Em 2017, Scot Martin, o professor Gordon McKay de Ciência Ambiental e Engenharia da Escola de Engenharia e Ciências Aplicadas de Harvard John A. Paulson (SEAS), imaginou um novo sistema de monitoramento químico baseado em drones para monitorar a saúde da Amazônia em face da mudança climática global e do desmatamento e queimadas causadas pelo homem.

O projeto monitoraria os sinais químicos emitidos por plantas conhecidas como compostos orgânicos voláteis (VOCs), que ajudam as plantas a interagir com os organismos ao seu redor. Cada espécie de planta emite uma assinatura VOC diferente - como uma impressão digital - que pode mudar com base na estação ou se a planta estiver sob pressão de, por exemplo, seca ou inundação. Monitorar e traduzir esses sinais pode revelar como os ecossistemas florestais respondem ao estresse causado pelas mudanças climáticas.

Tradicionalmente, esse tipo de monitoramento tem sido feito a partir de grandes torres de plataforma que se erguem acima do dossel da floresta.

“A Amazônia contém milhares de pequenos ecossistemas, cada um com sua própria biodiversidade e sinais de VOC, "disse Jianhuai Ye, um pós-doutorado no SEAS. "Ainda, existem menos de 10 dessas torres em toda a floresta e todas são construídas em ecossistemas semelhantes, onde o solo pode suportar grandes estruturas. Como você pode imaginar, isso leva a muitos vieses nos dados. "

Martin, Você e o resto da equipe, que inclui colaboradores da Universidade do Estado do Amazonas (UEA) e da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Amazonas (FAPEAM), pensei que os drones poderiam fornecer dados mais precisos da floresta.

A primeira missão demonstrou como eles estavam certos.

No verão de 2018, depois de anos de prototipagem, os pesquisadores usaram seus drones especialmente projetados para mapear a impressão digital química de dois ecossistemas diferentes na Amazônia central. O que eles descobriram derrubou a maioria dos modelos atuais de emissões da biosfera, que assumiu que os ecossistemas próximos tiveram as mesmas emissões.

A pesquisa é publicada no Proceedings of the National Academy of Sciences .

"Plantas e insetos muitas vezes se comunicam por meio de sinalização química, em vez de sinalização visual ou vocal mais comum entre os animais, "disse Martin." Com nossos sensores químicos, podemos entender melhor o funcionamento atual da floresta e como ele está mudando com a mudança do clima regional, incluindo uma ocorrência mais frequente de incêndios nos últimos anos na parte central da Amazônia. ”

Na Amazônia central, colinas inclinadas dão origem a planaltos e vales alagados, dissecado por riachos e rios. Cada um desses ecossistemas - as florestas nas encostas, as florestas nos planaltos e vales, e a vegetação ao longo das margens da água - tem uma impressão digital química diferente.

A equipe de pesquisa voou drones sobre florestas de planalto e florestas de encostas. Eles descobriram que as concentrações de um COV chamado isopreno eram mais de 50% mais altas na floresta de planalto do que na floresta de encosta. Usando esses dados, eles desenvolveram um modelo que sugeria que as emissões de isopreno dobrassem ou triplicassem entre esses diferentes subtipos de floresta. Na ausência de medições, modelos de emissão anteriores assumiram nenhuma diferença.

"Esta pesquisa destaca o quão pouco entendíamos a heterogeneidade da floresta, "disse Martin." Mas as tecnologias assistidas por drones podem nos ajudar a entender e quantificar as emissões de COV em diferentes, ecossistemas próximos para melhor representá-los em simulações de modelos de clima e qualidade do ar. "

Os pesquisadores planejam coletar amostras de ecossistemas em vales inundados e ao longo dos rios no outono de 2019, usando um barco no meio do rio como plataforma para lançar e recuperar os drones. Eles também planejam testar uma frota de três drones operada em uníssono.