Un bosc digital i quatre tecnologies punteres per monitorar l’aigua dels arbres al Mediterrani

Al cor del Parc Natural de Collserola, el bosc amaga molt més del que sembla. Entre arbres i sotabosc, investigadors i investigadores del CREAF hi despleguen un autèntic laboratori a l’aire lliure: dendròmetres que 'escolten' el batec dels arbres; antenes que capten senyals de satèl·lits a milers de quilòmetres; sensors que registren gairebé en temps real la temperatura, la humitat o la fotosíntesi, i un equip que escaneja els arbres per fer una còpia digital del seu exterior.  

Tot plegat per entendre com responen els boscos mediterranis a la sequera i millorar els models de predicció i eines de visualització de dades com ara ForestDrought del  Laboratori Forestal Català. Aquesta informació també esdevé clau per conèixer el risc d’incendi a una zona, perquè com més seca és la vegetació més probabilitat hi ha que el foc s’hi propagui. 

Collserola esdevé un laboratori ideal perquè és un clar exemple de bosc mediterrani, amb espècies com el pi blanc, l’alzina o el roure. La recerca del CREAF es duu a terme a diverses parcel·les als voltants de la finca de Can Balasc, on s’utilitzen quatre tipus de tecnologies punteres per monitoritzar la quantitat d’aigua d’un bosc a diferents escales: des de l’interior dels arbres -per exemple, analitzant el flux de saba-; fins a una parcel·la d’un bosc.

Una de les iniciatives clau que es desenvolupen a Can Balasc és FUNBOSC, un projecte que està construint una xarxa de monitoratge dels boscos de Catalunya. “L’objectiu és crear un sistema que ajudi a fer seguiment de la quantitat d’aigua que emmagatzemen i transporten els arbres i si hi ha afectació per sequera”, explica Rafael Poyatos, investigador del CREAF i líder d’aquesta recerca. 

A les parcel·les del projecte s’hi ha instal·lat la primera estació capaç de mesurar múltiples variables fisiològiques dels arbres. Entre els sensors hi ha mesuradors de flux de saba, que indiquen quanta aigua circula dins l’arbre; sensors de contingut hídric del tronc, que mostren quanta aigua s’hi emmagatzema; i dendròmetres, que registren variacions microscòpiques del diàmetre del tronc.  

Aquest microcicle de contracció i expansió està relacionat amb la disponibilitat d’aigua, “quan l’arbre està estressat per sequera, aquest patró canvia. Per exemple, fa uns anys vam descobrir que les onades de calor apaguen el batec dels arbres centreeuropeus”, afegeix l’investigador.  

Les dades s’envien automàticament a un servidor i es poden consultar en forma de gràfics. Tot i que la instal·lació és recent -a Can Balasc funciona des de l’any passat-, la  idea és ampliar aquesta xarxa amb noves estacions: una ja instal·lada a Prades, una futura al Montseny i una altra als Pirineus en boscos de pi roig. “L’objectiu amb aquesta xarxa de sensors és ajudar a gestionar millor els boscos i el risc d’incendis”, explica Poyatos. 

Per la seva banda, el projecte DRASTIC estudia els arbres amb una altra aproximació innovadora: la creació de bessons digitals -còpia virtual d’un objecte real-. Ho fa mitjançant escàners terrestres que disparen làsers per generar imatges tridimensionals molt detallades dels arbres. Aquestes imatges permeten reconstruir-ne l’arquitectura i calcular el volum i la superfície de l’arbre, que està relacionada amb la quantitat d’aigua.

 “Es com estudiar un bosc a distància”, explica Laura Wynne Stewart. Aquest tipus de bessons digitals és relativament habitual en agricultura, però encara és molt poc comú en ecologia forestal, “això fa que aquest projecte sigui capdavanter”, afegeix la investigadora.  

Fins ara ja s’han escanejat 36 arbres de tres espècies mediterrànies: pi blanc, alzina i roure martinenc. A més, 18 d’aquests arbres tenen sensors instal·lats que permeten relacionar les dades fisiològiques amb la seva estructura tridimensional. ““L’objectiu és millorar els models forestals i entendre millor factors com el risc de mortalitat dels arbres”, explica l’investigador ICREA del CREAF Maurizio Menccucini, qui coordina el projecte. 

El GPS no només serveix per trobar carrers o guiar-nos amb el cotxe; també té un ús sorprenent: monitoritzar l’estat dels boscos. Aquesta tecnologia la fa servir el projecte MOIST, que estudia l’estat hídric de la vegetació a escala de parcel·la forestalc. Per fer-ho, a Can Balasc s’hi han instal·lat dues antenes que capten les senyals de microones enviades des dels satèl·lits GPS: una sobre una torre, per sobre de les capçades dels arbres i una altra sota la coberta vegetal. Els propers mesos també s’instal·laran a Prades i al Montseny.  

Com funciona? L’antena superior rep el senyal sense interferències, mentre que la inferior el rep després que travessi la vegetació.

Aquesta metodologia s’ha utilitzat molt poc per estudiar boscos i, a Catalunya, és la primera vegada que s’aplica combinada amb tantes dades de camp. “Les dades també serviran per validar les estimacions de la quantitat d'aigua al bosc que fem des d'altres satèl·lits”, afegeix Chaparro. 

En paral·lel, l’equip també està provant una aproximació complementària a través del projecte PROTEAS, on l'investigador Oliver Blinks i la tècnica de recerca Laura Bartra, ambdós del CREAF, estan instal·lant sensors capaços tant d’emetre com de rebre senyals de microones. La idea és que aquests dispositius es connectin entre ells al bosc i permetin mesurar com varia l’atenuació del senyal entre diferents punts. Això permetria detectar, per exemple, més atenuació en dies plujosos o en zones amb vegetació més densa, i menys en condicions més seques. Tot plegat obre la porta a obtenir una imatge encara més precisa de l’estat hídric del bosc. 

Un altre equip treballa a través del projecte ECO-FUN aplicant tecnologia IoT (Internet of Things), que permet instal·lar sensors connectats sense cables. Aquests sensors recullen una gran varietat de variables, com ara la humitat del sòl, el flux de saba, la fotosíntesi o variacions microscòpiques del volum dels arbres a temps real. 

A més, aquests sensors s’utilitzen per “testar noves hipòtesis, a la frontera del coneixement, de com els boscos responen als nous fenòmens extrems del canvi climàtic, com sequeres estivals combinades amb onades de calor extremes que no tenen precedents en el registre meteorològic de les últimes dècades”. 

En col·laboració amb la Universitat de Barcelona, “els sensors s’empren també per activitats educatives dissenyades per a estudiants de màster i de grau de la Universitat, on els estudiants poden veure en dispositius digitals l’evolució dels boscos a temps real i entendre el funcionament complexe dels cicles diaris de creixement i dels fluxes d’aigua del bosc en les seves microvariacions diàries”.  

Els equips que treballen a Can Balasc també comparteixen dades per validar i afinar les seves estimacions. “Això ens permet comprovar si les dades de sequera a escala individual -d’un sol arbre- coincideixen amb les que obtenim a escala de bosc a partir dels satèl·lits. En aquest sentit, Can Balasc s’ha convertit en un autèntic bosc digital per a la recerca del CREAF”, finalitzen.