Un bosque digital y cuatro tecnologías punteras para monitorizar el agua de los árboles en el Mediterráneo

En el corazón del Parque Natural de Collserola, el bosque esconde mucho más de lo que parece. Entre árboles y sotobosque, investigadores del CREAF despliegan un auténtico laboratorio al aire libre: dendrómetros que 'escuchan' el latido de los árboles; antenas que captan señales de satélites a miles de kilómetros; sensores que registran casi en tiempo real la temperatura, la humedad o la fotosíntesis, y un equipo que escanea los árboles para hacer una copia digital de su exterior.

Todo ello para entender cómo responden los bosques mediterráneos a la sequía y mejorar los modelos de predicción . Esta información también es clave para conocer el riesgo de incendio en una zona, porque cuanto más seca es la vegetación más probabilidad hay de que el fuego se propague.

Collserola se convierte en un laboratorio ideal porque es un claro ejemplo de bosque mediterráneo, con especies como el pino blanco, la encina o el roble. La investigación del CREAF se lleva a cabo en diversas parcelas en los alrededores de la finca de Can Balasc, donde se utilizan cuatro tipos de tecnologías punteras para monitorizar la cantidad de agua de un bosque a diferentes escalas: desde el interior de los árboles -por ejemplo, analizando el flujo de savia-; hasta una parcela de un bosque.

Una de las iniciativas clave que se desarrollan en Can Balasc es FUNBOSC, un proyecto que está construyendo una red de monitorización de los bosques de Cataluña. “El objetivo es crear un sistema que ayude a hacer seguimiento de la cantidad de agua que almacenan y transportan los árboles y si hay afectación por sequía”, explica Rafael Poyatos, investigador del CREAF y líder de esta investigación.

En las parcelas del proyecto se ha instalado la primera estación capaz de medir múltiples variables fisiológicas de los árboles. Entre los sensores hay medidores de flujo de savia, que indican cuánta agua circula dentro del árbol; sensores de contenido hídrico del tronco, que muestran cuánta agua se almacena en él; y dendrómetros, que registran variaciones microscópicas del diámetro del tronco.

Este microciclo de contracción y expansión está relacionado con la disponibilidad de agua, “cuando el árbol está estresado por sequía, este patrón cambia. Por ejemplo, hace unos años descubrimos que las olas de calor apagan el latido de los árboles centroeuropeos”, añade el investigador.

Los datos se envían automáticamente a un servidor y se pueden consultar en forma de gráficos. Aunque la instalación es reciente -en Can Balasc funciona desde el año pasado-, la idea es ampliar esta red con nuevas estaciones: una ya instalada en Prades, una futura en el Montseny y otra en los Pirineos en bosques de pino silvestre. “El objetivo con esta red de sensores es ayudar a gestionar mejor los bosques y el riesgo de incendios”, explica Poyatos.

Por su parte, el proyecto DRASTIC estudia los árboles con otra aproximación innovadora: la creación de gemelos digitales -copia virtual de un objeto real-. Lo hace mediante escáneres terrestres que disparan láseres para generar imágenes tridimensionales muy detalladas de los árboles. Estas imágenes permiten reconstruir su arquitectura y calcular el volumen y la superficie del árbol, que está relacionada con la cantidad de agua.

 “Es como estudiar un bosque a distancia”, explica Laura Wynne Stewart. Este tipo de gemelos digitales es relativamente habitual en agricultura, pero todavía es muy poco común en ecología forestal, “esto hace que este proyecto sea pionero”, añade la investigadora.

Hasta ahora ya se han escaneado 36 árboles de tres especies mediterráneas: pino blanco, encina y roble pubescente. Además, 18 de estos árboles tienen sensores instalados que permiten relacionar los datos fisiológicos con su estructura tridimensional. “El objetivo es mejorar los modelos forestales y entender mejor factores como el riesgo de mortalidad de los árboles”, explica el investigador ICREA del CREAF Maurizio Mencuccini, quien coordina el proyecto.

El GPS no solo sirve para encontrar calles o guiarnos con el coche; también tiene un uso sorprendente: monitorizar el estado de los bosques. Esta tecnología la utiliza el proyecto MOIST, que estudia el estado hídrico de la vegetación a escala de parcela forestal. Para ello, en Can Balasc se han instalado dos antenas que captan las señales de microondas enviadas desde los satélites GPS: una sobre una torre, por encima de las copas de los árboles y otra bajo la cubierta vegetal. En los próximos meses también se instalarán en Prades y en el Montseny.

¿Cómo funciona? La antena superior recibe la señal GPS sin interferencias, mientras que la inferior la recibe después de que atraviese la vegetación.

Esta metodología se ha utilizado muy poco para estudiar bosques y, en Cataluña y en España, es la primera vez que se aplica combinada con tantos datos de campo. “Los datos también servirán para validar las estimaciones de la cantidad de agua en el bosque que hacemos desde otros satélites”, añade Chaparro.

En paralelo, el equipo también está probando una aproximación complementaria a través del proyecto PROTEAS, donde el investigador Oliver Blinks y la técnica de investigación Laura Bartra, ambos del CREAF, están instalando sensores capaces tanto de emitir como de recibir señales de microondas. La idea es que estos dispositivos se conecten entre ellos en el bosque y permitan medir cómo varía la atenuación de la señal entre diferentes puntos. Esto permitiría detectar, por ejemplo, mayor atenuación en días lluviosos o en zonas con vegetación más densa, y menor en condiciones más secas. Todo ello abre la puerta a obtener una imagen aún más precisa del estado hídrico del bosque.

Otro equipo trabaja a través del proyecto ECO-FUN aplicando tecnología IoT ('Internet of Things'), que permite instalar sensores conectados sin cables. Estos sensores recogen una gran variedad de variables, como la humedad del suelo, el flujo de savia, la fotosíntesis o variaciones microscópicas del volumen de los árboles en tiempo real.

Además, estos sensores también se utilizan para “probar nuevas hipótesis, en la frontera del conocimiento, de cómo los bosques responden a los nuevos fenómenos extremos del cambio climático, como sequías estivales combinadas con olas de calor extremas que no tienen precedentes en el registro meteorológico de las últimas décadas”.

En colaboración con la Universidad de Barcelona, “los sensores se emplean también para actividades educativas diseñadas para estudiantes de máster y de grado de la Universidad, donde los estudiantes pueden ver en dispositivos digitales la evolución de los bosques en tiempo real y entender el funcionamiento complejo de los ciclos diarios de crecimiento y de los flujos de agua del bosque en sus microvariaciones diarias”.

Los equipos que trabajan en Can Balasc también comparten datos para validar y afinar sus estimaciones. “Esto nos permite comprobar si los datos de sequía a escala individual -de un solo árbol- coinciden con los que obtenemos a escala de bosque a partir de los satélites. En este sentido, Can Balasc se ha convertido en un auténtico bosque digital para la investigación del CREAF”, finalizan.