¿Qué pasa si es que en la selva los árboles están contaminados y no cumplen su papel oxigenante? Un nuevo estudio desarrollado por Paúl Arellano, Docente de la Escuela de Ciencias Geológicas e Ingeniería, propone detectar zonas contaminadas en la selva por medio de imágenes satelitales.

Durante años Paúl Arellano trabajó en la industria petrolera detectando áreas contaminadas de la región Amazónica para su posterior limpieza y biorremediación. Áreas que no han sido deforestadas, pero que en su suelo existen residuos petroleros sobre los que crece vegetación.

Esta situación llevó a Paúl a preparar una propuesta de investigación científica que, por primera vez, estudiaría los efectos de la contaminación causada por hidrocarburos en la vegetación de bosque tropicales. Una propuesta bien recibida por un grupo de científicos de la Universidad de Leicester y Nottingham en Inglaterra. Investigaciones de este tipo se habían realizado anteriormente para conocer los efectos del petróleo en la vegetación, bajo condiciones controladas en laboratorios de Europa y Estados Unidos. Los estudios sometían muestras de especies de plantas de ciclo corto, como el maíz o el trigo, a factores contaminantes, como hidrocarburos. Sin embargo, los efectos de la contaminación en un bosque altamente biodiverso como el de la Amazonía, se desconocían.

Por cinco meses desarrolló trabajo de campo en la Amazonía ecuatoriana. Instaló laboratorios volantes y tomó muestras de zonas contaminadas, donde por las últimas tres décadas, ha existido extracción petrolera. Este mismo procedimiento lo realizó en zonas prístinas del Parque Nacional Yasuní.

Con la ayuda de Waoranies y Qichuas recolectó más de 1057 hojas de árboles a diferente altura del dosel. Éstas fueron selladas herméticamente y analizadas en búsqueda de parámetros bio-físicos y bio-químicos como la reflectividad de las hojas mediante espectrofotómetros (instrumentos utilizados en análisis químicos para medir la longitud de una onda), su materia orgánica, la cantidad de agua foliar (agua en las hojas) y  pigmentos fotosintéticos (pigmentos con la capacidad de absorber luz solar y hacerla disponible para la fotosíntesis).

Los resultados demostraron que un 95% de las plantas en zonas contaminadas tienen una disminución significativa en la actividad fotosintética. La reflectividad de las hojas demostró cambios en su estructura interna, que como consecuencia incrementa el contenido de agua foliar. En otras palabras, las plantas que crecen en áreas contaminadas son influenciadas por factores de estrés y utilizan mecanismos de defensa para su supervivencia. “Cierran su estoma (la epidermis de la hoja), que es lo que les permite respirar en condiciones normales, para tratar de conservar la mayor cantidad de agua y nutrientes”, explica Paúl. “Estas condiciones hacen que el intercambio oxígeno-carbono (fotosíntesis) disminuya, lo que se expresa en bajos niveles de clorofila”.

La penetración de moléculas de hidrocarburo daña la membrana celular en las plantas convirtiéndolas en plantas “enfermas”. Y como cualquier enfermo estas plantas centran sus esfuerzos en su propia supervivencia, dejando de cumplir funciones específicas como oxigenar el medio ambiente.

Pero, ¿se podrían ver estos síntomas por medio de imágenes satelitales desde el espacio? La investigación de Paúl tuvo como objetivo determinar una nueva metodología para identificar zonas contaminadas por medio de imágenes satelitales que acelerarían la identificación de estos espacios.

Gracias a convenios entre la Universidad de Leicester, la NASA-USGS y la Agencia Espacial Europea (ESA), empezaron a recibir imágenes satelitales de la selva. Estas imágenes cubren un amplio rango del espectro electromagnético (Ultravioletas-Visible-Infrarrojos-Termales) por lo que se las conoce como hiper y super espectrales por su alta resolución espectral. “Por puntos GPS sabíamos dónde estaban los árboles contaminados; ahora debíamos determinar qué algoritmos utilizar para detectar la vegetación contaminada utilizando la información de los satélites”, explica Paúl y asegura que existen índices de vegetación (algoritmos) que combinan varias partes del espectro electromagnético. Utilizando ecuaciones específicas buscó datos de clorofila, y de contenido de agua y carbono en las hojas de los árboles. Si las imágenes analizadas cumplían con las dos ecuaciones propuestas, entonces se la definía como un área contaminada.

Las zonas contaminadas se concentraron especialmente en espacios pantanosos donde se acumulan contaminantes arrastrados por las precipitaciones. Información que se ha corroborado con estudios realizados in situ y determina las áreas donde el petróleo afecta las especies endémicas.

Además de descubrir los efectos de la contaminación por hidrocarburos en la flora amazónica e identificarla desde el espacio; esta investigación ayuda a determinar la posible presencia de hidrocarburos que llegan a la superficie de forma natural, especialmente de gases como el metano. “Si logramos detectar, por medio de  imágenes satelitales, la vegetación con síntomas de contaminación, podemos considerarlo un lugar donde el petróleo está llegando a su superficie y por lo tanto evitar el impacto ambiental ocasionados por proyectos de exploración petrolera”, asegura.

Actualmente Paúl trabaja en la continuación de esta investigación desde Yachay Tech. El reto está en desarrollar un método de limpieza de hidrocarburos por medio de procesos de biorremediación.  “Lo ideal es trabajar con las bacterias existentes en la zona y darles las condiciones ideales para que crezcan y absorban el petróleo”, explica. “Debemos identificar las plantas más resistentes al petróleo y utilizarlas con Fito-remediadoras ya que estas especies tienen la capacidad de absorberlo y ayudan a descontaminar zona contaminadas”.

La metodología y los resultados de esta investigación fueron publicados en Mayo de 2015 en el Journal of Environmental Pollution.

Yachay Tech