Los científicos están usando los animales como observadores del sistema terrestre

El diseño de sistemas de observación de la Tierra es un ejercicio de concesiones. Un satélite puede ser bueno para recopilar datos con una resolución espacial fina, una frecuencia temporal alta o en una amplia gama de longitudes de onda, pero no las tres a la vez. Los sistemas terrestres, como las estaciones meteorológicas, pueden recopilar una variedad de datos con frecuencia, pero solo toman muestras de una ubicación y su distribución es desigual en todo el planeta.

Los animales como "observadores" de datos

A lo largo de varias décadas, decenas de miles de criaturas (desde cigüeñas y caribúes hasta elefantes y elefantes marinos) han sido etiquetadas con sensores para recopilar datos sobre sus hábitats. Estos incluyen lugares que son demasiado oscuros, nublados, helados o boscosos para que los satélites los vean, o que son demasiado accidentados, remotos o inhóspitos para que los humanos accedan.

Cada vez más, los científicos se están dando cuenta del poder de las observaciones de animales para mejorar el seguimiento del tiempo y revelar los procesos de la Tierra con mayor detalle. “Los animales son un componente integral de la observación de la Tierra”, dijo el ecólogo Diego Ellis Soto, estudiante de posgrado de la Universidad de Yale y miembro de NASA FINESST (Future Investigators in NASA Earth and Space Science and Technology). En un artículo reciente en Nature Climate Change, Ellis Soto y sus colegas exponen su caso y una visión para hacer que los datos de seguimiento de animales formen parte del conjunto de herramientas estándar para estudiar nuestro planeta.

Para empezar, consideremos cómo una sola especie en una parte del mundo puede recopilar datos con una cobertura espacial y temporal única. Los mapas de arriba comparan la adquisición de datos de temperatura por satélite y por sensores transportados por elefantes en una parte del Parque Nacional Kruger de Sudáfrica. El mapa de temperatura de la superficie terrestre (arriba) muestra un promedio anual de las temperaturas matutinas recopiladas por el satélite Landsat 5. El otro mapa (abajo) muestra las temperaturas del aire en el mismo lugar y año, registradas varias veces al día por elefantes equipados con sensores. Aparece un grupo de puntos de datos a lo largo del río Myamvubu.

Aquí, los datos satelitales cubren toda el área pero están limitados por la resolución espacial, el tiempo de revisita (16 días en el caso del Landsat 5) y otros factores como la nubosidad. Además, las estaciones meteorológicas terrestres recopilaron datos en altas frecuencias temporales pero desde puntos estáticos alejados de las ubicaciones de los elefantes. Los sensores a bordo de elefantes registraron datos con alta frecuencia pero tomaron muestras de diferentes territorios a lo largo de los viajes de los animales. El siguiente mapa muestra los patrones y el alcance del movimiento de elefantes en el Parque Nacional Kruger durante un año.

Más que servir como estaciones meteorológicas ambulantes, los animales y sus patrones de movimiento pueden informar a los científicos sobre cómo la vida silvestre interactúa con el medio ambiente y cómo las condiciones influyen en el comportamiento. En un estudio de 2019, los investigadores analizaron los datos de los elefantes para saber cuándo visitaban las fuentes de agua, lo que dice algo sobre sus estrategias para gestionar el estrés térmico. “Estos animales son sensores extremadamente sesgados, y este sesgo se llama ecología y comportamiento animal”, dijo Ellis Soto. Los prejuicios de los animales sobre dónde y cuándo muestrean ciertas áreas pueden ser una característica más que un error. Por ejemplo, podrían revelar cómo responden los animales a las temperaturas extremas, lo que resulta de particular interés cuando se trata de especies raras o amenazadas en un clima cambiante.

Este sesgo de muestreo también puede aportar detalles sobre el entorno que los satélites no pueden resolver. "Podemos utilizar el movimiento de los animales para informarnos sobre otros procesos que están sucediendo en la Tierra", dijo Keith Gaddis, director del programa de Conservación Ecológica de la NASA. La NASA ha estado en el juego del rastreo de animales durante décadas, señaló, citando el papel de la agencia en el desarrollo de tecnología de rastreo por radio y satélite. (Se ha recorrido un largo camino desde el seguimiento de Monique the Space Elk con el satélite meteorológico Nimbus III en 1970).

Por tierra, mar y aire

Los satélites pueden utilizar mediciones como el NDVI, una medida del verdor de la vegetación, para ver cuándo brotan las hojas de las plantas, pero no pueden detectar otros cambios estacionales como la aparición de vainas de semillas. Sin embargo, la vida silvestre que busca semillas podría completar esta información estacional e informar a los científicos sobre la respuesta de un ecosistema al cambio climático, dijo Gaddis. De manera similar, las criaturas que viven en ambientes nevados podrían ofrecer detalles sobre la cobertura de nieve y el tiempo de derretimiento a través de sus patrones de movimiento.

El mundo marino aprecia desde hace tiempo el valor de los observadores de animales. Las “observaciones” del tiburón tigre han aumentado los datos de teledetección y los estudios de buzos para mapear el ecosistema de pastos marinos más grande del mundo. Y los elefantes marinos marcados que nadan en aguas heladas de la Antártida han ayudado a revelar cómo se mueve el calor a través de las profundidades del océano. Los flujos de datos proporcionados por los animales marinos han demostrado ser lo suficientemente valiosos y sólidos como para integrarse en el Sistema Mundial de Observación de los Océanos liderado por la UNESCO para un seguimiento a largo plazo.

La tarea ahora es compilar, estandarizar y proporcionar acceso al canon completo de información obtenida mediante sensores animales. Está en marcha un movimiento para crear un conjunto de variables esenciales de biodiversidad (EBV), similar a las variables climáticas esenciales (ECV) existentes. Los ECV son conjuntos de datos que contribuyen a la caracterización del clima de la Tierra e incluyen variables como el ozono, el hielo marino, la biomasa aérea, la humedad del suelo y el color del océano.

Ellis Soto y sus colegas también creen que ya están preparadas las piezas para que los datos de sensores animales terrestres y aéreos se conviertan en estándar en el sistema terrestre y el monitoreo climático. Ya se están rastreando decenas de miles de animales y los datos, la tecnología de rastreo y las herramientas analíticas se han vuelto más sofisticados. Lo que queda son más pruebas del concepto (más ejemplos como el de las palomas mejorando los pronósticos de la calidad del aire ) de que los modelos meteorológicos y climáticos son mejores con datos de animales que sin ellos. Según Ellis Soto: "Estamos en la era de fusionar fuentes de datos".

Imágenes de NASA Earth Observatory tomadas por Michala Garrison, utilizando datos Landsat del Servicio Geológico de EE. UU. y datos de sensores transportados por elefantes de Thaker, M., et al. (2019). Historia de Lindsey Doermann.