Инновация позволит решить неотложную задачу в области архивирования биологических видов – оцифровать законсервированные экспонаты музеев естественной истории. В планах – создать мировой банк данных и научиться печатать жуков на 3D-принтере в натуральную величину.

Объединенная команда дармштадтских ученых из Высшей школы прикладных наук и Технического университета разработала первый в мире 3-D-сканер для оцифровки анатомических препаратов насекомых, получивший название "DISC3D". Полностью автоматизированная уникальная система позволяет создавать цифровые трехмерные изображения высокого разрешения, которые можно архивировать и распечатывать. Получить столь точное изображение жуков крайне важно не только для архивирования, но и для анализа локального и глобального многообразия мира насекомых – задача для мировых экспертов самая насущная.

Сканирование позволит создать гигантское электронное хранилище доступным для всего мира в онлайн-режиме. Трехмерные модели идеально подходят для получения морфометрических данных в 1D, 2D и 3D, тем самым открывая широчайшие возможности для исследований.

Оцифровку экспонатов музейных фондов эксперты признают самым приемлемым способом их сохранения для будущих поколений. Ведь угроза исчезновения весьма актуальна даже для законсервированных насекомых, находящихся в музейных коллекциях. Так, например, одно название вида "музейного жука кожееда" (Anthrenus museorum) позволяет догадаться, что его любимыми "блюдами" являются другие насекомые, которые в качестве препарированных экспонатов хранятся в кабинетах музеев естествознания. Да и само время неумолимо отвоевывает коллекционные образцы у музейных фондов во всем мире.

Показать изображение крупным планом

Закрыть

К тому же специалисты заявляют о драматическом факте неуклонного сокращения целых видов летающих беспозвоночных. Так, в Германии за последние три десятилетия биомасса насекомых сократилась примерно на 76 процентов. Новый федеральный министр охраны окружающей среды Свенья Шульце (Svenja Schulze) ставит задачу создания программы развернутых действий  для того, чтобы положить конец этому пагубному процессу.

Уникальная сканирующая система, разработанная под руководством физика Бернхарда Штрёбеля (Bernhard Ströbel) и биолога Михаэля Хеетхоффа (Michael Heethoff), рассчитана на то, чтобы выдавать на-гора трехмерные "портреты" высокой четкости как двухмиллиметровых мух, так и столь крупных крылатых созданий как майские жуки. Препарированное насекомое помещается в центре двух полусфер, в которых равномерно освещается отраженным светом. При помощи мотора с электроприводом 4-мегапиксельная камера перемещается в разных направлениях, непрерывно создавая снимки насекомого. Объект съемки, в свою очередь, вращается шаговым электродвигателем по двум осям.

"Насекомое предстает перед камерой примерно в четырехстах разных позах", – поясняет Штрёбель. – В каждой позиции слой за слоем фиксируется изображение с максимально возможной глубиной резкости". Съемка одного объекта занимает от двух до пяти часов, по истечении которых появляется около 25 тысяч образов объемом 500 гигабайт. Все эти данные компьютерная программа преобразует в трехмерные изображения, общий размер которых сокращается до 650 мегабайт.

Исследователи задались целью добиться того, чтобы в скором времени весь процесс оцифровки длился менее часа. Помочь в этом должна камера лучшего качества, – следующую версию сканера "DISC3D" планируется оснастить 12-мегапиксельным сенсором.

"Мы единственные научились подобным рутинным способом создавать 3-D-модели насекомых", – говорят Хеетхофф и Штрёбель. Однако ученых отнюдь не радует этот факт эксклюзивности.  Они предпочли бы, чтобы коллеги по всему миру получили возможность вопроизводить дармштадстский сканер и пользоваться всеми плодами цифровой архивации насекомых.

Со схемой своего чудо-прибора немецкие изобретатели охотно знакомят всех интересующихся, подчеркивая, что стоимость материалов для производства сканирующего аппарата весьма невысокая. "Камера, объективы, макрополозья, механика и электроника обойдутся примерно в пять тысяч евро", – резюмируют авторы инновации, добавляя, что потребуется еще и компьютер.

Заветная мечта гессенских ученых – создание мирового банка данных с трехмерными изображениями насекомых, доступ к которому будет открыт во всем мире. Тогда с помощью обычного смартфона каждый сможет сделать фотографию насекомого и идентифицировать его вид посредством специального приложения.

Еще одна возможность применения цифрового банка данных – производство идеально выверенных по масштабу моделей насекомых с помощью 3-D-принтера. Впрочем, исследователям уже удалось напечатать жука в масштабе 10:1, и они считают, что "даже сейчас это выглядит впечатляюще". Однако средства 3-D-принтера не позволяют воспроизвести естественные цвета насекомого, – по крайней мере, пока.

Арина Попова