El fotógrafo de las entrañas de los árboles

El cambio climático se ha convertido en las últimas décadas en un tema de gran interés  y de enorme preocupación en la sociedad actual. Para su estudio los bosques y los árboles son una fuente de conocimiento y su aplicación es muy importante para el mundo científico interesado en el clima. Entre las diversas ciencias que profundizan en este estudio se encuentra la dendrocronología, que a través de los anillos de los árboles y de las plantas arbustivas analiza patrones espaciales y temporales de los procesos biológicos y físicos.  

La dendrocronología permite retrotraerse en el tiempo y observar cómo han respondido y los cambios experimentados por los árboles en periodos en los que las mediciones instrumentales, con termómetros o pluviómetros, no eran posibles y así poder establecer relaciones en la evolución del clima. 

Son numerosos los laboratorios en los que trabajan los especialistas en dendrocronología y necesitan obtener imágenes de alta resolución para su estudio. Sin embargo, los procedimientos estándar para  la obtención de imágenes de alta calidad se han convertido en un cuello de botella a la hora de digitalizar las muestras de madera, bien porque están limitados tecnológicamente o resultan demasiados caros. 

Uno de esos laboratorios se encuentra en el campus de Soria de la Universidad de Valladolid, donde varios miembros del grupo de investigación Cambium han desarrollado una herramienta en código abierto para digitalizar las muestras de madera que se emplean en el estudio de los anillos de los árboles, combinando un hardware, basado en Arduino, con una cámara fotográfica y un software de fácil uso. 

La herramienta, que se ha denominado CaptuRING, toma imágenes a alta resolución de las muestras de madera y permite digitalizarlas mejorando la calidad con respecto a otros dispositivos. 

Miguel García Hidalgo ha liderado este trabajo y explica que uno de los problemas técnicos a los que se enfrentan los estudiosos en este campo es conseguir una digitalización de calidad sin un coste excesivo

«porque los escáneres habituales están preparados para escanear y digitalizar  imágenes en dos dimensiones y nosotros necesitamos digitalizar las imágenes de las muestras de madera en tres dimensiones  para pasarlas a un formato en dos dimensiones, esto demanda de una tecnología más avanzada y por lo tanto más costosa». 

Las pruebas realizadas en digitalización de imágenes tomadas a través de CaptuRING y comparadas con otras realizadas por escáneres estándar demostraron que con esta herramienta se supera la resolución y además se pueden eliminar las limitaciones del tamaño de la muestra, así como emplea la mitad de tiempo en el proceso que cuando se hace con escáneres habituales. 

Además, las imágenes tomadas  permiten diferenciar célula a célula para apreciar cómo han crecido los anillos de los árboles. García Hidalgo explica que «las características de las células también ofrecen valiosa información del entorno climático que ha tenido el árbol y su relación medioambiental con otros árboles». 

Si bien es cierto que se puede realizar un estudio celular de la madera de los árboles con otras las técnicas, éstas requieren  de un mayor trabajo  para los investigadores que necesitan un corte fino de la muestra para hacer el pretratamiento, pero con CaptuRING todo este proceso se agiliza en cuanto a tiempo y también reduce los costes en materiales, «algo muy importante para los laboratorios que no tienen medios», puntualiza el experto. 

En este sentido añade que el conocimiento del tamaño de las células y el tamaño de la pared celular permite determinar la cantidad de carbono fijado y así establecer cómo han condicionado las variables ambientales en el crecimiento de los árboles, «lo que ayudaría a definir estrategias para mitigar el cambio global», matiza, por eso es tan importante contar con imágenes tan precisas de las muestras en el campo de la investigación. 

La herramienta CaptuRING está formada por un módulo hardware y otro software. Es multiplataforma y se puede ejecutar en cualquier sistema operativo. 

Los componentes del hardware son los encargados de mover la muestra de madera en el campo visual de la cámara de fotos para la toma imágenes. Se desplaza gracias a un motor con tornillo, controlado por una placa Arduino. El software facilita la captura de las imágenes con una cámara de fotos. Todo el sistema está conectado a un ordenador donde se descargan las fotografías para su posterior montaje. El usuario puede modificar el tamaño del paso, el del eje o el de la plataforma. 

El creador de la herramienta recomienda realizar un tratamiento de la pieza  y reducir la iluminación  ambiente para aumentar el contraste, lo que permitirá obtener imágenes más nítidas. «La herramienta está pensada para el estudio de la dendrocronología, pero se puede emplear para digitalizar cualquier objeto a alta resolución», puntualiza García Hidalgo. 

Con esta herramienta se ha demostrado que se reducen errores a la hora de escanear las imágenes de las muestras de madera, se agiliza el tiempo de almacenarlas de manera automática y aumenta la resolución. El investigador destaca que se trata de un desarrollo «puntero» y aunque hay herramientas similares a CaptuRING tienen un  hardware que suele ser muy caro, «nuestro equipo no cuesta más de 2.500 euros», puntualiza. 

El desarrollo que ha hecho  este licenciado en Biología y experto en bioinformática y bioestadística forma parte de su tesis doctoral, centrada en los avances tecnológicos en la dendrocronología, en la que hace uso de la aplicación de la inteligencia artificial para poder obtener datos de manera inmediata en la investigación.