in 2017, Schot Maarten, de Gordon McKay Professor of Environmental Science and Engineering aan de Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS), stelde zich een nieuw, op drones gebaseerd chemisch monitoringsysteem voor om de gezondheid van de Amazone te volgen in het licht van de wereldwijde klimaatverandering en door de mens veroorzaakte ontbossing en verbranding.

Het project zou chemische signalen monitoren die worden uitgezonden door planten die bekend staan ​​als vluchtige organische stoffen (VOS), die planten helpen interageren met organismen om hen heen. Elke plantensoort straalt een andere VOC-signatuur uit, zoals een vingerafdruk, die kan veranderen afhankelijk van het seizoen of als de plant onder druk staat van, bijvoorbeeld, droogte of overstromingen. Het monitoren en vertalen van deze signalen kan onthullen hoe bosecosystemen reageren op stress veroorzaakt door klimaatverandering.

traditioneel, dit soort monitoring is gedaan vanaf grote platformtorens die boven het bladerdak van het bos uitsteken.

"De Amazone bevat duizenden kleine ecosystemen, elk met hun eigen biodiversiteit en VOC-signalen, " zei Jianhuai Ye, een postdoctoraal onderzoeker bij SEAS. "Nog, er zijn minder dan 10 van deze torens in het hele bos en ze zijn allemaal gebouwd in vergelijkbare ecosystemen waar de grond grote structuren kan ondersteunen. Zoals u zich kunt voorstellen, dit leidt tot veel vertekening in de gegevens."

Martin, Jij en de rest van het team, waaronder medewerkers van Amazonas State University (UEA) en de Amazonas State Research Support Foundation (FAPEAM), dacht dat drones nauwkeurigere gegevens over het bos zouden kunnen leveren.

Hun eerste missie toonde aan hoe gelijk ze hadden.

In de zomer van 2018, na jaren van prototypen, de onderzoekers gebruikten hun speciaal ontworpen drones om de chemische vingerafdruk van twee verschillende ecosystemen in het centrale Amazonegebied in kaart te brengen. Wat ze vonden, vernietigde de meeste huidige biosfeer-emissiemodellen, die ervan uitgingen dat nabijgelegen ecosystemen dezelfde emissies hadden.

Het onderzoek is gepubliceerd in de Proceedings van de National Academy of Sciences .

"Planten en insecten communiceren vaak via chemische signalen, in plaats van visuele of vocale signalen die vaker voorkomen bij dieren, " zei Martin. "Met onze chemische sensoren, we kunnen het huidige functioneren van het bos beter begrijpen en hoe het verandert met het veranderende regionale klimaat, waaronder een meer frequent voorkomen van branden in de afgelopen jaren in het centrale deel van de Amazone."

In het centrale Amazonegebied, glooiende heuvels leiden tot plateaus en met water begroeide valleien, doorsneden door beken en rivieren. Elk van deze ecosystemen - de bossen op de hellingen, de bossen op de plateaus en in de valleien, en de vegetatie langs de waterkanten heeft een andere chemische vingerafdruk.

Het onderzoeksteam liet drones vliegen over plateaubossen en hellingbossen. Ze ontdekten dat de concentraties van een VOC, isopreen genaamd, meer dan 50 procent hoger waren in het plateaubos dan in het hellingbos. Met behulp van deze gegevens, ze ontwikkelden een model dat suggereerde dat de isopreenemissies verdubbelden tot verdrievoudigd tussen deze verschillende bossubtypes. Bij gebrek aan metingen, eerdere emissiemodellen gingen uit van geen verschil.

"Dit onderzoek laat zien hoe weinig we de heterogeniteit van bossen begrepen, ", zei Martin. "Maar door drones ondersteunde technologieën kunnen ons helpen om VOS-emissies te begrijpen en te kwantificeren in verschillende, nabijgelegen ecosystemen om ze beter weer te geven in simulaties van klimaat- en luchtkwaliteitsmodellen."

De onderzoekers zijn van plan om in de herfst van 2019 ecosystemen te bemonsteren in met water doordrenkte valleien en langs de rivieren met behulp van een boot in het midden van de rivier als platform voor het lanceren en ophalen van de drones. Ze zijn ook van plan om een ​​vloot met drie drones te testen die samen worden gebruikt.