Аннотация результатов, полученных в 2025 году
В ходе экспедиционных выездов на территории Республики Адыгея были собраны следующие виды: Pachyiulus krivolutskyi (самый крупный кивсяк юга России, морфотип «крупные юлоиды»), Julus colchicus и J. kubanus (морфотип «средние юлоиды»), Nopoiulus kochii (морфотип «мелкие юлоиды), Hirudisoma roseum (платидесмоидный морфотип). Собранные диплоподы гломероидного морфотипа Trachysphaera costata, T. solida и Hyleoglomeris awchasica погибли в процессе транспортировки или в условиях лаборатории, поэтому провести эксперименты с ними не удалось. В Крыму на территории Карадагского заповедника был собран массовый вид Brachydesmus jubatus (полидесмоидная жизненная форма). Для проведения лабораторных экспериментов по фрагментации и накоплению микропластика двупарноногими многоножками нами были искусственно получены частицы из различных типов пластика. Поскольку в ходе работы мы не смогли провести эксперименты с гломероидными диплоподами, было принято решение компенсировать эти работы увеличением количества исследуемых типов пластика. Образцы микропластика получали из используемых в быту источников, снабженных маркировкой о типе пластика, из которых они изготовлены: полиэтилен низкой плотности (LDPE); поливинилхлорид (PVC); полиэтилентерефталат (PET); полипропилен (PP); полилактид (PLA). Были получены частицы микропластика двух размерных групп: 3-5 мм и 0,1-0,2 мм. Лабораторные эксперименты проводились с пятью морфотипами (жизненными формами) диплопод, собранных в природе. Емкости для эксперимента представляли из себя стеклянные банки, на дно которых насыпан увлажненный песок, частицы микропластика одного типа и одной размерной группы, а также освяные хлопья в качестве источника пищи. В подготовленные таким образом банки помещались диплоподы (по одной особи), которые содержались там в течение 5 дней при температуре 23-25°С и естественном освещении. Эксперимент с каждым типом и каждой размерной группой частиц микропластика проводился в 5 повторностях. Кроме того, в качестве контроля диплоподы помещались в банки без частиц микропластика, остальные условия были такие же. После умерщвления диплопод этанолом из них извлекали кишечник, растворяли его в 40% растворе перекиси водорода. После цетрифугировали получившуюся жидкость долив в пробирки сначала воду, потом пересыщеный раствор соли. Надосадочную жидкость сливали на фильтр. Полученные в результате фильтры помещали в чашки Петри и высушивали для дальнейших исследований. Исследование фильтров и получение микрофотографий было осуществлено на люминесцентном микроскопе Olympus BX50. Многие типы микропластика обладают автофлуоресцентными свойствами при облучении их ультрафиолетом. Из использованных нами типов пластика автофлуоресценцией в УФ обладают (в порядке убывания свечения) PLA > LDPE > PET. Два других типа пластиков хорошо дифференцировались при микроскопии благодаря исходной окраске: черной у PVC и коричнево-оранжевой у PP. Кроме частиц микропластика, полученных после экспериментов, мы также получали изображения исходных частиц, которые также наносились на фильтры и промывались дистиллированной водой. Эти фотографии использовались нами также для обучения нейросети, подтверждения их размеров заданным характеристикам и сравнения размеров интактных и фрагментированных диплоподами частиц. Были получены наборы микрофотографий различных типов микропластика, отсортированные по типам микропластиков, их исходным размерам и морфотипам диплопод. Итоговый датасет содержал более 500 изображений. Для формирования обучающей выборки использовалась парадигма активного обучения (active learning), направленная на минимизацию трудозатрат при сохранении качества разметки. На начальном этапе было произведено ручное аннотирование 30 изображений (по 5 представителей каждого из 5 классов микропластика) с применением инструмента «кисть» (brush tool) с адаптивной чувствительностью к контрасту объекта. На основе размеченной выборки была проведена fine-tuning процедура для Segment Anything Model (SAM) в конфигурации large (ViT-L backbone). В соответствии с принципом parameter-efficient transfer learning, обучению подверглись исключительно параметры шейной части (neck) модели, включающей Feature Pyramid Network (FPN) и mask decoder, общим количеством 3.8 млн параметров. Такой подход позволил сохранить обобщающую способность предобученного backbone при адаптации к специфике микроскопических изображений микропластика. Для совместимости с фреймворком YOLOv8 и интеграции в существующие pipeline обработки, результирующие аннотации были преобразованы в два стандартизированных формата: YOLOv8-seg и COCO JSON segmentation format. Полученные аннотации в форматах YOLOv8-seg и COCO JSON послужили основой для дальнейшего обучения и валидации конечной системы сегментации и классификации микропластиковых частиц, обеспечив репрезентативность и совместимость с современными инструментами компьютерного зрения. Система обрабатывает изображения, обеспечивая объективные измерения размера частиц микропластика в физических единицах (микрометрах). Получены изображения ротовых органов модельных видов диплопод с использованием сканирующего электронного микроскопа: целиком, гнатохиляриев и мандибул. Проведены измерения зубцов и гребенчатых пластинок мандибул для юлоидных и полидесмоидных диплопод. Однако, корреляция между размерами частиц в кишечниках диплопод и размерами структур мандибул не выявлена. Результаты проведения лабораторных экспериментов доказали, что большинство исследованных морфотипов диплопод участвуют в фрагментации частиц микропластика, поскольку в их кишечниках содержались измельченные частицы. Крупные юлоиды фрагментируют и накапливают большие количества частиц микропластика всех исследованных типов. Вероятно, это связано с тем, что чем больше размер тела, тем активнее диплоподы потребляют пищу и, соответственно, заглатывают частицы. Наиболее активно диплоподы фрагментировали и накапливали полиэтилен (LDPE) и поливинилхлорид (PVC), являющиеся самыми мягкими типами пластика из исследованных. Меньше всего в кишечниках обнаружено частиц полилактида (PLA). Как юлоидные, так и полидесмоидные многоножки более активно фрагментируют и накапливают микропластик из частиц 3-5 мм, чем из частиц 0,1-0,2 мм. Возможно, диплоподы воспринимают более крупные фрагменты как пищевые объекты и целенаправленно их потребляют, а мелкие фрагменты попадают в кишечник случайно с другой пищей. Не были зафиксированы частицы микропластика только у платидесмоидного морфотипа. Это объясняется тем, что данная жизненная форма диплопод имеет сосущий тип ротового аппарата, тогда как у всех остальных он грызущий. Можно предположить, что «сосущие» многоножки всё же способны захватывать и накапливать очень мелкие частицы. Информация о проекте была представлена на радио и представлена в соцсети Вконтакте https://vk.com/wall-124915450_2552