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Imparate a conoscere i vermi segmentati come lombrichi, sanguisughe e policheti, il loro ruolo negli ecosistemi e come la computer vision aiuta i ricercatori a studiarli.
I vermi segmentati sono organismi che appartengono al phylum Annelida, un gruppo di invertebrati a corpo molle che comprende specie ben note come lombrichi, sanguisughe e policheti.
Vengono chiamati vermi segmentati perché il loro corpo è costituito da sezioni ripetute, una caratteristica che li distingue da molti altri gruppi.
Un esempio comune di verme segmentato è il lombrico, spesso presente nel suolo dopo le piogge, ma molte specie vivono anche in habitat marini e d'acqua dolce. Questi vermi svolgono un ruolo fondamentale nel mantenere l'equilibrio degli ecosistemi naturali.
Ad esempio, i lombrichi migliorano la fertilità del suolo, consentendo alle piante di crescere in modo più efficace. Le sanguisughe sono state utilizzate in medicina per secoli e alcune specie sono ancora studiate per la loro capacità di contribuire a migliorare l'ambiente.
Inoltre, lo studio dei vermi segmentati aiuta gli scienziati a comprendere gli ecosistemi e a seguire i cambiamenti degli ambienti. La loro presenza o assenza può segnalare la salute del suolo, dei fiumi o delle aree costiere.
Tuttavia, l'osservazione manuale dei vermi può richiedere tempo e difficoltà. Ecco perché gli scienziati stanno adottando tecnologie come la computer vision. La computer vision è una branca dell'intelligenza artificiale che consente alle macchine di analizzare e interpretare le immagini, rendendo più efficiente l'individuazione e lo studio dei vermi segmentati.
In questo articolo esamineremo più da vicino i vermi segmentati, le loro caratteristiche e il modo in cui i modelli di visione computerizzata come Ultralytics YOLO11 possono aiutare ad analizzarli. Iniziamo!
Una panoramica del phylum Annelida
Prima di esplorare il ruolo della computer vision in questo campo di ricerca, diamo un'occhiata più da vicino a ciò che rende unici i vermi segmentati e a come contribuiscono a mantenere l'equilibrio della natura. Comprendendo il loro ruolo, possiamo capire perché lo studio di queste creature è così importante per la salute dell'ecosistema. Cominciamo con la classificazione di questi organismi.
I vermi segmentati appartengono a un grande gruppo chiamato anellidi, che gli scienziati dividono in tre classi principali. Il primo gruppo è la classe Oligochaeta, che comprende i lombrichi. Vivono nel suolo, scavano tane e aiutano a riciclare i nutrienti. Il loro costante movimento migliora la salute del suolo e facilita la crescita delle piante.
Il secondo gruppo è la classe Hirudinea, che comprende le sanguisughe. La maggior parte delle sanguisughe vive in habitat d'acqua dolce. Alcune sono innocue spazzine, mentre altre succhiano il sangue, come la Hirudo medicinalis, una specie usata in medicina da centinaia di anni.
Il terzo gruppo è la classe dei Polychaeta, chiamati anche vermi policheti, vermi piuma, vermi setola o vermi tubo. Sono comuni negli ambienti marini, dove alcuni costruiscono tubi protettivi nella sabbia e nella roccia, mentre altri nuotano liberamente nell'acqua.
Al giorno d'oggi, la tassonomia spesso raggruppa i lombrichi e le sanguisughe sotto Clitellata e colloca gli altri in Polychaeta, anche se il sistema tradizionale a tre classi è ancora ampiamente utilizzato nella didattica.
Figura 1. Esempi di anellidi: (a) lombrico, (b) sanguisuga, (c) verme piumato.(Fonte)
Uno sguardo più attento all'anatomia dei vermi segmentati
Poi, passiamo in rassegna l'anatomia dei vermi segmentati per vedere come sono costruiti i loro corpi e come ogni parte li aiuta a sopravvivere e a muoversi.
Il corpo di un anellide è costituito da unità ripetute chiamate segmenti, motivo per cui spesso vengono descritti come corpi segmentati. Gli scienziati usano anche il termine metamerico per descrivere questa struttura.
Figura 2. Le principali parti del corpo di un lombrico.(Fonte)
Ogni segmento del corpo può contenere muscoli, nervi e parti degli organi interni, che aiutano il verme a muoversi con flessibilità e controllo. Molte specie sono dotate di piccole setole, note come chaetae o setae. Nei policheti, queste setole sono attaccate ai parapodi, appendici appaiate utilizzate per strisciare, nuotare o respirare.
Altre strutture fondamentali sono la parete del corpo, che dà forma e sostegno al verme, e la sottile cuticola esterna che funge da protezione. Nella parte anteriore si trova il prostomio, una regione simile alla testa che spesso contiene organi sensoriali.
All'interno, una cavità piena di fluidi, chiamata celomio, protegge gli organi e aiuta a muoversi. I lunghi muscoli del corpo sono separati da pareti sottili, dette setti, che conferiscono al verme forza e flessibilità. Inoltre, lungo la parte inferiore si trova il cordone nervoso ventrale, una via di comunicazione principale che permette al verme di percepire e rispondere rapidamente all'ambiente circostante.
Come vivono e si muovono i vermi segmentati
Ora che abbiamo un'idea più precisa delle parti di un verme segmentato, vediamo come queste caratteristiche lavorano insieme per aiutarli a muoversi e a sopravvivere.
I vermi segmentati si muovono in modi diversi a seconda del gruppo e dell'ambiente in cui vivono. I lombrichi si muovono grazie ai muscoli e al celoma pieno di liquido. Contraendo e rilassando i muscoli longitudinali, generano una pressione che consente loro di estendersi, contrarsi e scavare cunicoli nel terreno.
Figura 3. Come i vermi segmentati si muovono nel terreno.(Fonte)
Nell'oceano, i policheti nuotano o strisciano con l'aiuto di parapodi e piccole setole, che conferiscono loro una maggiore flessibilità nei movimenti. L'apparato digerente dei vermi segmentati ha due aperture, a partire dalla bocca con una faringe muscolare. Il cibo prosegue attraverso il tratto digestivo, dove i nutrienti vengono assorbiti prima che i rifiuti lascino il corpo.
Gli anellidi hanno anche un sistema circolatorio chiuso, in cui il sangue si muove attraverso i vasi sanguigni. Questo sistema è più efficiente della circolazione aperta presente in molti altri invertebrati. Il sistema nervoso è semplice ma efficace. Comprende gruppi di cellule nervose chiamati gangli e un cordone nervoso ventrale che si estende per tutta la lunghezza del corpo.
Il ruolo dei vermi segmentati in un ecosistema
Il modo in cui i vermi segmentati sono progettati dalla natura e il modo in cui si muovono è una parte fondamentale del loro ruolo nell'ambiente. Ora analizziamo perché sono importanti e perché i ricercatori si rivolgono a tecnologie all'avanguardia per comprendere meglio questi organismi.
I vermi segmentati svolgono un ruolo importante nel mantenere l'equilibrio degli ecosistemi. I lombrichi migliorano la fertilità del suolo muovendosi nei cunicoli e decomponendo la materia organica. Nutrendosi e scavando tunnel, mescolano le sostanze nutritive nel terreno, favorendo la crescita delle piante. Per questo motivo, gli scienziati usano spesso i lombrichi come bioindicatori per misurare la salute del suolo.
Figura 4. Come i vermi segmentati migliorano la salute del suolo e delle piante.(Fonte)
In acqua, molti vermi segmentati agiscono come filtratori. Elaborano le particelle dell'ambiente circostante e contribuiscono a mantenere puliti gli ambienti marini e d'acqua dolce. Altri fungono da cibo per pesci e animali più grandi, rappresentando un anello vitale nelle catene alimentari acquatiche.
Sebbene i vermi segmentati svolgano spesso ruoli utili, alcune specie marine possono causare il biofouling, un accumulo di organismi sulle navi o sulle condutture che porta a problemi costosi per l'industria.
D'altra parte, le sanguisughe si distinguono per la loro importanza medica. Alcune specie, come la Hirudo medicinalis, si nutrono di sangue e sono state utilizzate per secoli in trattamenti che migliorano la circolazione.
Gli studi sui vermi segmentati evidenziano le loro somiglianze con altri gruppi animali, come gli artropodi e i vertebrati, consentendo agli scienziati di comprendere meglio i phyla animali e la storia evolutiva.
Sfide nell'osservazione e nell'analisi dei vermi segmentati
L'osservazione e l'analisi dei vermi segmentati nel loro habitat naturale può essere impegnativa. Il modo in cui i vermi segmentati appaiono e si muovono li rende difficili da seguire a vista.
Tuttavia, la Vision AI può facilitare questo compito. La visione computerizzata analizza e interpreta le immagini, consentendo ai ricercatori di individuare i vermi segmentati in modo più coerente e in scala.
Ecco alcune delle sfide specifiche che la computer vision può affrontare:
Mimetizzazione nel suolo e nell'acqua: Molti vermi segmentati si mimetizzano con l'ambiente circostante. Nel suolo o su substrati marini, i loro colori e le loro strutture li rendono difficili da vedere.
Posture diverse: A seconda della loro attività, i vermi possono essere allungati, arrotolati o parzialmente nascosti, creando difficoltà per un riconoscimento coerente.
Conteggio in gruppi: Quando molti vermi si raggruppano, è difficile per i ricercatori individuare e contare accuratamente gli individui a occhio.
Dimensioni ridotte e caratteristiche sottili: I vermi hanno spesso setole sottili o segni sul corpo che sono difficili da notare durante le indagini sul campo.
Uso della computer vision per studiare i vermi segmentati
Tradizionalmente, lo studio dei vermi segmentati sul campo o in laboratorio si basa su un'attenta osservazione e sul conteggio manuale. Ma i sottili cambiamenti di postura, gli sfondi ingombrati e le piccole dimensioni di molte specie rendono difficile l'identificazione accurata, anche per i ricercatori più esperti.
La computer vision offre un approccio più scalabile e affidabile. Analizzando automaticamente le immagini, può essere utilizzata per individuare i vermi, classificarli per gruppo e persino seguirne i movimenti nel tempo. In questo modo si riduce lo sforzo del lavoro manuale, migliorando al contempo l'accuratezza e la ripetibilità.
Al centro di queste soluzioni di Vision AI ci sono modelli come YOLO11 che supportano varie attività come il rilevamento di oggetti e la segmentazione di istanze. YOLO11 può essere addestrato in modo personalizzato su set di dati specializzati di immagini di vermi provenienti dal suolo, da stoviglie di laboratorio o da telecamere subacquee. Una volta addestrato, il modello è in grado di riconoscere le forme e le texture uniche dei diversi vermi, rendendo il rilevamento più accurato e coerente in tutti gli ambienti.
Vision AI in azione: Rilevamento di bozzoli di lombrico
La computer vision viene già utilizzata per rendere più veloce e pratica la ricerca sui vermi segmentati. Un esempio interessante viene dal vermicomposting, in cui i lombrichi riciclano i rifiuti organici in un fertilizzante ricco di sostanze nutritive.
I bozzoli dei lombrichi sono fondamentali perché producono la prossima generazione di vermi, ma separarli dal compost a mano è lento e difficile. Nel 2022, alcuni ricercatori turchi hanno sviluppato un sistema Vision AI per individuare e selezionare i bozzoli dei lombrichi in tempo reale. Il sistema è stato addestrato su migliaia di immagini per riconoscere i minuscoli bozzoli rotondi nascosti nel compost.
È stato poi collegato a un nastro trasportatore con getti d'aria che hanno separato automaticamente i bozzoli dal compost. Automatizzando il rilevamento dei bozzoli, il sistema consente di risparmiare tempo e manodopera, di ridurre i costi e di rendere la produzione di vermicompost più efficiente e sostenibile.
Oltre i vermi: Applicazioni più ampie della Vision AI in biologia
Vi starete chiedendo: se la computer vision può essere usata per studiare i vermi, cos'altro può fare? Al di là dei vermi, la Vision AI ha ampie applicazioni in biologia.
Modelli come YOLO11 vengono utilizzati per monitorare gli insetti, seguire i pesci nei fiumi e negli oceani e persino studiare la salute del suolo attraverso l'analisi delle immagini. Questi progressi offrono ai ricercatori modi più rapidi e affidabili per studiare gli animali e gli ecosistemi, supportando la conservazione e il monitoraggio ambientale su larga scala.
Punti di forza
I vermi segmentati fanno parte del phylum Annelida, che comprende specie familiari come lombrichi, sanguisughe e policheti. Sono una parte fondamentale del nostro ecosistema perché migliorano la fertilità del suolo, sostengono le catene alimentari acquatiche e contribuiscono alla medicina.
Lo studio dei vermi segmentati nel suolo o nell'acqua può essere impegnativo. Con modelli di visione computerizzata come Ultralytics YOLO11, i ricercatori possono rilevare questi organismi con maggiore precisione e studiarli su scala.