Archivo de abril, 2013

Dosel arbóreo, funcionalidad y tu teléfono móvil

Autor: Adrián Escribano, Facultad de Biología, Universidad Complutense de Madrid (UCM)

En el grupo de ecología evolutiva del departamento de BVI-UCM centramos la actividad en la caracterización de la estructura y la funcionalidad del dosel arbóreo de especies leñosas mediterráneas. Con el objetivo de explorar el compromiso existente entre maximizar la captación de luz para realizar la fotosíntesis y evitar exposición excesiva, hemos desarrollado una metodología  que emplea un teléfono móvil Smartphone como instrumento de medición (“Ahmes”, pendiente de patente). Mediante esta herramienta es posible caracterizar espacialmente una hoja (los ángulos foliares) y estimar su exposición potencial a la radiación directa a través de una relación trigonométrica (SAL; Granado-Yela et al. 2011).

Con esta metodología tratamos de combinar la relativa sencillez y manejabilidad que ofrecen los métodos frecuentemente empleados para medir ángulos foliares (clinómetros,  plomadas, transportadores de ángulos, brújulas,…), junto con la precisión y exactitud que ofrecen los instrumentos digitales, en una única herramienta. Entre otras prestaciones, un Smartphone es capaz de registrar su posición relativa respecto del campo magnético y gravitatorio terrestre. Esto es posible debido a que la mayor parte de teléfonos Smartphone integran entre sus sensores un acelerómetro y un magnetómetro, que permiten caracterizar la desviación de los ejes del dispositivo. Mediante una aplicación, al situar el mismo en posición paralela a una hoja haciendo coincidir la orientación del haz con la de la pantalla y el ápice con la parte superior, podemos conocer los ángulos foliares de interés y almacenarlos con una única pulsación (Figura 1).

Figura 1. Colocación del dispositivo y ángulos foliares de interés; a: desviación respecto del Norte del ápice foliar, c: desviación respecto de Norte de un vector normal al haz, r: grado de giro respecto al eje longitudinal, i: inclinación respecto a la vertical (no se muestra).

Durante el desarrollo abordamos tres etapas; calibración, validación y experiencia de uso. La etapa de calibración la realizamos en el laboratorio y en ella utilizamos un digitalizador y un soporte (diseñado junto con el taller mecánico de ciencias físicas) para evaluar la precisión y exactitud del dispositivo. La etapa de validación tuvo lugar en el Real Jardín Botánico Alfonso XIII y en ella se compararon ángulos foliares (medidos para las mismas hojas en un breve lapso) con dos metodologías distintas; los métodos tradicionales (brújula, clinómetro y nivel) y Ahmes. En la tercera etapa valoramos las ventajas e inconvenientes que ofrece la metodología durante diversas campañas de campo. La descripción detallada de las diferentes etapas y nuestra experiencia con la metodología quedan recogidas en un artículo en preparación.

a. Soporte empleado en la calibración. b. Detalle de campaña de campo Menorca 2012 (facilidad de manejo).

Ventajas y potencial

Entre las ventajas que ofrece (precisión, manejo, comodidad de transporte, autonomía, resulta relativamente económico) resaltamos; 1.- Su versatilidad, pues se presta a cubrir necesidades de diversos ámbitos, 2.- Su potencia de muestreo,  se puede combinar el uso de varios teléfonos simultáneamente y 3.- Su valor científico y educativo en diversidad de centros a escala global (es sencillo, es accesible y es asequible).

1.- A través de esta metodología no solo cubrimos nuestras necesidades experimentales sino que sentamos la base del uso de los dispositivos móviles como instrumentos para conocer la posición espacial de objetos con simetría bilateral (relativamente planos) y estimar su exposición potencial en cualquier momento del día/año y en cualquier latitud. Entre otras aplicaciones el dispositivo puede emplearse (aunque no se incluyan todas las características que compone el método) como una herramienta para la caracterización de microambientes (líquenes) o de fitoelementos: ramas, raíces aéreas, etc. Junto con otros instrumentos de medición (cinta métrica, podómetro,…) es posible localizar espacialmente unos individuos respecto de otros (relación de vecindad) así como localizar radialmente dentro de la copa otros elementos (nidos, epífitas, plagas,..) a través de ecuaciones trigonométricas sencillas. También contemplamos la caracterización espacial de superficies planas para realizar análisis de cobertura, de protección frente a la erosión o deposición/evaporación de agentes contaminantes. Las posibilidades son realmente amplias y en cualquier caso deben quedar definidas según los objetivos del usuario.

2.- A través del uso de múltiples dispositivos de manera simultánea se pueden completar campañas de muestreo ambiciosas. Un reducido número de investigadores es capaz de abarcar partes representativas del dosel en un tiempo razonable de manera eficaz. La plataforma Android (sobre la que estamos realizando la portabilidad de la aplicación también denominada Ahmes) ofrece la posibilidad de emplear la metodología con otros dispositivos (tablets) y de hacer accesible la misma a un gran número de usuarios. Entre otras prestaciones incluye además la posibilidad de conocer el estado de los sensores presentes en el dispositivo (resolución, estado de calibración). Esta función otorga cierta fiabilidad a las mediciones, tanto como si es la primera vez que usamos la aplicación pero desconocemos el estado del dispositivo, como si se ha sometido a algún tipo de estrés; mecánico, térmico…

3.- En nuestro caso disponer de un dispositivo Android (Smartphone o tablet) y una conexión puntual a internet (para descargar la aplicación) constituyen los únicos requisitos para aplicar la metodología de manera inmediata (la aplicación funciona independientemente de la conectividad telefónica o el acceso a internet). Este hecho resulta especialmente relevante cuando se han vendido cerca de 500 millones de dispositivos móviles “Smartphone” bajo este sistema en el año 2012 (IDC, Gartner). Teóricamente a finales del año 2013 un séptimo de la población mundial podría disponer de uno de estos dispositivos permitiendo a sus usuarios explorar y aplicar la metodología en sus propios diseños. A todos los niveles consideramos una gran ventaja el ofrecer una metodología para la cual el usuario ya dispone, o puede acceder, a la herramienta propuesta.

Referencias:

Granado-Yela, C., García-Verdugo, C., Carrillo, K., Rubio de Casas, R., Kleczkowski, L.A. & Balaguer, L. (2011) Temporal matching among diurnal photosynthetic patterns within the crown of the evergreen sclerophyll Olea europaea L. Plant Cell and Environment 34(5):800-10.

Editado 27/03/2014:

Se ha publicado recientemente un artículo en la revista Methods in Ecology and Evolution, disponible en la web: http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/2041-210X.12141/abstract  (DOI: 10.1111/2041-210X.12141).

Autores: Escribano-Rocafort, A. G.; Ventre-Lespiaucq, A. B.; Granado-Yela, C.; López-Pintor, A.; Delgado, J. A.; Muñoz, V.; Dorado, G. A.; Balaguer, L.

 

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