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Midiendo árboles con la velocidad del sonido
STRI Panama

Javier Ballesteros, coordinador del proyecto, y el pasante Ernesto Bonadies escanearon árboles alrededor de la ciudad de Panamá como parte de una colaboración con la Alcaldía de Panamá.
Foto por: Sean Mattson - STRI

Los investigadores utilizan tecnología sónica no invasiva para medir la descomposición de la madera en árboles tropicales vivos.

Los árboles vivos pueden podrirse de adentro hacia afuera, dejando sólo un tronco hueco. Esta podredumbre puede causar una sobreestimación de las reservas mundiales de carbono, la pérdida de madera en la silvicultura y la mala salud de los árboles. La comprensión de la descomposición de la madera en los bosques es motivo de especial preocupación en los trópicos, ya que se estima que los bosques tropicales albergan el 96% de la diversidad arbórea del mundo y aproximadamente el 25% del carbono terrestre, en comparación con el 10% aproximado de carbono en bosques templados.

Pero, ¿cómo los silvicultores e investigadores observan a un árbol vivo para medir la descomposición de la madera? Utilizan el sonido.

En un artículo publicado recientemente en Applications in Plant Sciences, un equipo de profesores, maestros y estudiantes establecieron métodos para utilizar una tecnología de ondas sonoras llamada tomografía sónica. Sus métodos se derivaron de mediciones en más de 1,800 árboles vivos de 173 especies de árboles de selva tropical en la República de Panamá.

Greg Gilbert, asociado de investigación en el Instituto Smithsonian de Investigaciones Tropicales y autor principal del artículo, profesor y catedrático del Departamento de Estudios Ambientales de la Universidad de California en Santa Cruz, comentó: "Todavía no sabemos en qué grado está la desintegración interna y el daño como causa de la mortalidad de los árboles. "La mayor parte de la decadencia está oculta – ahora, la tomografía nos permite ver cuántos árboles aparentemente sanos están dañados en el interior".

La tomografía sonora envía ondas de sonido a través de los troncos de los árboles. Cuanto más tarda una onda sonora en atravesar un tronco, más dañada está la madera. Basándose en la velocidad del sonido, el tomógrafo (PiCUS 3 Sonic Tomograph, de Argus Electronic GmbH, Rostock, Alemania) hace una imagen con colores de una sección transversal del tronco.

Gilbert y sus colegas de STRI están colaborando con la Ciudad de Panamá para evaluar los riesgos de salud y propiedad de los árboles urbanos de Panamá que pueden estar enfermos y vulnerables a los fuertes vientos y las fuertes lluvias.
Foto por Sean Mattson - STRI.

El uso previo de la tomografía sónica en la silvicultura se ha centrado en mediciones en árboles "de forma típica" con troncos cilíndricos. Sin embargo, los árboles tropicales a menudo tienen grandes contrafuertes, formas de tronco irregulares, y raíces aéreas que se extienden hasta la copa del árbol. El reciente estudio describe la colocación óptima de los sensores para evitar resultados de tomografía anormales para las distintas formas de árboles que pueblan los trópicos y detalla cómo analizar los tomogramas para cuantificar las áreas de madera deteriorada y dañada.

Los métodos de tomografía sónica fueron desarrollados y probados durante un curso de campo internacional para estudiantes de secundaria, de universidad y de posgrado en la República de Panamá, financiado a través de la National Science Foundation. Gilbert y sus colegas llevaron a los estudiantes y a sus maestros al campo y usaron el aprendizaje basado en la investigación para enseñar enfoques moleculares y de campo en la ecología, así como para fomentar una red internacional para la investigación ecológica. Gilbert comenta: "Fue una emocionante experiencia, con personas asombrosas de diversos orígenes, en la parte desordenada de hacer ciencia - averiguar la mejor manera de hacer lo que necesita para responder interrogantes difíciles". Todos los participantes del taller contribuyeron a la colecta y análisis de datos de tomografía sónica para el artículo.

Los hongos causan que la madera se pudra al entrar en un tronco de árbol y descomponiéndola de adentro hacia afuera, liberando el carbono de vuelta a la atmósfera como dióxido de carbono. Gilbert explica que sin un método confiable para detectar la falta de madera, no se puede entender cómo los árboles están contribuyendo o moderando los niveles crecientes de carbono atmosférico global, o cómo aparentemente los bosques y las especies de árboles están respondiendo a los cambios climáticos.

La investigación de Gilbert está construyendo un gran estudio sobre cómo los patógenos y las enfermedades controlan la prevalencia de las especies de árboles tropicales. "La hipótesis es que las especies que son más susceptibles a los hongos que pudren el corazón del tronco por lo general se mantendrán como poco comunes en el bosque, y sólo las especies que son resistentes se convertirán en comunes", comentó Gilbert. Él y sus colegas están midiendo y rastreando árboles tropicales en el sitio de estudio a largo plazo del Observatorio de la Tierra Forestal (ForestGEO) del Instituto Smithsonian de Investigaciones Tropicales en la isla Barro Colorado en el Canal de Panamá.

El trabajo futuro continuará validando la tecnología de la tomografía sónica para sistemas de árboles tropicales utilizando árboles talados o ya muertos. Los árboles tropicales son muy diversos en formas y función, y por lo tanto son potencialmente distintos en sus requisitos metodológicos para la tomografía sónica. Por ejemplo, este método no funciona en especies de palma o cualquier especie de árbol que utilizan tejidos internos para almacenar agua.

La silvicultura urbana también se beneficia de la tomografía sónica. Gilbert y sus colegas del Instituto Smithsonian de Investigaciones Tropicales están colaborando con la Ciudad de Panamá para usar la tomografía para evaluar los riesgos de salud y propiedad de los árboles urbanos de Panamá que pueden estar enfermos y vulnerables a los fuertes vientos y las fuertes lluvias.

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