Las imágenes permiten calcular las tasas de reducción de hierro, lo que proporciona una comprensión más profunda del comportamiento del suelo de los humedales – ScienceDaily

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Presente en la portada de Revista de la Sociedad Estadounidense de Ciencias del Suelo, investigadores de la Universidad de Maryland (UMD) y el Consejo Nacional de Investigaciones de España han colaborado para crear una nueva cámara que permite obtener imágenes en tiempo real de la actividad del suelo de los humedales. Esta cámara le da a la tecnología clásica IRIS (Indicador de reducción de suelo) una gran actualización. IRIS es utilizado universalmente por investigadores y evaluadores de suelos para determinar si los suelos se comportan como suelos húmedos y, por lo tanto, deben clasificarse como tales. Sin embargo, antes de esta nueva cámara, los evaluadores de suelos no podían cuantificar la tasa de reducción de hierro en suelos húmedos saturados y los investigadores no tenían forma de visualizar el proceso en tiempo real. Esta tecnología abre nuevas vías de investigación en la ciencia del suelo y ofrece un pico convincente sobre cuán bioquímicamente activos son realmente los suelos de los humedales.

«El interés en este artículo fue realmente sorprendente, aunque no fue por esta razón que inicialmente creé la cámara», dice Brian Scott, estudiante de doctorado en Ciencia y Tecnología Ambientales en la UMD. «El documento muestra que esta cámara realmente funciona, pero lo que a la gente le interesaba eran las imágenes en tiempo real y las tasas de reducción de hierro en los suelos de los humedales. Pero, para ser honesto, la verdadera razón por la que lo hice no fue. razón para calcular las tasas. Se trataba más de tratar de explorar formas de visualizar lo que está sucediendo en el medio ambiente. Yo estudio el suelo y todo está bajo tierra. Así que desarrollé este método para observar lo que realmente está sucediendo debajo de la superficie. emocionante para mí «.

«Hay tres parámetros principales necesarios para clasificar un área como humedal: hidrología o agua, comunidad vegetal y propiedades del suelo», agrega Martin Rabenhorst, científico del suelo, profesor de ciencia y tecnología ambiental en la UMD y coautor de este artículo. «Todos estos son críticos porque los humedales son ecosistemas altamente regulados y protegidos. El suelo es quizás la pieza más complicada del rompecabezas porque hay que confirmar que algunos procesos biogeoquímicos en realidad están sucediendo bajo tierra donde no son fácilmente visibles».

El propio Rabenhorst es el inventor de un método más ecológico que el IRIS, una tecnología utilizada para medir la cantidad de reducción de hierro que se produce en el suelo. La tecnología utiliza recubrimientos de óxido de hierro en tuberías o películas de plástico que se empujan al suelo y se dejan durante 30 días para que el suelo pueda reaccionar con la pintura. Cuando ocurren estas reacciones, la pintura se disuelve parcialmente del tubo. Si se quita el 30 por ciento o más de la pintura, el suelo se comporta como el suelo típico de un humedal.

«Esto se debe realmente a la bioquímica de los microorganismos en el suelo», dice Scott. «Los organismos que estudio respiran hierro de la misma manera que nosotros respiramos oxígeno. Estos microorganismos son anaeróbicos porque prosperan en ambientes libres de oxígeno y necesitan hierro para respirar. El oxígeno es tóxico para ellos, por lo que viven en áreas húmedas. saturados de agua y menos ricos en oxígeno. Estos organismos son tan frecuentes en los suelos de humedales que son la base de nuestras pruebas para ver si un suelo es acuoso. Por lo tanto, las pruebas IRIS se han convertido en un punto focal para los biogeoquímicos que estudian los humedales «.

Si bien esta tecnología tiene el potencial de guiar a los científicos en todo tipo de nuevas vías de investigación, no está claro si conducirá a mejoras en el camino para el evaluador de suelos típico que usa la tecnología clásica de IRIS.

Pero como Scott lo describe, los hallazgos reales del artículo provienen de los métodos utilizados para crear esta cámara, que dice que ahora cualquier persona puede reproducir por alrededor de $ 100. Convirtió una cámara de boroscopio utilizada por plomeros y otros profesionales de la industria para ver bajantes. y lo combinó con un sistema inalámbrico que envía información en tiempo real con un pequeño panel solar para ver lo que está sucediendo las 24 horas del día, los 7 días de la semana «. Algunas de las cosas más importantes para este documento no fueron realmente los resultados; ha sido el proceso de desarrollo lo que abre crear nuevas aplicaciones y vías de investigación que sean realmente emocionantes «, dice Scott.

La idea se le ocurrió a Scott mientras trabajaba como voluntario en el laboratorio de Osvaldo Sala en la Universidad Estatal de Arizona usando una máquina llamada mini rizotrón que se usa para contar las raíces de los árboles con una cámara a través de un tubo hueco en el suelo. Scott pensó: «Si podemos fotografiar raíces, deberíamos poder fotografiar otras cosas bajo tierra». Entonces, finalmente, cuando Scott vino a Maryland para realizar su doctorado y comenzó a trabajar con Rabenhorst, las cosas encajaron. Sin embargo, el proceso no estuvo exento de desafíos.

“Una vez que alguien ha pasado por todo este largo proceso de cómo hacer que algo funcione, entonces podemos hacerlo una y otra vez fácilmente, pero lleva mucho tiempo resolverlo”, dice Scott. «Me tomó mucho tiempo averiguar cómo hacer que esta cámara funcionara, y me encontré con obstáculos en los que casi me detuve si no fuera por los comentarios e ideas de otras personas».

Scott llama específicamente a algunas personas en el camino que ayudaron a mantener este proceso en movimiento. Una asistente universitaria, Kristin Webb, ayudó a diseñar los diseños iniciales de la cámara. Otro estudiante de pregrado en ciencias y tecnología ambiental y recién graduado, William Jacob Mast, ayudó a diseñar e imprimir la carcasa de la cámara con una impresora 3D. Y a colaboradores españoles del Consejo Nacional de Investigaciones Científicas se les ocurrió una idea similar al mismo tiempo y ayudaron a encontrar formas de convertir imágenes de vídeo en imágenes planas que pudieran analizarse.

Scott enfatiza la importancia de la ciencia colaborativa durante este proceso y desea poner esta tecnología a disposición de otros para que pueda hacer avanzar la ciencia y, en última instancia, la salud ambiental. «No estoy interesado en patentar esta tecnología en particular porque quiero que la ciencia beneficie a todos», dice Scott. «No se trata del dinero con esto, se trata del impacto en el medio ambiente. De hecho, gasté mi dinero asegurándome de que esto se pudiera construir junto con el apoyo del departamento, y creo que si funciona, y si ayuda a otro científico a haga descubrimientos aún mayores, entonces vale la pena. Se trata de ayudar al mundo en el que vivimos «.

Scott está encantado de poder contribuir a la ciencia del suelo y centrarse en restaurar ecosistemas críticos como los humedales. “He sido ingeniero ambiental durante años, por lo que tengo interés en cuidar el medio ambiente, y gran parte de lo que hacen los ingenieros ambientales es limpiar el desorden”, dice Scott. «Todo lo que hago ahora está relacionado con la recuperación y restauración de ecosistemas. Solía ​​limpiar desórdenes, pero es un animal diferente para restaurar los ecosistemas a su antigua gloria y restaurar su funcionamiento ecológico».

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