In primo piano sulla copertina del Giornale della Soil Science Society of America , i ricercatori dell'Università del Maryland (UMD) e il Consiglio nazionale delle ricerche spagnolo hanno collaborato per creare una nuova fotocamera che consente l'imaging dell'attività del suolo delle zone umide in tempo reale. Questa fotocamera migliora notevolmente la classica tecnologia IRIS (indicatore di riduzione del suolo). IRIS è utilizzato universalmente da ricercatori e valutatori del suolo per determinare se i suoli si comportano come quelli delle zone umide e dovrebbero quindi essere classificati come tali.

Però, davanti a questa nuova fotocamera, i valutatori del suolo non sono stati in grado di quantificare il tasso di riduzione del ferro nei suoli saturi delle zone umide, e i ricercatori non avevano modo di visualizzare il processo in tempo reale. Questa tecnologia apre nuove strade di ricerca nella scienza del suolo, e fornisce un convincente picco di quanto siano realmente attivi i suoli delle zone umide dal punto di vista biochimico.

"L'interesse per questo articolo è stato davvero sorprendente, anche se inizialmente non era il motivo per cui ho creato la fotocamera, "dice Brian Scott, dottorando in Scienze e Tecnologie Ambientali presso UMD. "Il documento mostra che questa fotocamera funziona davvero, ma ciò che interessava alla gente era l'imaging in tempo reale e i tassi di riduzione del ferro nei terreni delle zone umide. Ma ad essere onesti, la vera ragione per cui l'ho fatto non era per la ragione pratica del calcolo delle tariffe. Si trattava più di cercare di esplorare modi per visualizzare ciò che sta accadendo nell'ambiente. studio i suoli, e tutto è sotterraneo. Così ho sviluppato questo metodo per osservare cosa sta realmente accadendo sotto la superficie, che è davvero emozionante per me."

"Ci sono tre parametri principali necessari per classificare un'area come zona umida:idrologia o acqua, la comunità vegetale, e proprietà del suolo, " aggiunge Martin Rabenhorst, stimato scienziato del suolo, professore in Scienze e tecnologie ambientali presso l'UMD, e coautore di questo articolo. "Questi sono tutti fattori critici perché le zone umide sono ecosistemi altamente regolamentati e protetti. Il suolo è forse il pezzo più complicato del puzzle perché devi confermare che alcuni processi biogeochimici stanno effettivamente accadendo sotto terra, dove non sono facilmente visibili".

Lo stesso Rabenhorst è un inventore di un metodo più ecologico di IRIS, una tecnologia utilizzata per misurare la quantità di riduzione del ferro che si verifica nei suoli. La tecnologia utilizza rivestimenti di ossido di ferro su tubi o pellicole di plastica che vengono spinti nel terreno e lasciati per 30 giorni in modo che il terreno possa reagire con la vernice. Quando si verificano queste reazioni, la vernice è parzialmente disciolta dal tubo. Se il 30 percento o più della vernice viene rimosso, il terreno si comporta come il tipico terreno delle zone umide.

"Questo è davvero a causa della biochimica dei microrganismi nel suolo, " spiega Scott. "Gli organismi che studio respirano ferro allo stesso modo in cui respiriamo ossigeno. Questi microrganismi sono anaerobici perché prosperano in ambienti privi di ossigeno e hanno bisogno del ferro per respirare. L'ossigeno è tossico per loro, quindi vivono in zone umide dove il suolo è spesso saturo di acqua e meno ricco di ossigeno. Questi organismi sono così diffusi nei suoli delle zone umide che sono la base per i nostri test per vedere se un terreno è idrico. I test IRIS sono quindi diventati un punto focale per i biogeochimici che studiano le zone umide".

Sebbene questa tecnologia abbia il potenziale per guidare gli scienziati verso ogni sorta di nuove strade di ricerca, non è chiaro se potrebbe portare a miglioramenti lungo la strada per il tipico valutatore del suolo che utilizza la classica tecnologia IRIS.

Ma come lo descrive Scott, i veri risultati della carta arrivano nei metodi utilizzati per creare questa fotocamera, che dice che ora è riproducibile da chiunque per circa $ 100. Ha convertito una fotocamera endoscopica utilizzata da idraulici e altri professionisti del settore per riprendere le tubazioni, e accoppiato a un sistema wireless che invia informazioni in tempo reale con solo un piccolo pannello solare per vedere cosa sta succedendo 24 ore su 24, 7 giorni su 7. "Alcune delle cose che sono le più importanti per questo documento non sono state realmente le scoperte; è stato il processo di sviluppo che apre nuove applicazioni e strade di ricerca che è davvero eccitante, "dice Scotti.

L'idea è venuta a Scott mentre faceva volontariato nel laboratorio di Osvaldo Sala presso l'Arizona State University utilizzando una macchina chiamata mini rizotrone che viene utilizzata per contare le radici degli alberi con una telecamera attraverso un tubo cavo nel terreno. Scott pensò, "Se possiamo fotografare le radici, dovremmo essere in grado di scattare foto di altre cose sottoterra." Quindi, alla fine, quando Scott venne nel Maryland per perseguire il suo dottorato di ricerca. e ha iniziato a lavorare con Rabenhorst, le cose sono andate tutte a posto. Il processo, però, non era privo di sfide.

"Una volta che qualcuno ha attraversato tutto questo lungo processo di come far funzionare qualcosa, allora possiamo farlo ancora e ancora facilmente, ma ci vuole molto tempo per capirlo, " dice Scott. "Ci è voluto molto tempo per capire come far funzionare questa fotocamera, e mi sono imbattuto in blocchi stradali in cui avrei quasi mollato se non fosse stato per l'input e le idee di altre persone".

Scott chiama in particolare alcune persone lungo la strada che hanno contribuito a mantenere in movimento questo processo. Un assistente universitario, Kristin Webb, ha aiutato a disegnare i progetti iniziali per la fotocamera. Altro laureando in Scienze e Tecnologie Ambientali e neolaureato, William Jacob albero, ha aiutato a progettare e stampare il guscio della fotocamera utilizzando una stampante 3D. E i collaboratori spagnoli del Consiglio nazionale delle ricerche spagnolo hanno avuto contemporaneamente un'idea simile e hanno aiutato a trovare modi per convertire le immagini video in immagini piatte che potevano essere analizzate.

Scott sottolinea l'importanza della scienza collaborativa durante questo processo, e vuole mettere questa tecnologia a disposizione degli altri in modo che possa far progredire la scienza e, in definitiva, la salute ambientale. "Non sono interessato a brevettare questa particolare tecnologia perché voglio che la scienza vada a beneficio di tutti, " spiega Scott. "Non si tratta di soldi con questo, si tratta dell'impatto sull'ambiente. In realtà ho speso i miei soldi per assicurarmi che questo potesse essere costruito insieme al supporto del dipartimento, e penso che se funziona, e se aiuta un altro scienziato a fare una scoperta ancora più grande, allora ne vale la pena. Si tratta di aiutare il mondo in cui viviamo".

Scott è lieto di poter contribuire alla scienza del suolo e concentrarsi sul ripristino di ecosistemi critici come le zone umide. "Sono stato per anni un ingegnere ambientale, quindi mi interessa prendermi cura dell'ambiente, e molto di ciò che fanno gli ingegneri ambientali è ripulire i pasticci, " dice Scott. "Tutto quello che faccio ora è legato al recupero e al ripristino dell'ecosistema. Ho usato per ripulire i pasticci, ma è un animale diverso riportare gli ecosistemi al loro antico splendore e ripristinare il loro funzionamento ecologico".

Questo articolo, dal titolo "Strumenti di imaging visivo macro e microscopico per studiare i batteri che riducono i metalli nei suoli, " è pubblicato nel Giornale della Soil Science Society of America .