Nuevos ‘sensores-tirita’ permitirán explorar de forma exhaustiva los océanos y su biodiversidad

• Diseñados por el oceanógrafo español Carlos Duarte y su equipo internacional para que se acoplen a los animales marinos, se probarán por primera vez en los habitantes del Oceanogràfic
• Estos dispositivos pioneros son milimétricos, wearables, indoloros para el portador, biodegradables, baratos y capaces de tomar datos, analizarlos y transmitir los resultados en tiempo real
• Según Duarte: “El objetivo es acelerar nuestra capacidad de observar y detectar los cambios en el océano y comprender cómo las actividades humanas impactan sobre las especies oceánicas”

Los cinco océanos de la Tierra representan el 70,9 por ciento de la superficie terrestre y son el hogar de nueve de cada diez seres vivos del Planeta. Además, concentran una decena de veces más minerales que los presentes en tierra firme, producen más de la mitad del oxígeno que respiramos y juegan un papel decisivo en la moderación del impacto del clima y los impactos de la actividad humana sobre éste. Y pese a todo, sólo se conoce en torno a un cinco por ciento del fondo marino. “Hasta ahora la exploración de los mares se hacía mediante grandes buques que hacían un muestreo al azar en una cuadrícula imaginaria, pero ahora hemos desarrollado una nueva generación de sensores revolucionarios que, acoplados a animales marinos, permitirán una exploración exhaustiva de los océanos y la salud y movimiento de los animales como nunca antes se ha hecho: utilizando a sus propios habitantes como guías para que nos ayuden a comprender el océano tal como ellos lo perciben y utilizan”, explica el oceanógrafo Carlos Duarte. Los revolucionarios sensores van a ser probados ahora en las instalaciones del Oceanogràfic valenciano, en el tercer y último año del proyecto.

“La variedad de especies, la posibilidad de hacerlo en condiciones controladas y acompañados del equipo de veterinarios e investigadores que conocen bien el comportamiento de cada animal, hace que el Oceanogràfic sea el sitio idóneo para ello”, dice Francisco Torner, director de Control de Gestión del acuario. Él, además, es uno de los organizadores, junto con el equipo de Duarte, del taller técnico que se celebrará entre el 29 de enero y el 2 de febrero en las instalaciones del Oceanogràfic, de  la Ciudad de las Artes y de las Ciencias de València, y que reunirá a 22 científicos marinos y tecnólogos internacionales de los cuatro continentes que participan en el proyecto, denominado CAASE, con el objetivo de ensayar estos dispositivos en modelos reales. De esta manera, “el Oceanogràfic pretende ir más allá de su tradicional vocación de generación y difusión del conocimiento científico para consolidarse como hub para la puesta en marcha de experiencias y metodologías que posteriormente se pueden trasladar a aguas abiertas”, señala Torner.

Duarte dirige este proyecto internacional, que se encuadra dentro de la Iniciativa de Sensores que ha puesto en marcha la Universidad Rey Abdullah de Ciencia y Tecnología (KAUST, en sus siglas en inglés) de Arabia Saudí, de la que él es investigador principal y director del Centro de Investigación del Mar Rojo de esa institución. Desde su comienzo, en 2016, el objetivo de CAASE es diseñar dispositivos que obtengan gran cantidad de datos de monitorización fisiológica, etológica, ambiental y ecológica con la que se pretende alimentar el big data necesario para explorar los océanos y su biodiversidad. “Con ello, no sólo pretendemos acelerar nuestra capacidad de observar y detectar los cambios en el océano, sino también comprender cómo las actividades humanas impactan sobre los animales marinos”, explica el que, entre otros muchos reconocimientos, nacionales e internacionales, cuenta con el Premio Rey Jaime I.

Además de presentar los resultados del proyecto e iniciar las pruebas de los sensores, Duarte impartirá una de las cuatro conferencias de carácter divulgativo Océano 2.0: Exploración guiada por animales marinos, destinada al público general, que se celebrará el próximo martes 30 de enero a partir de las 18 horas en el Auditorio Mar Rojo del Oceanogràfic. Dirigida a un público general, esta actividad es gratuita y tiene entrada libre.

Pequeño, wearable y con infinitas prestaciones

Duarte ha contado con investigadores del Massachusetts Institute of Technology (MIT), el Australian Institute of Marine Sciences (AIMS), el Instituto de Física Interdisciplinar y Sistemas Complejos (U. de las Islas Baleares-CSIC) y las universidades de Swansea y California en Los Ángeles (UCLA), entre otros, que han aprovechado los nuevos desarrollos en nanotecnología, ciencia de los materiales y el internet de las cosas, para crear dispositivos pioneros alejados de las aparatosas antenas pegadas en los caparazones de las tortugas y los grandes transmisores anclados a las aletas de un delfín.

“La novedad no sólo consiste en que hayamos reducido mil veces el tamaño de los sensores, hasta alcanzar las dimensiones de, en algunos casos, la cabeza de un alfiler; sino que son wearables y se colocan en todo tipo de animales marinos como si fueran tiritas”, cuenta Duarte. Esto permite monitorizar un amplio espectro de especies –aves, mamíferos, crustáceos…- y, en función de sus hábitats y comportamientos, tener acceso a entornos hasta ahora inalcanzables técnicamente con las tecnologías convencionales. Y, “si se instalan en individuos expuestos a presiones antrópicas sobre sus hábitats y poblaciones, aportarían una información valiosísima sobre cómo sufren y viven estas circunstancias tanto en su salud, como en su comportamiento y sistema ecológico”, añade Torner.

Además, estos dispositivos son capaces de medir gran cantidad de parámetros ambientales y del portador, como su nivel hormonal -que puede ser indicativo de situaciones de estrés ante cambios externos o comportamientos humanos-. Los pequeños sensores además pueden almacenar datos, procesarlos y transmitirlos en tiempo real a través de una nueva generación de antenas casi inapreciables. También cuentan con una batería y se autoabastecen de energía aprovechando las corrientes marinas y el movimiento del animal. “En concreto, algunos de los que se probarán en los acuarios del Oceanogràfic, por la proximidad que tendremos con los animales que los portarán, podrán enviar información directamente a nuestros móviles a través de conexión bluetooth”, comenta el oceanógrafo.

Baratos y biodegradables

Esta tecnología pionera supone también una mejora económica sustancial frente a las técnicas tradicionales de muestreo. “Si cada día de trabajo de un buque oceanográfico puede suponer alrededor de 30.000 euros”, estima Torner, la posibilidad de poder tener algunos de estos nuevos sensores simplemente imprimiéndolos en papel, supone un coste de producción unitario por debajo de un euro, explica Duarte.

Uno de los problemas que también pretende solucionar el equipo de Duarte es reducir su impacto sobre el medio marino y sus habitantes. Para evitar la contaminación generada por los metales y componentes de los sistemas tradicionales de monitorización, las nuevas generaciones de sensores son biodegradables. Y para minimizar incomodidades en el portador, se está investigando sobre métodos de implantación que ni siquiera requieran la captura del animal para la colocación del dispositivo, adelanta el investigador.

El taller del Oceanogràfic, gestionado por Avanqua, del grupo Global Omnium, incluirá diversos encuentros de trabajo con los profesionales del centro -investigadores, conservadores, adiestradores- y con el mundo académico y aportará conclusiones en la última jornada, el viernes, día 2 de febrero.

Conferencia de los cuatro responsables del taller

El desarrollo del taller de trabajo permitirá a la Fundación Oceanogràfic ofrecer el martes, a partir de las seis de la tarde en el Auditorio Mar Rojo, la primera del Ciclo de Conferencias 2018, en una sesión abierta, en la que participarán los cuatro responsables del taller que además podrán dialogar con el público asistente.

Carlos Duarte hablará sobre el proyecto CASEE: Una nueva aproximación a la observación del océano cuyo objetivo es revolucionar la forma en que se explora el océano a través del desarrollo de una nueva generación de sensores para animales marinos que ayuden a comprender el océano tal como estos lo perciben y utilizan.

Rory P. Wilson, responsable del Laboratorio sobre el Movimiento Animal de la University Swansea, explicará cómo son las herramientas que se pueden aplicar a todo tipo de animales marinos, desde tiburones, mamíferos marinos o aves y detallará algunos datos extraordinarios sobre animales que hasta ahora son un enigma.

Muhammad Mustafa Hussain, profesor de Ingeniería eléctrica en la KAUST y líder internacional en el desarrollo de sensores wearables biodegradables, mostrará la etiqueta sensorial montada en un cangrejo nadador (Portunus pelagicus) que es capaz de registrar de forma continua la profundidad, la temperatura y la salinidad dentro del duro ambiente oceánico.

El doctor Mark Meekan, principal científico senior de investigación del Australian Institute of Marine Science, hablará sobre el tiburón ballena (Rhincodon typus), por qué ha llegado a ser tan grande y puede llegar a serlo más en el futuro, basado en la forma de alimentación que ha desarrollado y su capacidad para mantener la temperatura corporal estable y alta.