Isodrones es una iniciativa de investigación dedicada a desarrollar métodos novedosos e innovadores para investigar diferentes aspectos del ciclo del agua, dirigida por el Dr. Matthias Beyer.
Somos un grupo interdisciplinario de jóvenes eco y tecnocientíficos implicados en diferentes proyectos de investigación. Nuestra sede está en el Instituto de Geoecología de la Universidad Técnica de Braunschweig (Alemania), pero para nuestros experimentos de campo nos desplazamos por todo el mundo. Nuestra investigación gira en torno a los flujos de agua en diversos ecosistemas, como los bosques secos tropicales, los bosques templados y también los semiáridos. Seguimos la caída del agua desde la atmósfera a los suelos llegando hasta las aguas subterráneas y a través de los árboles de vuelta a la atmósfera. Para ello, aplicamos y seguimos desarrollando enfoques basados en isótopos estables del agua y UAV/drones.
En el proyecto "Resolviendo el misterio de las raíces profundas", financiado por la Fundación Volkswagen, investigamos un aspecto importante pero muy poco estudiado del ciclo (eco)hidrológico: Las raíces de los árboles que se encuentran profundamente en el suelo (en la definición global se consideran raíces profundas a las que están > 1m de profundidad). A pesar de su presencia global, de su función amortiguadora durante las sequías, también, de sus implicaciones para los cambios climáticos previstos, las raíces profundas son poco conocidas, difíciles de investigar y rara vez se tienen en cuenta en la gestión de los recursos hídricos. En algún momento en que los ecosistemas forestales de todo el mundo se enfrentan a graves desafíos, como aumento en la temperatura y fenómenos extremos cada vez más frecuentes e intensos, necesitaremos comprender mejor qué mecanismos subterráneos pueden ayudar a mitigar el impacto de estos fenómenos.
El objetivo de este proyecto es desarrollar un método para cuantificar el impacto de las raíces profundas en el balance hídrico.
Época lluviosa en la EEFH, 2021
Desafiamos las actuales carencias en la investigación desarrollando un enfoque holístico para explicar por qué, cómo y en qué magnitud las raíces profundas extraen agua del suelo y en especial el agua subterránea. Para lograrlo, se utilizan los novedosos y avanzados métodos isotópicos en ecohidrología junto con las nuevas oportunidades que ofrecen los drones especializados (vehículos aéreos no tripulados, UAV) para la obtención de imágenes de alta resolución y la recolección de muestras del dosel. Este enfoque integrado de técnicas por encima y por debajo del suelo con una alta resolución espaciotemporal permite comprender las interacciones entre la vegetación y sus fuentes de agua.
En última instancia, este proyecto contribuirá a mejorar nuestro conocimiento sobre el funcionamiento de las plantas en diferentes condiciones climáticas y podría cambiar la percepción que tenemos de la vegetación dentro del ciclo hidrológico.
Nuestro centro de estudio se encuentra en la Estación Experimental Forestal Horizontes (EEFH), que pertenece al Área de Conservación Guanacaste en Costa Rica y limita con el Parque Nacional de Santa Rosa. Las condiciones climáticas del lugar -una fuerte estación lluviosa seguida de varios meses sin ninguna gota de lluvia – esto nos permite estudiar a la perfección los mecanismos de adaptación de los árboles del bosque tropical seco a condiciones extremas. Para nuestra investigación, en el 2019 seleccionamos cinco especies de árboles que son típicas del bosque seco y que se pueden seguir investigando: Caoba, Tempisque, Guácimo, RonRon y Guapinol. Algunas de ellas son de hoja perenne, mientras que otras dejan caer sus hojas durante la estación seca. La idea básica es: Si un árbol puede mantener sus hojas durante un periodo seco prolongado, debe tener algún mecanismo de adaptación, y las raíces profundas podrían ser la clave. Por otro lado, las especies que dejan caer sus hojas durante la estación seca podrían utilizar mucha más agua durante la estación húmeda, en comparación con las especies de hoja perenne.
Pero ¿Cómo comparten los árboles las fuentes de agua subterráneas? Para responder a esta pregunta, equipamos más de 30 árboles individuales con sensores que registran cada 15 minutos cuánta agua utilizan (sensores de flujo de savia) y cuánta agua almacenan en el tronco (humedad del tallo). También instalamos sensores de humedad del suelo que registran la cantidad de agua almacenada en los suelos hasta dos metros de profundidad en cuatro parcelas de suelo, además, contamos con una estación meteorológica. Una verdadera novedad desarrollada e implementada por el equipo de Isodrones es el uso de mediciones continuas in situ de los isótopos del agua del suelo y de las plantas. Estas mediciones nos permiten estimar de qué profundidad del suelo obtienen el agua los árboles investigados. Junto con estas mediciones continuas, medimos regularmente la conductancia estomática y el potencial hídrico de las hojas. Para un área más grande (~ 2000 m²), realizamos frecuentes sobrevuelos con UAV (drones) y derivamos indicadores para la salud de la vegetación y el estrés hídrico de ellos. Este monitoreo está en curso desde 2019 y se lleva a cabo con el apoyo de la UCR en San José (Prof. Christian Birkel) y UNA (Dr. Germain Esquivel-Rodriguez). Muchos proyectos de maestría se llevaron a cabo y actualmente tres estudiantes de doctorado están obteniendo sus títulos.
Los hallazgos hasta ahora confirman que las raíces profundas tienen una función extremadamente importante en estos bosques secos. En todas las especies investigadas, encontramos profundidades de absorción de agua por las raíces superiores a los dos metros de profundidad. Mientras que los árboles de hoja perenne (Guapinol, Tempisque) mantienen un uso relativamente bajo de agua a lo largo del año, los árboles de hoja caduca investigados (Guacimo, RonRon, Caoba) transpiran grandes cantidades de agua durante la estación lluviosa. Los suelos altamente arcillosos de la parcela investigada del bosque seco almacenan grandes cantidades de agua que está disponible a mayor profundidad casi hasta que vuelve a empezar la estación lluviosa. Por lo tanto, actúan como una esponja que crea una inmensa reserva durante la estación seca. Sin embargo, esta reserva no es infinita y si las condiciones climáticas cambian gravemente, las especies de raíces poco profundas podrían verse amenazadas. Las especies capaces de desarrollar raíces más profundas parecen mucho menos vulnerables a la estación seca. Para mantener un ecosistema sano, es de suma importancia establecer en los bosques una diversidad de árboles de raíces superficiales junto a los de raíces profundas.
Para más información sobre los isodrones y su investigación, visite www.isodrones.com. También estamos en Twitter (@Isodrones), Instagram y Facebook (@isodronesproject). En nuestro canal de Youtube @isodronesproject, encontrará más contenidos sobre nuestra investigación y podrá acceder a vídeos explicativos y ver vídeos de nuestra investigación en EEFH. Se puede acceder a un sobrevuelo de 360° sobre el lugar de estudio durante la estación de lluvias aquí: https://youtu.be/136tFVsIFgg.
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ISODRONES – THE MYSTERY OF DEEP ROOTS RAICES PROFUNDAS, ISOTOPOS Y DRONES.pdf