Ученые из Университета Южной Австралии впервые в мире измерили сердцебиение насекомых, не прикасаясь к ним. Они просто записали их на видео — хоть на смартфон, хоть на обычную камеру, — а потом с помощью сложных алгоритмов вычислили частоту сокращений. Такой подход может полностью изменить способ изучения членистоногих, к которым относятся 80% всех видов животных.

Результаты опубликованы в издании Archives of Insect Biochemistry and Physiology.

Исследователи работали с муравьями, пчелами, гусеницами, пауками (единственные не_насекомые в группе), кузнечиками и палочниками. В отличие от млекопитающих, у этих существ кровь не течет по сосудам — она просто омывает внутренние органы. Сердце у них находится на спине, в брюшке.

Раньше, чтобы измерить пульс насекомого, его приходилось фиксировать или подключать датчики. Теперь же достаточно снять его на камеру: алгоритмы улавливают малейшие движения тела и преобразуют их в данные о сердечном ритме.

Насекомые — основа экосистем, и нам важно понимать, как они реагируют на изменения среды, — говорит аспирантка Даньи Ван. — Но старые методы были слишком грубыми. Наш подход позволяет изучать их, не вмешиваясь в естественное поведение.

Результаты совпали с традиционными измерениями:

• Муравьи — около 50 ударов в минуту.
• Пчелы — до 119 ударов.

Особенно впечатлили гусеницы: их пульс, вычисленный по видео, почти не отличался от данных инфракрасных датчиков из прошлых исследований.

У пауков, кстати, сердце бьется с разной частотой даже в состоянии покоя — это особенность вида, а не реакция на стресс.

Профессор Джаваан Чал, руководитель проекта, уверен, что метод пригодится не только в лабораториях:

Мы сможем дистанционно оценивать влияние пестицидов, стресса или даже здоровье целых колоний — например, муравейников или ульев.

Раньше команда уже использовала похожий подход для измерения пульса у людей и диких животных.

Следующий шаг — испытать технологию в полевых условиях и доработать алгоритмы с помощью машинного обучения, чтобы они лучше работали при разном освещении и для разных форм тела.

Если все получится, у экологов появится дешевый и точный инструмент, — говорит Ван. — Теперь мы можем «услышать» сердце даже самого маленького существа, не причинив ему вреда.

Этот метод — не просто академическая игрушка. Вот где он реально пригодится:

• Сельское хозяйство: мониторинг влияния пестицидов на пчел без их отлова.
• Экология: оценка стресса у насекомых при изменении климата.
• Бионика: изучение работы сердца пауков и жуков для создания мини-роботов.
• Космос: тестирование выживаемости организмов в экстремальных условиях (например, на МКС).

Главный плюс — масштабируемость. Камеры дешевле лабораторного оборудования, а алгоритмы можно дорабатывать бесконечно.

Метод пока не учитывает, что:

• Мелкие насекомые (например, тля) могут быть слишком малы для съемки.
• Движения, не связанные с сердцебиением (дыхание, дрожь), могут искажать данные.
• Для видов с нестандартной анатомией (например, клещей) алгоритмы придется настраивать отдельно.

Без полевых испытаний рано говорить о надежности.

Ранее ученые заявили, что пчелы бывают подавлены в результате пережитого стресса.