מדידת לרוות דגים בתוך מיכל הגידול

מו”פ מדבר וים המלח (Dead Sea and Arava Science Center), במימון תקציב ICA. המדידות בוצעו בערדג, בשיתוף SEASEEDS.

מדדנו לרוות דגים בתוך מיכל הגידול, מתוך וידאו, בלי להוציא אותן מהמים ובלי לגעת בהן. מצלמה מצלמת את המים, ותוכנה מזהה כל ביצה וכל לרווה, מודדת את אורכה ומסווגת אותה. בשמונת הימים הראשונים שאחרי הבקיעה, בשני מיכלים, התקבלו כך עשרות אלפי זיהויים – כ-870 לרוות שנמדדות בכל מיכל בכל יום, במקום עשרות לרוות שנשלות ברשת פעם ביום. זו הפעם הראשונה שמדידות כאלה מתקבלות מתוך מיכל הגידול עצמו.

היקף ההקלטה שעליה מבוססים הממצאים

מה עשינו

בנינו מערכת שמודדת לרוות דגים – הדגיגים בימים הראשונים שאחרי הבקיעה, באורך של מילימטרים ספורים – בתוך מיכל הגידול, בלי להוציא אותן מהמים. מצלמה מותקנת מול המים, ותוכנה עוברת על הווידאו ומזהה כל ביצה וכל לרווה. המצלמה רואה כל לרווה כצורה בהירה על רקע כהה, והמערכת מודדת את אורך הגוף הבהיר.

היא גם מסווגת כל לרווה שזיהתה, ופוסלת לרוות שאינן שמישות למדידה. כל זה נעשה אוטומטית, על כל קטע וידאו שנותח. מדדנו שני מיכלים, מיום הבקיעה ועד היום השמיני: 62.0 שעות וידאו ב-372 קטעים בני עשר דקות, ובהם 28,776 זיהויים של לרוות ו-2,027 זיהויים של ביצים.

המערכת הורכבה במיוחד לפרויקט הזה, בשיתוף עם עטר כהן, שעבדה על כיול המערכת. הדג הראשון שעבורו הושלם הכיול הוא הברמונדי (Lates calcarifer). המערכת אינה באה במקום הדגימה הידנית, ואינה אומרת כמה לרוות שרדו במיכל או מה משקל האוכלוסייה בו.

איור 1. לרוות אמיתיות כפי שהמערכת רואה אותן בתוך המיכל, כולן באותו קנה מידה. שורה עליונה: אותו מיכל בימים 0, 3, 5 ו-8 אחרי הבקיעה – ביום 0 בולט שק החלמון והעיניים עדיין חסרות צבע, ומיום 3 ואילך העיניים כהות והגוף מתארך. שורה תחתונה: A במנח גבי (מלמעלה), B במנח צדי – אותה חיה, שני מנחים, ומכאן הצורך לסווג אותם. סרגל הקנה מידה הוא מילימטר אחד.

למה זה שונה ממה שיש עד כה?

בנוהג המקובל מגדלים דוגמים את המיכל ברשת, מוציאים כמה עשרות לרוות מהמים ומודדים אותן ידנית במיקרוסקופ, פעם ביום. המדגם אינו אקראי – הרשת תופסת את מה שהיא תופסת. כאן המדידה נעשית בתוך המיכל, ובמקום עשרות לרוות ליום נמדדות כ-870 לרוות בכל מיכל בכל יום.

ההבדל אינו רק בכמות. דגימה יומית נותנת נקודה אחת ביום, וכל מה שקורה בין הנקודות אובד. הקלטה רציפה חושפת גם את מה שמשתנה במהלך היום עצמו – כפי שנראה ביום הבקיעה במיכל 21.

בקיעה, בתוך יום אחד

ב-6 באוגוסט 2026, יום 0 במיכל 21 – היום שבו בקעו הביצים – תיעדה המערכת 19 קטעי וידאו בין 12:33 ל-16:59. לאורך אחר הצהריים ירד שיעור הביצים מכלל מה שזוהה במים מ-70% ל-29%, וכמעט בכל קטע היה נמוך מקודמו (מדד מגמה: מינוס 0.968, בסולם שבין מינוס 1 לפלוס 1). במקביל עלתה קטגוריית “בקיעה”, לרוות הנושאות את מורפולוגיית הבקיעה, מ-0% ל-20% (פלוס 0.978), ולרוות שזה עתה בקעו, לפני שעיניהן מקבלות צבע כהה, עלו מ-30% ל-51% (פלוס 0.839).

לפירוש הזה יש הסתייגות. כבר בקטע הראשון, ב-12:33, היו במים 30% לרוות ו-0% בקטגוריית הבקיעה – כלומר הבקיעה התחילה לפני שהמצלמה החלה לצלם. אילו “בקיעה” הייתה שלב שהלרווה שוהה בו שעות, היינו רואים אותה כבר בצהריים אצל אלה שכבר בקעו; מכאן שהיא מסמנת את פעולת הבקיעה עצמה. מה שנצפה הוא גל בקיעה שני, שמתחיל סביב 14:00.

באותו יום התקבלה גם בדיקה בלתי תלויה: הוסיפו לרוות למיכל, וההוספה תועדה רק בשם הקובץ, בשעה 16:13, בלי שהתוכנה תשתמש בתיעוד. בקטעים שבין 13:02 ל-16:03 עמד שיעור הלרוות שזה עתה בקעו על 7%, ובקטעים שצולמו בזמן ההוספה על 38% – פי 5.2. נקודה אחת ביום לא הייתה מראה דבר מכל אלה.

איור 2. הרכב העצמים שזוהו בכל קטע הקלטה לאורך אחר הצהריים של יום הבקיעה, מיכל 21. כל עמודה היא קטע של עשר דקות. הקו המקווקו מסמן את ההוספה שתועדה בשעה 16:13.

שמונת הימים הראשונים

כמות כזאת מאפשרת לעקוב אחרי הגדילה מיום ליום, לאחר שמתקנים את השפעת המנח שבו נצפתה כל לרווה. במיכל 21 עלה אורך הגוף הבהיר מ-2.008 מ”מ ביום 3 ל-2.487 מ”מ ביום 8 – עלייה של 23.9%. במיכל 31 הוא עלה מ-2.229 מ”מ ביום 2 ל-2.331 מ”מ ביום 8, עלייה של 4.6%. הלרוות במיכל 21 מתחילות קטנות ב-0.22 מ”מ מאלה שבמיכל 31, ובין יום 7 ליום 8 הן עוברות אותן ומסיימות גדולות מהן ב-0.16 מ”מ.

מקדם השונות, מדד לפיזור האורכים ביחס לממוצע, נשאר בטווח 10.5% עד 14.2% בכל הימים שנמדדו ובשני המיכלים. כלומר הלרוות גדלות יחד, בלי שהפערים בגודל ביניהן מתרחבים.

נרשם גם כמה לרוות המצלמה מזהה בכל דקת הקלטה: במיכל 21 הנתון ירד מ-24.3 לדקה ביום 3 ל-4.3 ביום 8, ובמיכל 31 מ-17.9 לדקה ביום 2 ל-4.4 ביום 8. זהו מספר הלרוות שנראו בשדה הראייה של המצלמה, לא מספר הלרוות במיכל.

איור 3. אורך הגוף הבהיר הממוצע בכל אחד משני המיכלים לאורך הימים. הרצועה היא סטיית תקן אחת – כלומר עד כמה הפרטים שונים זה מזה, ולא אי-ודאות בממוצע.

סיווג אוטומטי

הסיווג הראשון הוא מנח הלרווה במים – כיצד היא שוכבת מול המצלמה: מבט גבי (מלמעלה), מבט צדי, מנח שאינו חד-משמעי, ולרוות שנפסלות. את המודל אימנו על 428 תמונות שסומנו ידנית, ובחנו אותו על ימי צילום שלא נכללו באימון. הציון הוא דיוק מאוזן, שנותן משקל שווה לכל קבוצה: 89.2% בהבחנה בין מנח צדי למנח גבי, ו-89.5% בהבחנה בין לרווה ישרה ללרווה מכופפת, שאי אפשר למדוד את אורכה.

למנח שתי משמעויות. הראשונה נוגעת לדיוק: לרווה שנצפתה במנח צדי נמדדת קצרה בכ-4.5% מלרווה זהה שנצפתה מלמעלה, ואם היחס בין השתיים משתנה מיום ליום, שינוי כזה עלול להיראות כמו גדילה או להסתיר גדילה אמיתית. השנייה ביולוגית: ביום 0 במיכל 21 נצפו 52% מהלרוות במנח צדי, לעומת כ-25% בכל יום מאוחר יותר. לרוות שזה עתה בקעו שוכבות במים אחרת מלרוות מבוגרות יותר.

הסיווג השני נוגע לצורת הגוף ואינו מושפע מגודל הלרווה: כל תמונה מובאת לאותו גודל אחיד לפני שהמערכת מחשבת את מאפייני הצורה, והאורך אינו נכנס למודל בשום שלב. יש שתי מחלקות: “חלמון בולט” – שק חלמון גדול, מאגר המזון שאיתו הלרווה בוקעת, ומעט אזורים בהירים בגוף; ו”חלמון נספג” – החלמון נספג ויש יותר אזורים בהירים. שיעור “חלמון בולט” יורד במיכל 21 מ-97% ביום 0 ל-20% ביום 8, ובמיכל 31 מ-69% ביום 2 ל-22% ביום 8.

איור 4. חלוקת הפרטים לפי המנח שבו נצפו במים. ביום הבקיעה רוב הפרטים במנח צדי; מיום 3 ואילך התמונה מתהפכת.

כמה זה מדויק

כדי לבדוק אם המספר שהמערכת מחשבת הוא באמת אורך, השווינו אותו למדידה ידנית של אותה לרווה בדיוק, באותה תמונה בדיוק. בימים 0 עד 8 נבדקו כך 75 לרוות: בממוצע מדדה המערכת נמוך ב-0.29% מהמדידה הידנית, אצל 89% מהן היה הפער קטן מ-5%, ואצל 99% קטן מ-10%.

שני מדדים מסכמים את ההתאמה. מקדם המתאם (r) עומד על 0.933 מתוך 1: כשמדידה אחת עולה, גם השנייה עולה. מקדם ההתאמה של לין (CCC) עומד על 0.932 ודורש יותר – לא רק ששתי המדידות ינועו יחד, אלא שיגיעו לאותו מספר ממש. בכל טווח הגילים שנבדק ההתאמה טובה אף יותר: r=0.979, CCC=0.978, וההטיה 0.04% בלבד.

הבדיקה מראה דבר אחד ומוגבל: על אותה תמונה, המערכת והאדם מגיעים כמעט לאותו מספר. ההשוואה למיקרוסקופ היא שאלה אחרת. במיקרוסקופ מודדים לרוות אחרות – אלה שנדגמו ברשת – והמדגם שלו צר יותר: טווח הגדלים של המחצית האמצעית של האוכלוסייה הוא 0.60 מזה של הווידאו. לכן פער בין השניים מלמד שנדגמו לרוות אחרות, ולא שאחת המדידות מדויקת פחות.

איור 5. מדידה אוטומטית מול מדידה ידנית של אותה לרווה בדיוק, באותה תמונה. הקו המקווקו הוא קו הזהות – עליו המכונה והיד מסכימות בדיוק.

לראשונה, המערכת החדשה שהרכבנו מאפשרת לנו להפיק מדידות משולבות של תנועה, גודל ומבנה גוף של לרוות ישירות מתוך מיכל הגידול. לרוות הן דגים בשלבי החיים הראשונים לאחר הבקיעה. הכיול הושלם עבור מין הדג הראשון שנבחן במערכת, בראמונדי. הדוגמאות המוצגות כאן נלקחו מתוך 20 דקות וידאו.

תמונה 6. לרוות כפי שתועדו בתוך מיכל הגידול, בשני רגעי צילום שונים. התמונות מוצגות באותו קנה מידה; הפס השחור מייצג מילימטר אחד.
מהצילום למדידת הגוף.

התוכנה מזהה את צללית הלרווה ומודדת את אורכה, רוחבה ושטחה בתמונה. האורך נקבע מתמונות שבהן הגוף ישר, והרוחב נמדד בניצב לציר האורך. התוצאות נבדקות מול הצילומים כדי לזהות טעויות בזיהוי הגוף.

תמונה 7. משמאל צילום המקור ומימין סימון המדידות על אותה תמונה. הקו הכחול מציין אורך (L), הקו הלבן רוחב (W), והקו הזהוב את גבול הצללית. בדוגמה זו: אורך 4.27 מ״מ ורוחב 0.74 מ״מ.

מהצילום למדידת תנועה
צילום מהיר בקצב של 300 תמונות בשנייה מאפשר לעקוב אחר מיקום הלרווה לאורך רצף תמונות. כך ניתן לתאר את מסלול התנועה, לחשב מהירות ולבחון שינויים במהירות ובכיוון. שילוב מדדי התנועה והגודל מאפשר לבדוק האם לרוות בגדלים שונים נעות באופן שונה.

איור 8. דוגמאות למסלולי תנועה שנמדדו בווידאו. כל קטע מעקב מתחיל במרכז התרשים לצורך השוואה; המעגלים הפתוחים מציינים את סופו. המספרים מציינים מרחק במילימטרים. המעגל החיצוני הוא מסגרת תצוגה ואינו גבול המיכל.
המסלולים מתארים תנועה כפי שנראית במצלמה, וכוללים גם את השפעת זרימת המים.
למה המדידות במיכל חשובות
היכולת למדוד בתוך מיכל הגידול מחברת את המחקר לתנאים שבהם הלרוות גדלות בפועל. היא מאפשרת לבחון את פעילותן בסביבת הגידול המסחרית. בהמשך, הנתונים יוכלו לסייע בהשוואה בין תנאי גידול ובתכנון ניסויים לשיפור הגידול הלרוולי.
מימון ושיתוף פעולה
הקמת המערכת וכיולה התאפשרו באמצעות תקציב ICA. עטר כהן עבדה לצידי בכיול המערכת. העבודה התבצעה בערדג, בשיתוף פעולה עם חברת SEASEEDS, העוסקת בגידול מסחרי של לרוות.