Технология измерения частоты дыхания лосося рассказывает о благополучии рыб
Благополучие рыб — критически важная тема в аквакультуре лосося. Важно рассматривать рыб как отдельных особей, а не просто как группу. Исследователи использовали камеры в сочетании с искусственным интеллектом для мониторинга и анализа частоты дыхания отдельных рыб.
«Частота дыхания рыб важна, потому что дает нам ценную информацию об их благополучии», — говорит исследователь SINTEF Кристиан Шеллевальд.
Ожидается, что технология сможет способствовать более гуманному обращению с лососем, сокращению манипуляций, меньшему количеству вмешательств и снижению смертности. Исследование недавно было опубликовано в двух научных статьях: в Aquaculture и IFAC-PapersOnLine.
Камера встречается с алгоритмами
В исследовательском проекте Biorelevans ученые разработали способ анализа признаков стресса и других факторов благополучия.
«Используя алгоритмы, мы можем распознавать рыб и одновременно анализировать их дыхательные движения», — говорит Шеллевальд.
Он объясняет, что камеры могут наблюдать за дыханием рыбы, если видят ее рот. Поэтому рыб снимают горизонтально, то есть сбоку.
Основное внимание уделяется рылу рыбы, которое движется при открытии и закрытии верхней и нижней челюстей.
Техника дает исследователям «цифровой глаз», позволяющий одновременно наблюдать за множеством рыб. Это важно, так как предоставляет больше данных для работы.
Исследователи провели испытания, наблюдая за девятью бассейнами, в каждом из которых было по семь рыб. Частота дыхания всех рыб анализировалась при трех различных температурных режимах, а также при разном уровне кислорода в воде.
«Мы с высокой точностью могли видеть, как менялось дыхание рыб в стрессовых ситуациях или при изменении уровня кислорода или температуры воды. Это помогает нам детально понять, как рыбы реагируют на условия окружающей среды», — говорит Шеллевальд.
«Мы обнаружили, что более низкий уровень кислорода заставлял лосося дышать чаще. Такой же ответ мы наблюдали при повышении температуры воды. Стресс также приводил к увеличению частоты дыхания», — говорит Юдит Ваш, биолог-бихевиорист из Норвежского университета естественных наук (NMBU). Исследователи NMBU отвечали за биологические анализы и управление проектом.
Предупреждающие признаки можно увидеть рано
Ваш говорит, что исследование способствовало новому пониманию того, какие частоты дыхания можно считать нормальными, а какие могут указывать на проблему.
«Однако мы также обнаружили, что частота дыхания отдельных рыб варьируется. Некоторые дышат медленнее или быстрее других. Поэтому новая камерная технология, отслеживающая каждого лосося индивидуально, — большая помощь. Она позволяет нам видеть, меняется ли частота дыхания у одних рыб, в то время как у других — нет», — говорит Ваш.
Она отмечает, что в настоящее время отрасль в основном использует внешние признаки в качестве индикаторов благополучия.
«У рыбы могут быть видимые раны или другие повреждения, но в этом случае рыба уже травмирована. Способность выявлять предупреждающие признаки на более ранней стадии станет большим шагом вперед для отрасли. Это, в свою очередь, вероятно, приведет к сокращению использования лекарств, меньшему количеству вмешательств и снижению смертности», — говорит Ваш, чья работа вызвала значительный интерес в отрасли.
Она прогнозирует, что измерение частоты дыхания рыб станет широко используемой техникой в мониторинге через несколько лет.
Способствуя более гуманному обращению
Цель исследовательского проекта — улучшить понимание благополучия рыб в различных условиях окружающей среды.
«Позволяя заводчикам и исследователям отслеживать и анализировать частоту дыхания рыб на индивидуальном уровне, технология может помочь улучшить качество выращиваемого лосося», — говорит Шеллевальд.
Поэтому он уверен, что технология будет принята сектором.
«Очевидно, что она сможет дать информацию, которая приведет к более гуманному обращению с лососем», — заключает исследователь SINTEF.
Помимо исследования дыхания рыб, в рамках этого проекта ученые также изучали связь между потерей веса, управлением стрессом и поведением рыб в группах.