En 2017, Scot Martin, el Profesor Gordon McKay de Ciencias Ambientales e Ingeniería en la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas John A. Paulson de Harvard, imaginó un novedoso sistema de monitoreo químico basado en drones para rastrear la salud de la Amazonía frente al cambio climático global y la deforestación y quema causadas por el hombre.

El proyecto monitorearía las señales químicas emitidas por plantas conocidas como compuestos orgánicos volátiles (COV), que ayudan a las plantas a interactuar con los organismos que las rodean. Cada especie de planta emite una firma de COV diferente, como una huella digital, que puede cambiar según la temporada o si la planta está bajo presión de, por ejemplo, sequía o inundación. El seguimiento y la traducción de estas señales pueden revelar cómo los ecosistemas forestales responden al estrés causado por el cambio climático.

Tradicionalmente, este tipo de monitoreo se ha realizado desde grandes torres de plataformas que se elevan por encima del dosel del bosque.

"La Amazonía contiene miles de pequeños ecosistemas, cada uno con su propia biodiversidad y señales de COV, "dijo Jianhuai Ye, becario postdoctoral en SEAS. "Todavía, hay menos de 10 de estas torres en todo el bosque y todas están construidas en ecosistemas similares donde el suelo puede soportar grandes estructuras. Como puedes imaginar, esto conduce a una gran cantidad de sesgos en los datos ".

Martín, Ye y el resto del equipo, que incluye colaboradores de la Universidad Estatal de Amazonas (UEA) y la Fundación de Apoyo a la Investigación del Estado de Amazonas (FAPEAM), pensó que los drones podrían proporcionar datos más precisos del bosque.

Su primera misión demostró la razón que tenían.

En el verano de 2018, después de años de prototipos, los investigadores utilizaron sus drones especialmente diseñados para mapear la huella química de dos ecosistemas diferentes en la Amazonia central. Lo que encontraron anuló la mayoría de los modelos de emisiones de biosfera actuales, que asumió que los ecosistemas cercanos tenían las mismas emisiones.

La investigación se publica en el procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias .

"Las plantas y los insectos a menudo se comunican a través de señales químicas, en lugar de la señalización visual o vocal más común entre los animales, "dijo Martin." Con nuestros sensores químicos, podemos comprender mejor el funcionamiento actual del bosque y cómo está cambiando con el clima regional cambiante, incluyendo una ocurrencia más frecuente de incendios en los últimos años en la parte central del Amazonas ".

En el Amazonas central, colinas inclinadas dan lugar a mesetas y valles anegados, diseccionado por arroyos y ríos. Cada uno de estos ecosistemas:los bosques en las laderas, los bosques de las mesetas y los valles, y la vegetación a lo largo de los bordes del agua, tiene una huella química diferente.

El equipo de investigación voló drones sobre bosques de meseta y bosques en pendiente. Descubrieron que las concentraciones de un VOC llamado isopreno eran más del 50 por ciento más altas en el bosque de la meseta que en el bosque de la pendiente. Usando estos datos, desarrollaron un modelo que sugería que las emisiones de isopreno se duplicaron o triplicaron entre estos diferentes subtipos de bosques. En ausencia de mediciones, los modelos de emisión anteriores asumían que no había diferencia.

"Esta investigación destaca lo poco que entendimos la heterogeneidad de los bosques, ", dijo Martin." Pero las tecnologías asistidas por drones pueden ayudarnos a comprender y cuantificar las emisiones de COV en diferentes ecosistemas cercanos para representarlos mejor en simulaciones de modelos de clima y calidad del aire ".

Los investigadores planean tomar muestras de ecosistemas en valles anegados y a lo largo de los ríos en el otoño de 2019 utilizando un bote en el medio del río como plataforma para lanzar y recuperar los drones. También planean probar una flota de tres drones operados al unísono.