A vida secreta das árvores

Kevin griffing com dendrômetro na árvore

Kevin Griffin, fisiologista de plantas do Observatório Terrestre Lamont-Doherty da Columbia, usa sensoriamento remoto para rastrear os ritmos diários das árvores. Seu trabalho está ajudando a dar vida à biologia das árvores para estudantes e o público em geral. Foto: Kevin Krajick / Instituto da Terra

Por Lisa W. Foderaro

Kevin Griffin estudou árvores toda a sua vida profissional. Ele pesquisou as maneiras pelas quais o ambiente controla o crescimento de árvores da Nova Zelândia ao Chile e ao Alasca, observando a ecologia florestal, a respiração das plantas e os ciclos globais de carbono. Ele é igualmente apaixonado por investigar árvores mais próximas de casa, como os carvalhos de castanheiro e bordos vermelhos perto de seu laboratório no Observatório de Terra Lamont-Doherty da Universidade de Columbia.

Mas Griffin admite ataques ocasionais de inveja acadêmica ao considerar seus colegas de trabalho que pesquisam as maravilhas da vida selvagem. "Tenho colegas que trabalham com grandes animais confusos e acho que estou com um pouco de inveja", disse ele recentemente em seu escritório no campus de Lamont-Doherty. “Eu simplesmente amo muito árvores. Mas as pessoas pensam: 'Sim, tanto faz'. Meu sonho durante muito tempo foi: 'Podemos dar vida à biologia das árvores de alguma forma?' ”

Griffin acha que encontrou a resposta em um dispositivo interessante com um nome decididamente não-authorized: um dendrômetro pontual. Os dendrômetros, que medem o crescimento das árvores, existem há décadas. Antigamente, você amarrava uma faixa em torno de um tronco de árvore e registrava fisicamente o crescimento à medida que a banda se esticava. As medições capturaram um aumento de até uma polegada durante a estação de crescimento. Mas, graças aos novos recursos eletrônicos e sem fio, Griffin está usando o dendrômetro pontual, juntamente com um transmissor sem fio, para detectar como uma árvore diminui e se expande durante o curso de um único dia, e também como as árvores crescem com o tempo.

O dendrômetro de ponta se parece com um pequeno pistão preso à casca da árvore. Uma haste flexível – o sensor – mede pequenas alterações na circunferência da árvore, em apenas alguns mícrons. (Um mícron é um milésimo de milímetro.) Essas alterações são registradas por um registrador de dados, que também é anexado ao tronco da árvore, e as informações são enviadas ao computador de Griffin e aos de outros usuários a cada 20 minutos.

closeup de dendrômetro na árvore

Um olhar mais atento a um dos dendrômetros de Griffin. Foto: Kevin Griffin / LDEO

Embora Griffin não tenha inventado esse equipamento, ele está entre os primeiros a usá-lo para a ciência do cidadão e o engajamento público. Ele tem trabalhado para tornar o equipamento de dendrômetro mais acessível, para que cidadãos particulares possam acompanhar o crescimento de árvores em seus próprios quintais. Esses cientistas cidadãos poderiam adicionar aos dados da sua própria rede; atualmente ele tem 5 árvores equipadas com os dispositivos no campus de Lamont-Doherty; 60 na Black Rock Forest, uma área de conservação na vizinha Orange County; 1 no campus de Morningside, na Columbia; um punhado no Condado de Westchester e Tenafly, N.J. e 36 no Alasca.

Através de uma colaboração com a Black Rock Forest, Griffin também criou um web site, o Iniciativa Florestal digital, para monitorar e analisar os dados. Ele começou a estudar árvores dessa maneira há três anos e fez algumas descobertas surpreendentes. Por um lado, as árvores estão mudando de forma continuamente. Durante o dia, quando a água é retirada através da camada externa da árvore até as folhas, o tronco se contrai. À noite, à medida que se enche de água, se expande.

"É como arrastar um chiclete, puxá-lo e os lados se moverem", explicou. “Quando o sol nasce e a água começa a se mover através da árvore, os lados entram um pouco. Alguns mícrons. Você nunca verá isso com seus olhos. Mas você pode medir.

O fator “uau” que ele espera incutir nos estudantes e até nos naturalistas do quintal deriva dos gráficos que mostram as mudanças na circunferência do tronco (ou tronco, como Griffin o chama) na tela do computador. Seus alunos na Columbia – assim como os alunos do ensino médio que pesquisam na Floresta Negra – agora estão acompanhando o progresso de dezenas de árvores.

gráfico do diâmetro da árvore a partir dos dados do dendrômetro

No gráfico superior, a linha escura mostra os padrões diários de luz e a linha vermelha representa a circunferência de um carvalho vermelho no estudo. Ele mostra o padrão esperado de encolhimento durante o dia e depois reabastecer com água e expandir durante a noite. O gráfico inferior inclui dados de precipitação (azul) e mostra como o diâmetro da árvore aumenta depois de chover. Fonte: Kevin Griffin

"Minha esperança period criar uma ferramenta on-line onde você pudesse transmitir os dados para ver mudanças em tempo exact", disse ele. "Então você pode usar isso para pesquisar e fazer perguntas contundentes, mas também apresentá-lo aos alunos e deixá-los observar as árvores crescerem."

Com cada vez mais cientistas cidadãos envolvidos em tudo, desde a contagem de pássaros até a amostragem de água, Griffin também quer que a ferramenta seja disponibilizada ao público em geral, com proprietários anexando dendrômetros pontuais a árvores amadas. Como ele explicou, quanto maior a rede, "mais valiosa ela se torna", pois gera mais e mais dados.

Para tornar o dendrômetro mais acessível e acessível, Griffin se uniu a um ex-estudante de ecologia, Jeremy Hise, que tem formação em ciência da computação. Com a entrada de Griffin, Hise projetou o registrador de dados usando peças de eletrônicos de consumo, incluindo uma minúscula placa amarela que serve como o computador exact e uma pequena antena que transmite dados da árvore. A empresa de Hise, a Hise Scientific Instrumentation, vende um conjunto completo de dendrômetros, consistindo no sensor e no registrador de dados, por algumas centenas a várias centenas de dólares, dependendo da configuração. Também existe uma ferramenta on-line, a Rede EcoSensor, que a Hise criou para que os usuários pudessem compartilhar e analisar seus dados.

A visão de uma rede cada vez maior de dendrômetros recebeu um impulso em agosto, quando o the mannequin new Yorker publicou uma peça sobre a pesquisa de Griffin com os dispositivos remotos. Intitulado "Um dia na vida de uma árvore", o artigo discutiu a ciência por trás dos dendrômetros enquanto relacionava a experiência do autor, M.R. O'Connor. Ao relatar a peça, O’Connor conectou um dispositivo a um plátano de Londres perto de sua casa em Prospect Park e acompanhou seu progresso na EcoSensor community.

"Uma tarde, uma chuva leve se tornou uma chuva torrencial", escreve O'Connor. “O vento soprou um dos dois ninhos de pardal em um galho no chão. Quando a tempestade chegou, as raízes do plátano pareciam tomar um longo gole. Às 20h19, o sol se pôs e os pássaros desapareceram no dossel. Eu fui para casa Os dados mostram que, muito depois de eu sair, a árvore continuou a se contrair e expandir por frações de milímetros, minuto a minuto. Tem pelo menos cento e quarenta e cinco anos.

Desde a publicação da matéria na New Yorker, Hise recebeu dezenas de telefonemas de acadêmicos, grupos sem fins lucrativos e cidadãos privados interessados ​​em comprar um dendrômetro.

Com uma nomeação primária no Departamento de Ciências da Terra e do Meio Ambiente, Griffin leciona na Columbia desde 1997. Antes disso, ele praticamente ricocheteou entre as costas leste e oeste em busca de graus acadêmicos.

Originalmente do sul da Califórnia, ele foi para o Whittier school antes de se mudar para o leste para obter um mestrado na Escola de Estudos Florestais e Ambientais de Yale. A próxima parada foi na Carnegie institution for Science, no campus da Universidade de Stanford, seguida por um Ph.D. na Duke college (sobre o efeito do C02 em duas espécies de árvores da floresta). Depois, voltou ao oeste para uma posição de pesquisa de pós-doutorado na Universidade de Nevada, em Reno. "Eu sou um garoto ocidental no coração", permite Griffin quando perguntado sobre qual costa ele prefere. "Gosto da topografia."

Dado seu campo de estudo e seu amor ao ar livre – ele e sua esposa visitaram 28 parques nacionais durante seu ano sabático – Griffin pensa em mudanças climáticas talvez mais do que a pessoa comum. Ele espera que os dendrômetros pontuais tragam novas idéias sobre o efeito que a mudança climática tem nas árvores e vice-versa.

"Se você observar o ciclo worldwide do carbono e as maiores piscinas ou sumidouros de carbono, o oceano é enorme, o solo é enorme, a atmosfera é grande e as plantas são quase tão grandes quanto a atmosfera", diz ele. “Há algo como 780 bilhões de toneladas métricas de carbono na atmosfera. Mas todos os anos, 120 bilhões de toneladas métricas passam da atmosfera para as plantas através da fotossíntese. ”

Para Griffin, uma das maiores surpresas dos dados do dendrômetro foi o fato de que, pelo menos por duas das três estações do ano, as árvores que ele rastreava começaram a crescer em março, cerca de duas semanas antes das folhas saírem e pararam de crescer. closing de julho. Ele suspeita que, em vez de aumentar a circunferência, as árvores estavam produzindo e armazenando açúcar em agosto e setembro. Eles então usaram essa energia para começar a crescer no próximo ano, mesmo antes de as folhas surgirem para iniciar o processo de fotossíntese.

Griffin está começando a combinar o dendrômetro com outros sensores – para luz, umidade do solo, precipitação e temperatura – para que ele e seus alunos em seu curso de ecologia florestal possam formular hipóteses.

“O que eu amo sobre isso como ferramenta de ensino”, ele disse, “é que você pode ver os dados e dizer: 'Oh, olhe, a umidade do solo mudou ou a luz mudou ou a temperatura mudou.' No closing da aula, Posso dizer: 'okay, faça uma previsão sobre o que acontecerá a seguir.' Na próxima aula, temos novos dados para verificar se as previsões estavam corretas. É uma maneira de aprender o método científico. "

Tão empolgante para Griffin é a perspectiva de colocar dendrômetros nas mãos de estudantes mais jovens e cientistas cidadãos para que eles possam fazer suas próprias descobertas. "Imagino uma criança ou talvez meu vizinho andando perto de uma árvore", disse ele. "Eles veem, mas nunca pensam em estar vivo. Você simplesmente não acha que está ativo – que algo está acontecendo. Porém, quando você vê dados a cada 20 minutos, e essas alterações são alteradas hora a hora no diâmetro do tronco, de repente, ele está vivo. "


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