ex. >500 μm till några centimeter långa) är dock tidskrävande. För att påskynda uppskattningen av gemenskapens storleksstruktur utvecklade vi här ett protokoll för att halvautomatiskt mäta den individuella kroppsstorleken hos bevarade flodmakroinvertebrater, som är en av de vanligaste bioindikatorerna för att bedöma den ekologiska statusen för sötvattenekosystem. Detta protokoll är anpassat från en befintlig metod som utvecklats för att skanna marina mesozooplankton med ett skanningssystem utformat för vattenprover. Protokollet består av tre huvudsteg: (1) skanning av delprover (fina och grova provstorleksfraktioner) av flodmakroinvertebrater och bearbetning av de digitaliserade bilderna för att individualisera varje upptäckt objekt i varje bild; (2) skapa, utvärdera och validera en inlärningsuppsättning genom artificiell intelligens för att halvautomatiskt separera de enskilda bilderna av makroinvertebrater från detritus och artefakter i de skannade proverna; och (3) skildrar storleksstrukturen hos makroinvertebratsamhällena. Förutom protokollet inkluderar detta arbete kalibreringsresultaten och räknar upp flera utmaningar och rekommendationer för att anpassa proceduren till makroinvertebratprover och att överväga för ytterligare förbättringar. Sammantaget stöder resultaten användningen av det presenterade skanningssystemet för automatisk kroppsstorleksmätning av flodmakroinvertebrater och tyder på att skildringen av deras storleksspektrum är ett värdefullt verktyg för snabb biobedömning av sötvattenekosystem.