Nel 2017, Martino scozzese, il Gordon McKay Professor of Environmental Science and Engineering presso la Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS), ha immaginato un nuovo sistema di monitoraggio chimico basato su droni per monitorare la salute dell'Amazzonia di fronte al cambiamento climatico globale e alla deforestazione e agli incendi causati dall'uomo.

Il progetto monitorerà i segnali chimici emessi dalle piante note come composti organici volatili (VOC), che aiutano le piante a interagire con gli organismi che le circondano. Ogni specie di pianta emette una firma VOC diversa, come un'impronta digitale, che può cambiare in base alla stagione o se la pianta è sotto costrizione da, Per esempio, siccità o alluvione. Il monitoraggio e la traduzione di questi segnali possono rivelare come gli ecosistemi forestali rispondono allo stress causato dai cambiamenti climatici.

Tradizionalmente, questo tipo di monitoraggio è stato effettuato da grandi torri di piattaforma che si elevano sopra la volta della foresta.

"L'Amazzonia contiene migliaia di piccoli ecosistemi, ciascuno con i propri segnali di biodiversità e COV, " disse Jianhuai Ye, un borsista post-dottorato presso SEAS. "Ancora, ci sono meno di 10 di queste torri nell'intera foresta e sono tutte costruite in ecosistemi simili dove il suolo può sostenere grandi strutture. Come puoi immaginare, questo porta a un sacco di distorsioni nei dati".

Martino, Voi e il resto della squadra, che include collaboratori dell'Amazonas State University (UEA) e dell'Amazonas State Research Support Foundation (FAPEAM), pensava che i droni potessero fornire dati più accurati sulla foresta.

La loro prima missione ha dimostrato quanto avevano ragione.

Nell'estate del 2018 dopo anni di prototipazione, i ricercatori hanno utilizzato i loro droni appositamente progettati per mappare l'impronta digitale chimica di due diversi ecosistemi nell'Amazzonia centrale. Ciò che hanno scoperto ha ribaltato la maggior parte dei modelli odierni sulle emissioni della biosfera, che presumeva che gli ecosistemi vicini avessero le stesse emissioni.

La ricerca è pubblicata su Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze .

"Piante e insetti spesso comunicano tramite segnali chimici, piuttosto che segnali visivi o vocali più comuni tra gli animali, " disse Martin. "Con i nostri sensori chimici, possiamo comprendere meglio l'attuale funzionamento della foresta e come sta cambiando con il cambiamento del clima regionale, compreso un più frequente verificarsi di incendi negli ultimi anni nella parte centrale dell'Amazzonia».

Nell'Amazzonia centrale, le colline digradanti danno origine ad altipiani e valli acquitrinose, sezionato da torrenti e fiumi. Ciascuno di questi ecosistemi:le foreste sui pendii, le foreste degli altopiani e delle valli, e la vegetazione lungo i bordi dell'acqua ha un'impronta chimica diversa.

Il team di ricerca ha pilotato droni su foreste di altipiani e foreste di pendii. Hanno scoperto che le concentrazioni di un VOC chiamato isoprene erano più alte del 50 percento nella foresta dell'altopiano rispetto alla foresta del pendio. Utilizzando questi dati, hanno sviluppato un modello che suggeriva che le emissioni di isoprene tra questi diversi sottotipi forestali raddoppiassero o triplicassero. In assenza di misurazioni, i precedenti modelli di emissione non presumevano alcuna differenza.

"Questa ricerca mette in evidenza quanto poco abbiamo capito l'eterogeneità delle foreste, " ha affermato Martin. "Ma le tecnologie assistite da droni possono aiutarci a comprendere e quantificare le emissioni di COV in diversi, ecosistemi vicini per rappresentarli meglio nelle simulazioni di modelli climatici e di qualità dell'aria".

I ricercatori hanno in programma di campionare gli ecosistemi nelle valli acquitrinose e lungo i fiumi nell'autunno 2019 utilizzando una barca nel mezzo del fiume come piattaforma per il lancio e il recupero dei droni. Hanno anche in programma di testare una flotta di tre droni operati all'unisono.