«Интерес к этой статье был действительно поразительным, хотя изначально я создал камеру не для этого», – говорит Брайан Скотт, докторант в области экологических наук и технологий в UMD. «В документе показано, что эта камера действительно работает, но людей интересовали изображения в реальном времени и темпы восстановления железа в почвах заболоченных земель. Но, честно говоря, настоящая причина, по которой я это сделал, была не в практических целях расчета ставок. Это было больше о попытках изучить способы визуализации того, что происходит в окружающей среде.
Я изучаю почвы, а все под землей. Поэтому я разработал этот метод, чтобы посмотреть, что на самом деле происходит под поверхностью, и это меня очень волнует."
«Есть три основных параметра, необходимых для классификации территории как водно-болотных угодий: гидрология или вода, растительное сообщество и свойства почвы», – добавляет Мартин Рабенхорст, почвовед, профессор экологических наук и технологий в UMD, и соавтор этого бумага. "Все это имеет решающее значение, поскольку водно-болотные угодья представляют собой строго регулируемые и охраняемые экосистемы.
Почва, пожалуй, самая сложная часть головоломки, потому что вы должны подтвердить, что определенные биогеохимические процессы на самом деле происходят под землей, где их нелегко увидеть."
Сам Рабенхорст является изобретателем более зеленого метода IRIS, технологии, используемой для измерения количества восстановления железа, происходящего в почвах. В этой технологии используются покрытия из оксида железа на пластиковых трубках или пленках, которые вдавливаются в почву и оставляются на 30 дней, чтобы почва могла вступить в реакцию с краской. Когда происходят эти реакции, краска частично растворяется из тюбика.
Если смыть 30 или более процентов краски, почва будет вести себя как обычная заболоченная почва.
«Это действительно из-за биохимии микроорганизмов в почве», – объясняет Скотт. "Организмы, которые я изучаю, дышат железом так же, как мы дышим кислородом. Эти микроорганизмы анаэробны, потому что они процветают в среде без кислорода и нуждаются в железе, чтобы дышать.
Кислород токсичен для них, поэтому они живут в заболоченных местах, где почва часто насыщена водой и менее богата кислородом. Эти организмы настолько распространены в почвах водно-болотных угодий, что они служат основой для наших испытаний, чтобы определить, является ли почва гидрированной. Таким образом, тестирование IRIS стало центром внимания биогеохимиков, изучающих водно-болотные угодья."
Хотя эта технология может привести ученых к новым направлениям исследований, неясно, может ли она привести к улучшениям в будущем для типичного оценщика почвы, использующего классическую технологию IRIS.
Но, как описывает это Скотт, настоящие выводы статьи заключаются в методах, использованных для создания этой камеры, которую, по его словам, теперь может воспроизвести кто угодно примерно за 100 долларов. Он преобразовал камеру бороскопа, используемую сантехниками и другими профессионалами отрасли, для изображения водосточных труб, и соединил это с беспроводной системой, отправляющей информацию в реальном времени с помощью небольшой солнечной панели, чтобы видеть, что происходит 24 часа в сутки, 7 дней в неделю. «Некоторые из вещей, которые являются наиболее важными для этой статьи, на самом деле не были результатами; это был процесс разработки, который открывает новые приложения и направления исследований, что действительно захватывающе», – говорит Скотт.
Идея пришла к Скотту, когда он работал волонтером в лаборатории Освальдо Сала в Университете штата Аризона, используя машину, называемую мини-ризотроном, которая используется для подсчета корней деревьев с помощью камеры через полую трубку в земле. Скотт подумал: «Если мы сможем сфотографировать корни, мы сможем снимать и другие объекты под землей."В конце концов, когда Скотт приехал в Мэриленд, чтобы получить степень доктора философии и начал работать с Рабенхорстом, все стало на свои места. Однако этот процесс не обошелся без проблем.
«После того, как кто-то прошел весь этот долгий процесс, как заставить что-то работать, мы можем делать это снова и снова легко, но на то, чтобы понять это, требуется много времени», – говорит Скотт. "Потребовалось много времени, чтобы понять, как заставить эту камеру работать, и я столкнулся с препятствиями, когда я почти ушел, если бы не мнение и идеи других людей."
Скотт особо выделяет несколько человек, которые помогли продвинуть этот процесс. Студентка Кристин Уэбб помогла набросать первоначальный дизайн камеры. Другой студент факультета экологических наук и технологий и недавний выпускник Уильям Джейкоб Маст помог спроектировать и напечатать корпус камеры с помощью трехмерного принтера.
Одновременно с этим у испанских сотрудников из Испанского национального исследовательского совета возникла аналогичная идея, и они помогли найти способы преобразовать видеоизображения в плоские изображения, которые можно было бы анализировать.
Скотт подчеркивает важность совместной науки на протяжении всего этого процесса и хочет сделать эту технологию доступной для других, чтобы она могла способствовать развитию науки и, в конечном итоге, здоровья окружающей среды. «Меня не интересует патентование этой конкретной технологии, потому что я хочу, чтобы наука принесла пользу всем», – объясняет Скотт. "Дело не в деньгах, а в воздействии на окружающую среду.
На самом деле я потратил свои собственные деньги, чтобы убедиться, что это может быть построено при поддержке отдела, и я думаю, что если это сработает, и если это поможет другому ученому сделать еще большее открытие, то оно того стоит. Речь идет о помощи миру, в котором мы живем."
Скотт рад, что может внести свой вклад в почвоведение и сосредоточиться на восстановлении критически важных экосистем, таких как водно-болотные угодья. «Я много лет работал инженером-экологом, поэтому меня интересует забота об окружающей среде, и многое из того, что делают инженеры-экологи, – это убирать беспорядки», – говорит Скотт. "Все, что я делаю сейчас, связано с восстановлением и восстановлением экосистемы. Раньше я убирал беспорядки, но это другое животное, которое на самом деле возвращает экосистемам их былую славу и восстанавливает их экологическое функционирование."