Name: btm, a low-cost open-source datalogger to estimate the water content of nonvascular cryptogams
Uploaded: 2019-03-25T14:00:00
Duration: 8 min 25 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about BtM, a Low-cost Open-source Datalogger to Estimate the Water Content of Nonvascular Cryptogams at JoVE.com

Los autores están agradecidos a Manuel Molina (UAM) y Cristina Ronquillo (MNCN-CSIC) por la ayuda brindada durante las pruebas de calibración y a Belén Estébanez (UAM) por su ayuda durante las campañas de muestreo.

1. montaje del Datalogger
<ol><li>Preparar un soldador y un carrete de alambre de la soldadura. Esperar para el soldador a calentar y humedecer la esponja de limpieza.</li>
	<li>Cortar las tiras de la rúbrica de pin a la longitud deseada y soldarlos en los zócalos para el sensor de temperatura y humedad, el microcontrolador y el RTC reloj y microSD arranque módulos.<ol>
<li>Para la soldadura, precalentar la Unión deseada con la punta del soldador.</li>
		<li>Luego, aplique una pequeña cantidad de material de la soldadura de alambre, suficiente para llenar la Unión.</li>
		<li>Por último, retirar el soldador y esperar a que la Unión se enfríe.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Montaje de los componentes a la placa mediante el mismo procedimiento como en el paso 1.2, siguiendo las marcas de lo PCB y las referencias de componente especificadas en la Tabla de materiales (ver figura 1 para un esquema de montaje).<ol>
<li>En primer lugar, la soldadura de las resistencias. Luego, soldar las tomas para los amplificadores operacionales, el sensor SHT7X y los módulos de ruptura RTC reloj y microSD.</li>
		<li>A continuación, suelde los dos transistores. La Junta también debe soldarse, con pines. Por último, soldar los conectores a la Junta.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Soldar el sensor de humedad/temperatura SHT7X en un cable pin encabezado o extensión para reforzar los cables.</li>
	<li>Preparar un multímetro en el modo prueba de continuidad, prueba o conductividad. Utilice el multímetro para verificar que no hay ningún cortocircuito entre alguno de los pines o conexiones.<ol>
<li>Revisa los terminales positivo y negativo de la potencia de la fuente. También, verifique que cada empalme de soldadura crea una conexión estable entre los pines del componente y las pistas de cobre del circuito. Nota: Este paso es muy importante; no saltar.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Conecte los terminales de la batería y cables a la junta con un destornillador.<ol>
<li>En primer lugar, utilice cualquier herramienta de corte a ~ 4 mm de cada extremo del cable, exponiendo el núcleo conductor de la tira. A continuación, introducir cada cable en el borne correspondiente y apriete el tornillo con el destornillador Phillips.</li>
		<li>Garantizar y comprobar la polaridad de los cables, especialmente los de la energía fuente. Probar la fuerza de la conexión tirando de los cables, verificar que todo esté conectado correctamente.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Para reducir aún más el consumo de energía, quite el LED de alimentación de la placa del microcontrolador para desoldar o cortar el diodo LED del tablero.</li>
	<li>Por último, montar la Junta de BtM en un recinto a prueba de agua para mantener la humedad lejos de la electrónica.<ol>
<li>Colocar la caja con la batería, conectarlo a los terminales positivo y negativo. Monte el sensor de humedad/temperatura fuera de la caja, dejarlo conectado a la tarjeta de BtM.</li>
		<li>Ruta los ocho pares de pinzas de cocodrilo para las mediciones de la conductancia al exterior del recinto a la intemperie. Por último, clip de cada filamento de musgo con las pinzas de cocodrilo.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. cargar el Software
<ol><li>Descargar e instalar el entorno de desarrollo integrado (IDE) 1.0.6 de la página19. El microcontrolador utilizado es una plataforma de computación física de código abierto y viene con su propio IDE. Es importante descargar la versión adecuada, puesto que hay problemas de compatibilidad conocidos con algunas de las bibliotecas necesarias.</li>
	<li>Descargar las librerías necesarias desde el repositorio de GitHub18: DS3234, DS3234lib3, POWER OPTIMISER, SdFat y Sensirion.</li>
	<li>Descargar el código fuente principal para la adquisición del repositorio GitHub del18.</li>
	<li>Abra el archivo clock.ino para configurar la hora y fecha actuales. Editar los parámetros de la función RTC.setDateTime con la hora y la fecha utilizando el formato siguiente: RTC.setDateTime(DD,MM,YY,hh,mm,ss); Fecha: DD/MM/AA HH Aquí, DD es día, MM es mes, AA es el año, hh hora, mm es de minutos, y ss es segundos.</li>
	<li>Luego, subir el programa del reloj a la Junta de BtM, enchufar el adaptador de USB a serie (desglose FTDI) en los puertos de programación del microcontrolador y mediante un cable mini USB a USB para conectar el tablero a la computadora. Por último, oprima verificar y, a continuación, subir en el IDE.</li>
	<li>Abra el proyecto de base de datos en el IDE y modificar el archivo datalog.ino. Configurar la hora de salida para el registrador de edición las siguientes variables: dayStart int = DD, hourStart = hh, minStart = mm Aquí, DD es el número del día, hh es la hora a partir de las medidas y mm los minutos del inicio. Nota: El código para establecer un tiempo específico debe tener este aspecto: RTC.setDateTime(DD,MM,YY,hh,mm,ss); / / fecha 12/01/17 12:00</li>
	<li>Establecer el intervalo entre mediciones (en segundos) de modificar el valor de la variable de intervalo.</li>
</ol>3. instalación de las sondas de medición
<ol><li>Coloque los clips de cocodrilo en una posición central de las comunidades en los casos de briófitas, líquenes caméfitos y líquenes foliosos (figura 2). Para líquenes caméfitos, coloque los clips en el talo y para musgos, directamente en el vástago de un individuo. En el caso de los líquenes foliosos, coloque los clips en la frontera entre el talo.</li>
	<li>Mantenga una distancia mínima de ca. 5 mm entre los electrodos. Asegúrese que los clips no se extrae fácilmente antes de iniciar las mediciones.</li>
</ol>4. calibración de mediciones de conductancia
<ol><li>Para asegurar que las muestras estén secas, realice la calibración al mediodía, en un día con una humedad relativa de aire baja, precedido por al menos uno y preferiblemente dos días secos.</li>
	<li>Seleccione una comunidad de musgos o líquenes que es sano y bien estructurado.</li>
	<li>Conectar el datalogger a la musgo o liquen, siguiendo los pasos en la sección 3 del presente Protocolo.</li>
	<li>Iniciar las mediciones (vuelta en el registrador de datos) y la Junta de BtM funcionando durante aproximadamente 3 minutos estabilizar los valores grabados.</li>
	<li>Realizar una prueba de precalibration para estimar la cantidad de agua necesaria en cada evento riego. Conectar las pinzas a la muestra y agregar agua hasta la conductancia alcanza un valor que no aumenta con la adición de agua. Este es el valor de la conductancia máxima de esa muestra. Este valor se utilizará para establecer el riego pasos de la calibración (vea paso 4.7.1).</li>
	<li>Esperar las medidas de conductancia de vuelta a los valores iniciales (las muestras están secas).</li>
	<li>Luego, agregar agua secuencialmente con un pequeño aerosol.<ol>
<li>Humedecer las muestras con una cantidad de agua equivalente a 1/10 de la cantidad de agua necesaria para lograr la máxima conductancia (ver paso 4.5) en la muestra.</li>
		<li>Espere hasta que el musgo o liquen absorbe completamente el agua y las mediciones de conductancia son estables antes de regar otra vez (~ 1 min entre cada evento riego).</li>
		<li>Repita hasta que el musgo o liquen es completamente hidratado y la conductancia alcanza el valor máximo (saturación). Nota: Cada prueba de calibración debe tomar alrededor de 15 minutos, dependiendo del intervalo entre los riegos, que deben ser 1-2 min.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Después de terminar la calibración, tomar la tarjeta del microSD de la Junta de BtM y copiar el archivo de datos a un ordenador. Nota: Los valores registrados pueden entonces utilizarse como base para los experimentos. También es necesario hacer este paso para verificar que la configuración es registrar correctamente la conductancia de las muestras, justo antes de ejecutar el experimento real.</li>
</ol>5. alternativa calibración para experimentos de laboratorio
<ol><li>Completamente hidratar la comunidad de musgo o liquen hasta que se observe un exceso de agua. Para asegurar que la comunidad está completamente hidratada, mantener a la comunidad húmedo durante 30 minutos.</li>
	<li>Conectar el datalogger a la musgo o liquen, siguiendo los pasos en la sección 3 del presente Protocolo.</li>
	<li>Iniciar las medidas y dejar el tablero de BtM funcionando durante aproximadamente 3 minutos estabilizar los valores grabados.</li>
	<li>Espere a que la conductancia alcanza el valor mínimo (desecación) y el musgo o liquen no es conducir electricidad. Nota: Cada calibración podría durar al menos 1 h, pero la duración es muy variable dependiendo de la especie. Las mediciones se deben tomar hasta alcanza un valor de conductancia mínima.</li>
</ol>

<ol>
	<li>Fontaneto, D., Hortal, J., Ogilvie, L. A., Hirsch, P. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microbial+Biogeography:+Is+Everything+Small+Everywhere.">Microbial Biogeography: Is Everything Small Everywhere.</a> Microbial Ecological Theory: Current Perspectives. , 87-98 (2012).</li><li>Proctor, M. C. F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Desiccation-tolerance+in+bryophytes:+a+review.">Desiccation-tolerance in bryophytes: a review.</a> The Bryologist. 110 (4), 595-621 (2007).</li><li>Lindo, Z., Gonzalez, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Bryosphere:+An+Integral+and+Influential+Component+of+the+Earth's+Biosphere.">The Bryosphere: An Integral and Influential Component of the Earth's Biosphere.</a> Ecosystems. 13 (4), 612-627 (2010).</li><li>Elbert, W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Contribution+of+cryptogamic+covers+to+the+global+cycles+of+carbon+and+nitrogen.">Contribution of cryptogamic covers to the global cycles of carbon and nitrogen.</a> Nature Geoscience. 5, 459-462 (2012).</li><li>Magill, R. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Moss+diversity:+New+look+at+old+numbers.">Moss diversity: New look at old numbers.</a> Phytotaxa. 9 (1), 167-174 (2014).</li><li>S&#246;derstr&#246;m, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=World+checklist+of+hornworts+and+liverworts.">World checklist of hornworts and liverworts.</a> PhytoKeys. (59), 1-828 (2016).</li><li>L&#252;cking, R., Hodkinson, B. P., Leavitt, S. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+2016+classification+of+lichenized+fungi+in+the+Ascomycota+and+Basidiomycota+-+Approaching+one+thousand+genera.">The 2016 classification of lichenized fungi in the Ascomycota and Basidiomycota - Approaching one thousand genera.</a> The Bryologist. 119 (4), 361-416 (2016).</li><li>Bowker, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biological+Soil+Crust+Rehabilitation+in+Theory+and+Practice:+An+Underexploited+Opportunity.">Biological Soil Crust Rehabilitation in Theory and Practice: An Underexploited Opportunity.</a> Restoration Ecology. 15 (1), 13-23 (2007).</li><li>Wilske, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+CO2+exchange+of+biological+soil+crusts+in+a+semiarid+grass-shrubland+at+the+northern+transition+zone+of+the+Negev+desert,+Israel.">The CO2 exchange of biological soil crusts in a semiarid grass-shrubland at the northern transition zone of the Negev desert, Israel.</a> Biogeosciences Discussions. 5 (3), 1969-2001 (2008).</li><li>Wardle, D. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Linking+vegetation+change,+carbon+sequestration+and+biodiversity:+insights+from+island+ecosystems+in+a+long-term+natural+experiment.">Linking vegetation change, carbon sequestration and biodiversity: insights from island ecosystems in a long-term natural experiment.</a> Journal of Ecology. 100 (1), 16-30 (2012).</li><li>Lindo, Z., Nilsson, M. -. C., Gundale, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bryophyte-cyanobacteria+associations+as+regulators+of+the+northern+latitude+carbon+balance+in+response+to+global+change.">Bryophyte-cyanobacteria associations as regulators of the northern latitude carbon balance in response to global change.</a> Global Change Biology. 19 (7), 2022-2035 (2013).</li><li>Coxson, D. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Impedance+Measurement+of+Thallus+Moisture+Content+in+Lichens.">Impedance Measurement of Thallus Moisture Content in Lichens.</a> The Lichenologist. 23 (1), 77-84 (1991).</li><li>Raggio, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Continuous+chlorophyll+fluorescence,+gas+exchange+and+microclimate+monitoring+in+a+natural+soil+crust+habitat+in+Tabernas+badlands,+Almeria,+Spain:+progressing+towards+a+model+to+understand+productivity.">Continuous chlorophyll fluorescence, gas exchange and microclimate monitoring in a natural soil crust habitat in Tabernas badlands, Almeria, Spain: progressing towards a model to understand productivity.</a> Biodiversity and Conservation. 23 (7), 1809-1826 (2014).</li><li>Weber, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Development+and+calibration+of+a+novel+sensor+to+quantify+the+water+content+of+surface+soils+and+biological+soil+crusts.">Development and calibration of a novel sensor to quantify the water content of surface soils and biological soil crusts.</a> Methods in Ecology and Evolution. 7 (1), 14-22 (2016).</li><li>Raggio, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Metabolic+activity+duration+can+be+effectively+predicted+from+macroclimatic+data+for+biological+soil+crust+habitats+across+Europe.">Metabolic activity duration can be effectively predicted from macroclimatic data for biological soil crust habitats across Europe.</a> Geoderma. 306, 10-17 (2017).</li><li>Young, M. H., Fenstermaker, L. F., Belnap, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Monitoring+water+content+dynamics+of+biological+soil+crusts.">Monitoring water content dynamics of biological soil crusts.</a> Journal of Arid Environments. 142, 41-49 (2017).</li><li>. GitHub - united-ecology/btmboard Available from: <a target="_blank" href="https://github.com/united-ecology/btmboard">https://github.com/united-ecology/btmboard</a> (2018)</li><li>. Arduino - Software Available from: <a target="_blank" href="https://www.arduino.cc/en/Main/Software">https://www.arduino.cc/en/Main/Software</a> (2018)</li></ol>

Los autores no tienen nada que revelar.

A nuestro conocimiento, esto se basa la primera vez que un datalogger para medir temperatura, humedad y conductancia simultáneamente como un proxy del contenido en agua de organismos poikilohídricos ha sido diseñado en una plataforma de acceso abierto. El datalogger de BtM es rentable y fácil de construir y también proporciona mediciones de calidad de humedad del aire, temperatura y datos de impedancia con mínima energía.
El montaje simple es una de las principales ventajas de este registrador de datos. Como es un proyecto de código abierto, proporciona el software de registro de datos y un esquema detallado de su estructura, junto con un manual sin conocimientos técnicos para la construcción de un datalogger de BtM listo para su uso. Esto hace que el método accesible a cualquier grupo de investigación, incluso para aquellos que no funcionan con un ingeniero o técnicos especializados. Además, la Asamblea de cada datalogger requiere casi 1 hora si se utiliza el circuito impreso y unas 4 horas si el circuito está montado por los investigadores. Además, el datalogger de la BtM es altamente rentable. El costo estimado de los componentes de cada unidad es aproximadamente de 100 euros, un precio bastante bajo que puede reducirse aún más en proyectos a gran escala por armar lotes de varios registradores de datos.
Aunque ha habido varios desarrollos metodológicos recientes dirigidas a implementar dispositivos que miden diferentes aspectos relacionados con la actividad fisiológica de las comunidades de criptógamas no vasculares, el BtM llena un vacío de conocimiento importante. Raggio et al. 15 utilizar Moni-Da, un sistema de control que obtiene información fisiológica y microclimática. La actividad fisiológica se recoge a través de una fluorescencia de la clorofila, un método ampliamente utilizado en el laboratorio para estimar la actividad de organismos fotosintéticos. Aunque este método es muy exacto, es significativamente más caro que el datalogger de BtM. Además, el sistema de vigilancia es un producto de la empresa privada, que recorta la autonomía del grupo de investigación.
Los otros dos métodos que recientemente se han publicado también se basan en estimar el contenido de agua de criptógamas no vasculares. La primera se basa en mediciones térmicas (un método de pulso (DPHP) del doble de la sonda de calor). Aunque resultados prometedores se han demostrado recientemente por jóvenes et al. 16, la falta de ningún plan concreto en el papel hace montaje sin conocimiento especializado altamente desafiante. Por último, Weber et al. 14 presenta un sensor de la sonda de humedad biocrust (BWP), que es muy similar a la adquisición de BtM. Sin embargo, no proporcionan ningún plan para su construcción, lo que dificulta la posibilidad de construir el datalogger sin la ayuda de un especialista. Superar este problema proporcionando no sólo el esquema de construcción sino también el circuito impreso para montar el datalogger. Curiosamente, el BtM se puede modificar fácilmente para medir biocrusts, individuos aislados o los cojines, apenas cambiando los clips de cocodrilo (para los amortiguadores y los individuos liquen o briófitas) a las clavijas de electrodo de aleación de cobre (para biocrusts). Si es necesario, sólo una parte de los cocodrilos puede ser substituida, permitiendo comparaciones directas entre los tipos de sonda de dos medición.
Al interpretar los resultados, la relación entre la actividad y el contenido de agua debe ser cuidadosamente dirigida, porque el BtM no mide directamente la fotosíntesis. Fotosíntesis y la actividad están estrechamente relacionados en criptógamas no vasculares ya que un organismo poikilohídricos seco es en metabólico alto y mojado está activo. Sin embargo, el grado de actividad fotosintética no puede inferir directamente el contenido en agua, aunque pueden esperarse una actividad metabólica más alta - y, por tanto, una actividad fotosintética más alta - en un organismo bien hidratado.
Pasos críticos: A pesar de la facilidad de montaje, hay algunos pasos críticos en el protocolo que debería abordarse cuidadosamente por los investigadores al montar el sensor. En primer lugar, como hizo hincapié en el protocolo, es muy fácil producir cortocircuitos al soldar, que, en el peor de los casos, podría resultar en serios daños al microcontrolador. Es muy importante para verificar que su presencia con un multímetro y eliminarlos antes de conectar las baterías. Se recomienda utilizar el diseño de PCB proporcionado ya significativamente que simplifica el proceso y puede ser la mejor opción para resolver este problema. En segundo lugar, no todas las versiones IDE son compatibles con las bibliotecas necesarias para esta adquisición. Es importante descargar el adecuado uno (1.0.6) para evitar cualquier compatibilidad publica. En tercer lugar, es importante observar la polaridad de las baterías. Una inversión de polaridad puede resultar en serios daños al hardware. En cuarto lugar, la calibración es un paso crítico. El datalogger de BtM está diseñado para que la resolución más alta coincide con el momento en el que las criptógamas van de seco a húmedo estado. Esto implica que los valores de conductancia saturan mucho antes de que la muestra está saturada en agua. Sin embargo, si el estudio a mano requiere una exactitud más alta alrededor de otros valores, puede ser modificado. Medidas más allá de una orden de la magnitud de esta referencia requieren la resistencia a cambiar y un proceso de calibración (véase abajo). Como la temperatura ambiente puede afectar la precisión de las mediciones, se recomienda teniendo en cuenta este factor cuando esté calibrando. Para ello, la calibración debe realizarse a bajas temperaturas para verificar cambios en la exactitud de la medida y la estabilidad (véase Coxson12 para efectos de la temperatura).
Modificaciones: Aunque la mayoría de los componentes del BtM es fijos, algunos pueden ser modificados fácilmente en el campo sin soldar. La modificación más simple es sustituir las pinzas de cocodrilo para otros sistemas de medición o sonda. Por ejemplo, en lugar de las pinzas de cocodrilo, una sonda con dos pines, como el sugerido en Weber et al. 14, puede ser utilizado.
En entornos remotos, donde cambio de pilas puede no ser posible dentro de la frecuencia necesaria, las pilas podrían complementarse con un panel solar para alimentar el datalogger BtM para períodos más largos.
Cambiando las resistencias de referencia empleadas para medir la conductancia, el rango de mayor resolución se puede modificar fácilmente a valores superiores o inferiores. Si modifica, se recomienda una calibración precisa. También, en el código fuente, la variable del RValue , que está programada para un valor de resistor de 330 KΩ, debe asignarse al nuevo valor correspondiente (datalog.ino).
CONCLUSIÓN: Comunidades de criptógamas no vasculares son muy diversas y jugar un número de diferentes funciones ecológicas clave, para entender sus relaciones con el entorno abiótico es un tema crucial. El datalogger de BtM tiene varias aplicaciones que ayudarán a avanzar el conocimiento de estas relaciones. Por ejemplo, ayudará a profundizar conocimientos sobre las condiciones que estos organismos actúan como sumideros o fuentes de carbono. Las fluctuaciones entre estas dos funciones están fuertemente relacionados con las condiciones abióticas tales como temperatura y humedad3y grandes cantidades de datos son necesarios para describir y comprender las variaciones de esa relación a una escala global. Esto requiere de redes de sensores denso que son posibles sólo si cuentan con equipo de bajo costo y fácil de implementar.
Para resumir, este dispositivo es una herramienta útil para los grupos de investigación ecológica y supera las limitaciones técnicas de diseño y construcción de un datalogger. La combinación de estos dos factores puede llevar a una popularización en el uso de registradores de datos para medir las relaciones de agua de criptógamas no vasculares en situ. Esto, a su vez, puede impulsar el establecimiento de redes de vigilancia de medio y largo plazo. El desarrollo de estas redes es fundamental para evaluar la respuesta de criptógamas no vasculares locales y regionales factores ambientales, así como determinar su papel en los procesos del ecosistema (por ejemplo, ciclos de nutrientes, Asamblea comunitaria) y sus respuesta más probable a la luz de los cambios en factores climáticos y antrópicos asociados al cambio global.

Comunidades de criptógamas no vasculares son una omnipresente y una parte a menudo desatendido de los ecosistemas terrestres1. Se compone de un agregado de organismos muy diversos de pequeño tamaño entre briofitas y líquenes son los destacados productores primarios. Estos dos grupos de organismos comparten una característica fisiológica que los hace únicos: poikilohydry, o la incapacidad de controlar activamente su contenido en agua interno. Esto tiene profundas implicaciones para los procesos fisiológicos ya que el metabolismo cesa cuando las células se secan en respuesta a bajos niveles de humedad y se reanuda cuando el ambiente es húmedo otra vez2. Como consecuencia, criptógamas no vasculares evitar la sequía en lugar de enfrentarse a lo2, que permite a estas comunidades sobrevivir en un amplio rango de ambientes, desde desiertos fríos y calientes al Trópico3,4.
Además, también muestran las estructuras relativamente simples y tienen bajos requerimientos de nutrientes. Estas características los hacen muy sensibles a las condiciones microclimáticas. De hecho, criptógamas no vasculares ocupan a menudo un espacio nicho que no está disponible para las plantas vasculares de mayor tamaño, formando ecosistemas en miniatura que constituyen una parte importante de la diversidad del mundo. Briófitos y líquenes sólo incluyen casi 40.000 especies (aprox. 20.000 briófitos sensu lato5,6 y aprox. 20.000 líquenes7). Además, su contribución a la biodiversidad de la tierra es aún mayor puesto que sus comunidades ofrecen refugio para un gran número de especies de hongos, incluyendo una diversa flora de hongos micorrízicos y libre-que viven, fijación de N cianobacterias crecen como epífitas y un sinnúmero de micro-invertebrados, como los tardígrados, colémbolos, miriápodos, insectos y ácaros que se aprovechan de la retención de agua de capacidades y con las condiciones dentro de estos ecosistemas miniatura.
Comunidades de criptógamas no vasculares también contribuyen a la regulación de los ciclos biogeoquímicos del carbono. En los ecosistemas secos, las cortezas del suelo biológico supuesto cubren hasta el 40% de su superficie8 y juegan un papel importante como sumideros de carbono. Un estudio reciente estima que las costras biológicas del suelo de ambientes secos podrían fijar el 7% de todo el carbono fijado por la vegetación terrestre. Además, en otros ecosistemas donde briófitos, líquenes o una combinación de ambas son los productores primarios - como algunos sistemas de bosques boreales o turberas - se producen entre 30% y 100% de la productividad primaria neta total10,11 . También son importantes en los ecosistemas que estos organismos no son dominantes, como los bosques templados. De hecho, bryophytes de suelo forestal tenían un equivalente anual de captación de carbono de alrededor del 10% bosque de respiración de suelo en un bosque húmedo templado de Nueva Zelanda. Además, también son importantes para la fijación de nitrógeno, puesto que las cianobacterias viven como epífitas en estas comunidades podrían ser fijación casi el 50% de la cantidad global de nitrógeno biológico4.
Debido a la dependencia de su actividad fisiológica en la disponibilidad de agua en el entorno, tanto la diversidad de sus funciones en los ecosistemas y comunidades criptógamas no vasculares están fuertemente dependiente en el contenido de agua2. Tenga en cuenta que, puesto que no pueden controlar activamente el contenido de agua en sus tejidos, sus funciones en el balance de carbono y fijación de nitrógeno se juntan con los ciclos de hidratación y desecación y dependen por lo tanto, el intervalo y la periodicidad de los ciclos de la seco-húmedo. Por lo tanto, conocer que el estado de estos organismos en tiempo real del contenido de agua es clave para entender las funciones realizadas por criptógamas en los ecosistemas.
A pesar de su importancia, el desarrollo de métodos para medir el agua actividad contenida y fisiológica en organismos poikilohídricos ha sido relativamente lenta. En 1991, Coxson12 hizo un primer acercamiento para medir directamente el contenido de agua de líquenes. Después de eso, había un vacío en este tipo de estudio hasta un desarrollo reciente, cuando varios trabajos han proporcionado métodos para aproximar medidas de la condición fisiológica de criptógamas no vasculares13,14,15, 16. Sin embargo, tal conocimiento es todavía escasa y dispersa, y estas obras se centran sobre todo en suelo costras4,8. Sin embargo, briófitos y líquenes también juegan un papel relevante en muchos otros ecosistemas, particularmente en regiones templadas, boreales y polares1, y su importancia es significativa no sólo en las comunidades del suelo sino también de comunidades epífitas creciendo comunidades saxícola sobre rocas y árboles. Esta falta de investigación está parcialmente vinculada a la ausencia de canalizaciones de medición disponibles en el mercado, que obliga a grupos de investigación para construir sus propios equipos. El desarrollo de un datalogger requiere conocimientos específicos que no tienen la mayoría ecologistas, por lo que aumenta considerablemente el costo de la implementación de las redes de medición relativamente grandes es necesarias reunir datos representativos sobre el rendimiento de no vascular criptógamas en medio ambiente y hábitat degradados.
En este trabajo presentamos un método simple y rentable para construir un datalogger capaz de medir la conductancia de los organismos no vasculares criptogámicas simultáneamente con la temperatura y la humedad. Está programado realizar autónomamente por relativamente largos períodos de tiempo (hasta dos meses) y es lo suficientemente resistente para soportar duras condiciones al aire libre. Debido a su sencillez, será una herramienta útil para los ecólogos y biólogos de campo sin formación especializada en el desarrollo de canalizaciones o de los grupos de investigación que carecen de personal especializado. Por lo tanto, este registrador de datos tiene el potencial para ayudar a popularizar el uso de este tipo de dispositivos.
Hemos desarrollado un datalogger de baja potencia y bajo coste capaz de medir la conductancia de hasta ocho fuentes diferentes y grabar simultáneamente la temperatura ambiental y humedad relativa. El dispositivo es diseñado después diseño12 de Coxson e implementado en una plataforma de código abierto (Tabla de materiales). El objetivo fue dar prioridad a la facilidad de montaje y potencia la eficiencia y para facilitar el mantenimiento de las instalaciones a largo plazo. El diseño se deriva de un artículo por Open Source edificio ciencia sensores (OSBSS)17. Este diseño fue modificado por incorpora circuitería adicional para leer la impedancia de criptógamas y hacerlo más compacto y fácil de fabricar.
El resultado es BtM (Junta de Bryolichen temperatura humedad), un abrir-fuente de circuito impreso del tablero18. Cada placa está controlada por un microcontrolador eficiencia energética alta (Tabla de materiales). Datos ambientales de temperatura y humedad relativa son captados a través de un sensor de temperatura y humedad que viene precalibrado y, aparte de su bajo consumo de energía, tiene una adecuada relación calidad-precio.
La tarjeta usa un protocolo de comunicación digital (estándar SPI serial) para administrar el ciclo de medición. Un reloj de tiempo real (DS3234) montado sobre cada placa proporciona sincronización exacta. Para reducir el consumo de energía, el procesador permanece en modo de espera la mayoría del tiempo. Cada dato de tiempo debe ser recogidos, el reloj en tiempo real el procesador activa y desencadena el proceso de registro. El reloj de tiempo real también se utiliza para registrar con precisión la fecha y hora de cada caso de los datos.
Hasta ocho musgo o liquen muestras pueden estar conectadas en paralelo con una sola tarjeta de BtM. Cuando se estableció el experimento, dos sondas de electrodo de la pinza de cocodrilo se aplican a cada muestra de musgo, liquen. Luego, se utiliza un divisor de tensión entre cada electrodo y una resistor de referencia con un valor conocido (330 KΩ en este caso). Este valor de resistencia fue seleccionado a través de la calibración y basado en las medidas anteriores de las criptógamas. Proporciona una resolución de un orden de magnitud alrededor del valor de referencia (100-1.000 KΩ). La caída de tensión es intermedia y luego lee con el microcontrolador utilizando sus puertos analógicos (A0 - A7)18. La tensión se calcula aplicando la siguiente fórmula.
VI = (ADCi x VCC) / 1023
Aquí, la ADCi es el valor del ADC (convertidor analógico a Digital) de canal i, VCC es la tensión de alimentación (3.3 V en este caso) y 1023 es la gama de la salida del ADC. La tensión resultante Vi entonces se utiliza en combinación con la ley de Ohm para calcular la resistencia (Ri Ω) y conductancia (G, S) de cada muestra de musgo.
RI = (VCC x RL) / Vi - RL
G = 1 / Ri
Aquí, el RL es el valor de la referencia de resistencia (330 KΩ en este caso). Software a bordo del microcontrolador incorpora todas estas ecuaciones, por lo que pueden registrar directamente los valores de resistencia y conductancia.
La Junta también recoge las mediciones de la temperatura y la humedad mediante sensores. Luego, cada punto de datos se escribe en un archivo de registro en una tarjeta microSD. Un microSD TransFlash breakout junta fue montado en cada tablero de BtM para este propósito. Por último, la tarjeta microSD se puede recoger manualmente después de la experiencia. Todos los puntos de datos pueden transferirse a un ordenador para su posterior análisis.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:620px;" width="620">
	<tbody>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:23px;width:216px;">BtMboard circuit (PCB)</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:167px;">1</td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:23px;">Arduino Pro Mini 328 3.3 V (APM)</td>
			<td style="width:119px;">Arduino</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>1</td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:23px;">FTDI Basic Breakout</td>
			<td style="width:119px;">SparkFun</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>1</td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:23px;">MiniUSB to USB cable adapter</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>1</td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:23px;">TLC274 operational amplifier</td>
			<td style="width:119px;">Texas Instruments</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>2</td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:23px;">2.54 mm breakout pin strip</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>1</td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:23px;">330 KOhm resistor</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>8</td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:23px;">330 Ohm resistor</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>2</td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:23px;">10 KOhm resistor</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>1</td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:23px;">2N3904 Transistor</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>2</td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:23px;">Bornier connector, 2x1 5.08 mm</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>9</td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:23px;">1.5 V AA battery</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>3</td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:23px;">3xAA battery holder with switch</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>1</td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:23px;">Sensirion SHT71</td>
			<td style="width:119px;">Sensirion</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>1</td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:23px;">DS3234 RTC Breakout (clock)</td>
			<td style="width:119px;">SparkFun</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>1</td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:23px;">CR1225 3 V Coin-cell battery</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>1</td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:23px;">MicroSD Transflash breakout</td>
			<td style="width:119px;">SparkFun</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>1</td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:23px;">Crocodile clip connector</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>16</td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:23px;">Weatherproof enclosure box</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>1</td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:23px;">12 AWG stranded cable spool</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>1</td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:23px;">Cutting pliers</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>1</td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:23px;">30 W soldering iron</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>1</td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:23px;">Solder wire spool</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>1</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Arduino IDE 1.0.6</td>
			<td style="width:119px;">Arduino</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>1</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Arduino library DS3234</td>
			<td style="width:119px;">Arduino</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>1</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Arduino library DS3234lib3</td>
			<td style="width:119px;">Arduino</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>1</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Arduino library Powersaver</td>
			<td style="width:119px;">Arduino</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>1</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Arduino library SdFat</td>
			<td style="width:119px;">Arduino</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>1</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Arduino library Sensirion</td>
			<td style="width:119px;">Arduino</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>1</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

btm, a low-cost open-source datalogger to estimate the water content of nonvascular cryptogams

Comunidades de criptógamas no vasculares, como los musgos o líquenes, son una parte importante de la biodiversidad, contribuyendo a la regulación del carbono y nitrógeno ciclos en muchos ecosistemas. Ser organismos poikilohídricos, ellos no activamente controlar su contenido en agua interno y necesitan un ambiente húmedo para activar su metabolismo. Por lo tanto, estudiar las relaciones de agua de criptógamas no vasculares es fundamental entender sus patrones de diversidad y sus funciones en los ecosistemas. Presentamos el datalogger de BtM, una plataforma de código abierto de bajo costo para el estudio del contenido en agua de criptógamas no vasculares. El datalogger está diseñado para medir la temperatura, la humedad y la conductancia de hasta ocho muestras simultáneamente. Le ofrecemos un diseño para una placa de circuito impreso (PCB), un protocolo detallado para montar los componentes y el código fuente necesario. Todo esto hace que el montaje de lo datalogger de BtM accesible a cualquier grupo de investigación, incluso para aquellos sin conocimientos especializados. Por lo tanto, el diseño presentado aquí tiene el potencial para ayudar a popularizar el uso de este tipo de dispositivo entre ecólogos y biólogos de campo.

Se analizaron los cambios en la conductancia en dos especies de musgos, Dicranum scoparium Hedw. y Homalothecium aureum (Spruce) H. Rob. (Figura 3), durante el proceso de calibración en condiciones de laboratorio. Tapetes de dos musgos se mantenido durante 24 h en gel de sílice y se colocaron en un sustrato artificial (es decir, guata) que conserva su estructura original (figura 2). Luego, las muestras fueron regadas 15 x a 20 x con un spray en intervalos de 1 minuto. Cada evento riego consistió en aprox. 0,1 mL de agua. En la especie, una alta correlación entre el agua agregada y la conductancia de la muestra (scoparium D. rS = 0,88, p < 0.001; Aureum de H. rs = 0.87, p < 0.001) fue observada. Hubo un gran aumento en la conductancia (de 0% a 25% menos) justo en el agua de la primera adición y las medidas alcanzaron su conductancia máxima en 4 mL para D. scoparium y 10 mL para H. aureum. Es importante destacar que la relación entre la cantidad de agua y la conductancia es logarítmica. Por lo tanto, los valores de conductancia deben transformarse para tener una relación lineal entre ambas variables y su relación debe ser modelada mediante regresión no lineal.
Hemos encontrado cierta variabilidad entre las muestras (ver los diferentes colores en las figuras 3a y 3b), aunque todas las muestras que pertenecen a la misma especie dibujaron una curva similar. La variación entre muestras puede atribuirse a diferencias en biomasa y la morfología de los parches. Muestras en el campo están muy probables que mostrar este tipo de variabilidad, por lo que se recomienda tomar varias medidas de cada tipo de comunidad. No es de extrañar la mayor variabilidad fue encontrada entre especies, ya que las especies difieren en varias características fundamentales (por ejemplo, la agregación de las esteras o morfología). Para controlar para intra - y la variabilidad entre las especies, se recomienda calibrar cada clip hasta alcanzar los valores de conductancia máxima y, luego, reescalar los resultados para cada clip para que los valores van de 0 a 100. Consideran que valores de conductancia absoluta dependen de la distancia entre clips y la conductancia basal de los tallos, así que los valores que proporcionan no son directamente comparables.
La cantidad de agua agregada en cada evento de riego del proceso de calibración es crucial y afectará fuertemente los resultados. Aquí, el objetivo era que varios eventos de riego en el rango de máxima precisión en el BtM. Presentamos un ejemplo de una curva de calibración cuando se añade demasiada agua en cada paso (figura 4). Si la muestra es overwatered en el primer evento riego, no puede apreciarse el aumento de la conductancia y la calibración serán inexacta. Esto puede llevar a sesgos en la gama donde criptógamas no vasculares están activos, que son las medidas más interesantes con el BtM.
También analizamos la curva de la desecación de las mismas dos especies (H. aureum y D. scoparium), para proporcionar un procedimiento de calibración alternativa. Tapetes de dos musgos fueron regadas durante la noche para asegurarse de que estaban completamente saturados. Entonces, una madre representante de cada malla fue extraída y colocada en un ambiente estable, controlado y la conductancia se registró continuamente. En cuanto a la medida de calibración, los valores de conductancia necesitan ser transformado para tener una relación lineal entre ambas variables y su relación debe ser modelada mediante regresión no lineal.
Figuras 5a y 5b muestran las curvas de desecación de H. aureum y la scoparium D. variabilidad entre las muestras de la misma especie. Intra e interespecies variabilidad encontrada eran bastante grandes y, como en el procedimiento de calibración, podrían atribuirse a diferencias en la morfología de cada tallo y biomasa. Para el control de ella, se recomienda realizar al menos tres mediciones por especie. Valores de conductancia absoluta no son directamente comparables en este procedimiento de calibración, como también dependen de la distancia entre clips y conductancia basal de los tallos.
Presentamos un ejemplo de datos de campo después de ocurrido un evento de lluvia entre 23-26 de junio de 2014. Se muestra la variación diaria en el porcentaje de humedad relativa (figura 6b) y conductancia (figura 6a) y precipitación (figura 6c) de una especie de musgo (Syntrichia ruralis (Hedw.) F. Weber y D. Mohr). Hubo una fuerte relación entre la conductancia de los musgos, los eventos de precipitación y la humedad relativa del aire. Durante el período analizado, hubo dos picos en la conductancia y la humedad como consecuencia de dos acontecimientos de la precipitación. El primero de ellos ocurrió justo antes de medianoche del 23 de junio y la segunda después del mediodía del 24 de junio. Aproximadamente 8 horas después del primer evento de lluvia, se observó una disminución en la humedad relativa del aire, seguido por un repentino descenso de la conductancia de musgo que va por debajo del 25%. El segundo evento de lluvia fue menor y, en consecuencia, produce un menor pico de conductancia. Después de este evento de lluvia, el musgo no seque inmediatamente pero se mantuvo hidratado mientras que la humedad fue superior al 75%.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58700/58700fig1.jpg"> Figura 1 : Esquema de montaje del datalogger BtM. El esquema incluye una imagen de la Junta de BtM y la colocación de cada componente en el tablero. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58700/58700fig1large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58700/58700fig2.jpg"> Figura 2 : La correcta colocación de los clips en un musgo (Homalothecium aureum). La imagen muestra cómo colocar los clips para mantener una distancia mínima entre los clips sin dañar las briofitas. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58700/58700fig2large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58700/58700fig3.jpg"> Figura 3 : La respuesta de conductancia de la adición de agua. Estos paneles muestran la respuesta de conductancia al agua además en (un) Dicranum scoparium y (b) H. aureum. Los colores indican las diferentes repeticiones. Los puntos de datos son el promedio de la conductancia registro-transformada en un intervalo entre 10 y 30 s después del evento riego. Las barras de error representan el desvío estándar de los datos en ese intervalo. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58700/58700fig3large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58700/58700fig4.jpg"> Figura 4 : Respuesta de conductancia registro-transformada a adición de agua en D. scoparium cuando la cantidad de agua es demasiado grande para permitir la calibración de. Las barras de error representan el desvío estándar de los datos en ese intervalo. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58700/58700fig4large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58700/58700fig5.jpg"> Figura 5 : Curvas desecación. Estos paneles muestran las curvas de desecación de (un) D. scoparium y (b) H. aureum. Los puntos de datos son el promedio de la conductancia registro-transformada medido cada show 30 s. negro puntos la media de las tres repeticiones y las barras de error representan el desvío estándar de los datos en ese intervalo. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58700/58700fig5large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58700/58700fig6.jpg"> Figura 6 : Variación diaria en conductancia (Syntrichia ruralis), precipitación y humedad relativa de un musgo. Las medidas fueron tomadas en las comunidades del suelo de Cantoblanco, Campus de la Universidad Autónoma de Madrid, España. Se midieron la conductancia y humedad relativa con el prototipo de BtM, mientras que los datos de precipitación provienen de una estación a pocos metros de la ubicación de la medición. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58700/58700fig6large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a>
<table fo:keep-together.within-page="1"><tbody>
<tr>
<td>Fecha y hora</td>
			<td>Temp(C)</td>
			<td>RH(%)</td>
			<td>Conductance(KMho)</td>
		</tr>
<tr>
<td>03/11/18 12:00</td>
			<td>26.6</td>
			<td>66.6</td>
			<td>139.53</td>
		</tr>
<tr>
<td>03/11/18 12:00</td>
			<td>26.6</td>
			<td>66.4</td>
			<td>167.92</td>
		</tr>
<tr>
<td>03/11/18 12:00</td>
			<td>26.8</td>
			<td>66.4</td>
			<td>199.14</td>
		</tr>
<tr>
<td>03/11/18 12:00</td>
			<td>26.9</td>
			<td>66.4</td>
			<td>212.75</td>
		</tr>
<tr>
<td>03/11/18 12:00</td>
			<td>26.6</td>
			<td>66.6</td>
			<td>217.15</td>
		</tr>
<tr>
<td>03/11/18 12:01</td>
			<td>26.9</td>
			<td>66.7</td>
			<td>218.93</td>
		</tr>
<tr>
<td>03/11/18 12:01</td>
			<td>27</td>
			<td>66.8</td>
			<td>139.53</td>
		</tr>
<tr>
<td>03/11/18 12:01</td>
			<td>27.1</td>
			<td>66.9</td>
			<td>164.28</td>
		</tr>
<tr>
<td>03/11/18 12:01</td>
			<td>27.1</td>
			<td>67,3</td>
			<td>194.21</td>
		</tr>
<tr>
<td>03/11/18 12:01</td>
			<td>27.3</td>
			<td>67,3</td>
			<td>209.28</td>
		</tr>
</tbody></table>Tabla 1: Ejemplo de la salida de BtM.

Watch this Scientific Journal Video about BtM, a Low-cost Open-source Datalogger to Estimate the Water Content of Nonvascular Cryptogams at JoVE.com

BtM, a Low-cost Open-source Datalogger to Estimate the Water Content of Nonvascular Cryptogams

BtM, un Datalogger de código abierto de bajo costo para estimar el contenido de agua de criptógamas no vasculares

Presentamos un método simple y rentable para construir un registrador de datos de código abierto que mide la conductancia de criptógamas no vasculares junto con la temperatura ambiental y humedad. Describimos el diseño del hardware del datalogger y proporcionar instrucciones de montaje paso a paso, la lista de software de registro requiere de código abierto, el código para ejecutar el datalogger y un protocolo de calibración.

Communities of nonvascular cryptogams, such as mosses or lichens, are an important part of the Earth's biodiversity, contributing to the regulation of the ...

Las criptogamas no vasculares son cruciales para varias funciones del ecosistema. Por ejemplo, son responsables de casi el 50% del nitrógeno fijo biológicamente. Hemos diseñado un registrador de datos para abordar preguntas en el campo de la ecología criptogámica.Los métodos están midiendo in situ el período en que estos organismos permanecen hidratados, relacionando la actividad del bryophyte con las condiciones ambientales. La principal ventaja de esta técnica es que es un registrador de datos de bajo costo, de código abierto y fácil de montar, que se puede construir sin conocimientos técnicos. El método se puede aplicar a una amplia gama de ecosistemas y organismos modelo, desde bioescríticas en tierras secas hasta turberas en regiones boreales.Prepare un soldador y un carrete de alambre. Espere a que el soldador se caliente y humedezca la esponja de limpieza. Corte las tiras de cabezal de pasador a la longitud deseada para el sensor de temperatura y humedad, el microcontrolador y los módulos de ruptura de reloj y microSD RTC.Para soldar las tiras de cabezal de pasador en los zócalos, precaliente la unión deseada con la punta del soldador. A continuación, aplique una pequeña cantidad de material del alambre de soldadura, suficiente para llenar la unión. Por último, retire el soldador y espere a que la unión se enfríe.Con la misma técnica, comience a ensamblar los componentes en la placa de circuito impreso. Primero, soldar las resistencias. A continuación, suelde los zócalos para los amplificadores operacionales, el sensor SHT7x y los módulos de ruptura de reloj y microSD RTC.A continuación, soldar los dos transistores. La placa también necesita ser soldada ahora, usando cabezales de pasador. Por último, suelde los conectores a la placa.Ahora, suelde el sensor de humedad-temperatura SHT7x en un cabezal de pasador o un cable de extensión para reforzar los cables. Prepare un multímetro en el modo de prueba de continuidad o prueba de conductividad. Utilice el multímetro para verificar que no hay cortocircuitos entre ninguno de los pines o conexiones.Compruebe dos veces los terminales positivos y negativos de la fuente de alimentación. Además, verifique que cada junta de soldadura cree una conexión estable entre los pines del componente y las pistas de cobre del circuito. Para conectar los terminales de la batería y los clips de cable a la placa, utilice cualquier herramienta de corte para quitar aproximadamente cuatro milímetros de cada extremo del cable, exponiendo el núcleo conductor.A continuación, introduzca cada cable en el terminal adecuado y apriete el tornillo con el destornillador. Asegurar y comprobar la polaridad correcta de los cables, especialmente los de la fuente de alimentación. Pruebe la resistencia de la conexión tirando ligeramente de los cables, verificando que todo esté firmemente conectado.Para reducir aún más el consumo de energía, retire el LED de potencia de la placa del microcontrolador desoldando o cortando el diodo LED de la placa. Por último, monte la placa BtM en un gabinete resistente a la intemperie para mantener la humedad lejos de la electrónica. Monte el sensor de humedad-temperatura fuera de la caja, dejándolo conectado a la placa BtM.Enrute los ocho pares de clips de cocodrilo necesarios para las mediciones de conductividad al exterior del recinto resistente a la intemperie. Por último, recorta cada hebra de musgo con los clips de cocodrilo. Para asegurarse de que las muestras estén secas, realice la calibración al mediodía, en un día con baja humedad del aire y precedido por al menos uno, y preferiblemente dos días secos.Seleccione una comunidad de musgo o líquen que esté sana y bien estructurada. Conecte el registrador de datos al musgo o líquen colocando los clips de cocodrilo en una posición central de las comunidades en los casos de bryophytes, líquenes de fruticeza y líquenes de folios. Para líquenes fruticos, adjunte los clips en el tallo.Para musgos, adjunte los clips directamente en el vástago de un individuo. En el caso de los líquenes de foliose, coloque los clips en el borde del tallo. Mantenga una distancia mínima de aproximadamente cinco milímetros entre los electrodos.Asegúrese de que los clips no se desmontan fácilmente antes de iniciar las mediciones. Inicie las mediciones activando el registrador de datos y deje la placa BtM funcionando durante aproximadamente tres minutos para estabilizar los valores registrados. Realice una prueba de precalibración para estimar la cantidad de agua necesaria en cada evento de riego.Conecte los clips a la muestra. Luego, agregue agua hasta que la conductividad alcance un valor que no aumente con la adición de más agua. Este es el valor máximo de conductividad de esa muestra y se utilizará para establecer los pasos de riego de la calibración.Espere hasta que las medidas de conductividad vuelvan a los valores iniciales. Utilice un spray pequeño para humedecer las muestras con una cantidad de agua equivalente a 1/10 de la cantidad predeterminada de agua necesaria para lograr la máxima conductancia en la muestra. Espere hasta que el musgo o líquen absorba completamente el agua y las mediciones de conductividad sean estables antes de regar de nuevo.Repita hasta que la conductividad alcance el valor máximo y el musgo o líquen esté completamente hidratado. Cada prueba de calibración debe tardar alrededor de 15 minutos, dependiendo del intervalo entre los riegos, que debe ser de uno a dos minutos. Después de finalizar la calibración, tome la tarjeta microSD de la placa BtM y copie el archivo de datos en un ordenador.Aquí se muestra una figura que representa la evolución de las mediciones de conductividad durante la fase de calibración. Las curvas de desicación de Homalothecium aureum y Dicranum scoparium revelan variabilidad entre las muestras de la misma especie. La variabilidad intra e interespecie encontrada era bastante grande y se puede atribuir a diferencias en biomasa y morfología de cada tallo.Debido a su facilidad de montaje, este dispositivo supera las limitaciones técnicas de diseño y construcción de un registrador de datos, permitiendo el establecimiento de redes de monitoreo a medio y largo plazo. Esta técnica allana el camino para que los investigadores en biogeografía y ecofisiología exploren cuándo, cómo y por qué las criptogamas vasculares conocidas, como líquenes o musgos, están creciendo en diferentes regiones y a través de gradientes ambientales. Además, esta técnica puede ayudar a entender los impulsores del éxito de una especie o individuos dentro de comunidades ecológicas o establecer lo que determina la prestación de servicios ecosistémicos por estos organismos clave.

Research

JoVE Journal

Environment

Automated Gel Size Selection to Improve the Quality of Next-generation Sequencing Libraries Prepared from Environmental Water Samples

Automatizado Gel Tamaño Selección para mejorar la calidad de las bibliotecas de secuenciación de próxima generación Preparado a partir de muestras de agua del medio ambiente

Next-generation sequencing of environmental samples can be challenging because of the variable DNA quantity and quality in these samples. High quality DNA ...

Investigación

Medio ambiente

Pretreatment of Lignocellulosic Biomass with Low-cost Ionic Liquids

El pretratamiento de la biomasa lignocelulósica con bajo costo líquidos iónicos

A number of ionic liquids (ILs) with economically attractive production costs have recently received growing interest as media for the delignification of ...

Controlled-release of Chlorine Dioxide in a Perforated Packaging System to Extend the Storage Life and Improve the Safety of Grape Tomatoes

La liberación controlada de dióxido de cloro en un sistema de envasado perforado para extender la vida de almacenamiento y mejorar la seguridad de los tomates de la uva

A controlled-release chlorine dioxide (ClO2) pouch was developed by sealing a slurry form of ClO2 into semipermeable polymer film; the release properties ...

A Simple Planting Technique for Re-establishing Trees Where Frequent Inundation Occurs

Una sencilla técnica de plantación para restablecer los árboles donde se produce la inundación frecuente

Many of the Everglades tree islands have lost elevation over the past century and most of their trees have died such that they are now covered with ...

The Calibration and Use of Capacitance Sensors to Monitor Stem Water Content in Trees

La calibración y uso de sensores de capacitancia para monitorear el contenido de agua del tallo en árboles

Water transport and storage through the soil-plant-atmosphere continuum is critical to the terrestrial water cycle, and has become a major research focus ...

Measuring the Flight Ability of the Ambrosia Beetle, Platypus Quercivorus (Murayama), Using a Low-Cost, Small, and Easily Constructed Flight Mill

Measuring the Flight Ability of the Ambrosia Beetle, Platypus Quercivorus Murayama, Using a Low-Cost, Small, and Easily Constructed Flight Mill

Medición de la capacidad de vuelo del escarabajo de ambrosía, Platypus Quercivorus (Murayama), con un bajo costo, pequeño y vuelo fácilmente construido molino

The ambrosia beetle, Platypus quercivorus (Murayama), is the vector of a fungal pathogen that causes mass mortality of Fagaceae trees (Japanese oak wilt). ...

A Flexible Low Cost Hydroponic System for Assessing Plant Responses to Small Molecules in Sterile Conditions

Sistema hidropónico de un Flexible bajo costo para evaluar las respuestas de la planta a moléculas pequeñas en condiciones estériles

A wide range of studies in plant biology are performed using hydroponic cultures. In this work, an in vitro hydroponic growth system designed for ...

Construction of a Compact Low-Cost Radiation Shield for Air-Temperature Sensors in Ecological Field Studies

Construcción de un escudo de radiación compacto de bajo costo para sensores de temperatura del aire en estudios de campo ecológico

Low cost temperature sensors are increasingly used by ecologists to assess climatic variation and change on ecologically relevant scales. Although ...

Construction of a Low-cost Mobile Incubator for Field and Laboratory Use

Construcción de una incubadora móvil de bajo costo para campo y laboratorio

Incubators are essential for a range of culture-based microbial methods, such as membrane filtration followed by cultivation for assessing drinking water ...

Measuring the Shape and Size of Activated Sludge Particles Immobilized in Agar with an Open Source Software Pipeline

Medición de la forma y el tamaño de las partículas de lodo activado inmovilizado en Agar con una tubería de Software de código abierto

Experimental bioreactors, such as those treating wastewater, contain particles whose size and shape are important parameters. For example, the size and ...