Usando smartphones para monitorear polinizadores

La polinización es fundamental para muchas plantas, incluidas las que comemos. Los Polinizadores, como las abejas y las mariposas, ayudan a las plantas a reproducirse al transferir polen de una flor a otra. Este proceso es clave para producir frutos, semillas y nuevas plantas. Sin embargo, necesitamos estudiar cómo interactúan estos polinizadores con las plantas y cómo los cambios en el ambiente y el comportamiento podrían afectar estas interacciones con el tiempo.

Monitorear estas interacciones entre plantas y polinizadores es vital. Muchas especies de polinizadores son difíciles de identificar solo a simple vista. Como resultado, los investigadores a menudo atrapan insectos que visitan flores y luego los examinan más tarde bajo un microscopio o los identifican usando métodos genéticos, como la codificación de ADN. Aunque estos métodos son precisos, llevan tiempo, pueden ser costosos y requieren conocimientos especializados.

Además, estos métodos pueden dañar las poblaciones de insectos, ya que muchos insectos deben ser muertos para el muestreo. Con el auge de las cámaras y la inteligencia artificial (IA), los científicos están buscando formas menos dañinas de estudiar a los polinizadores.

#El Cambio a Monitoreo Automatizado de Polinizadores

Estudios recientes sugieren que podemos automatizar la detección e Identificación de polinizadores que visitan flores. Los sistemas automatizados suelen involucrar cámaras que capturan imágenes de insectos visitando flores y algoritmos de aprendizaje automático que identifican los insectos según sus características. Sin embargo, no todos los insectos pueden ser identificados solo mirando una foto. Algunos detalles importantes pueden estar ocultos o ser visibles solo bajo un microscopio. Esto significa que necesitamos imágenes de alta calidad para ayudar con la identificación.

Hay varias características cruciales que se necesitan para las cámaras utilizadas en esta investigación. La cámara debe poder tomar fotos nítidas de insectos rápidos en diferentes condiciones de iluminación y sobre fondos de flores ocupados. También debe ser lo suficientemente resistente para funcionar en condiciones climáticas extremas y poder operar durante muchas horas sin necesidad de recarga. Además, las cámaras no deben molestar a los polinizadores, deben ser fáciles de usar y tener un precio asequible para los investigadores con presupuestos limitados. Finalmente, las cámaras deben producir imágenes que no ocupen demasiado espacio.

#Tecnologías Actuales para el Monitoreo de Polinizadores

Los desarrollos en sistemas de cámaras para estudiar polinizadores están en curso. Se están examinando varias tecnologías, incluidas cámaras digitales, trampas de cámara y microcomputadoras programables. Aunque algunos de estos sistemas funcionan bien, pueden ser costosos y requieren conocimientos técnicos para configurarlos y gestionarlos.

Algunos investigadores han comenzado a explorar el uso de Smartphones para monitorear polinizadores. Los smartphones tienen muchas ventajas: son relativamente económicos, fáciles de usar y ampliamente disponibles. Las personas pueden configurarlos sin conocimientos técnicos previos y pueden complementarlos con accesorios como bancos de energía y trípodes. Además, los smartphones vienen con sensores incorporados que pueden registrar detalles ambientales como la temperatura y los niveles de luz, lo que añade más valor a los estudios que se están llevando a cabo.

A pesar del potencial de usar smartphones, pocos estudios se han centrado en este enfoque. Un estudio intentó usar tecnología de smartphone y encontró que capturar imágenes claras de polinizadores era un reto. Muchas de sus fotos no tenían insectos porque la configuración no era efectiva.

Otro estudio usó un modelo específico de smartphone para capturar videos de abejas melíferas visitando flores y reportó éxito al centrarse en esta única especie de planta. Sin embargo, se necesita más investigación para ver si los smartphones pueden ayudar a monitorear un rango más amplio de insectos y plantas.

#Evaluando las Capacidades del Smartphone para la Investigación de Polinizadores

Este artículo buscó explorar qué tan efectivos son los smartphones para capturar automáticamente imágenes de insectos que visitan flores. Primero, describimos cómo configuramos nuestras observaciones y seleccionamos imágenes para identificación. Luego, analizamos qué tan bien podían los expertos identificar los insectos según las imágenes recolectadas, observando los diferentes niveles de identificación taxonómica, como orden, familia, género y especie.

Nuestra investigación tuvo lugar en áreas verdes urbanas en Leipzig y Halle. Seleccionamos varias plantas con flores para monitorear. Las flores fueron elegidas según su frecuencia de visita, con nuestro objetivo de capturar imágenes de los insectos visitantes. En total, estudiamos 33 especies diferentes de plantas durante varios meses.

#Configuración del Smartphone para el Monitoreo

Montamos un smartphone sobre una flor para monitorear polinizadores. El teléfono tomaría imágenes en timelapse cada segundo durante aproximadamente una hora. Después de cada sesión, movíamos el teléfono a una flor diferente. La mayoría de nuestras observaciones ocurrieron durante días soleados para asegurar una buena iluminación.

Para la configuración del smartphone, aseguramos el dispositivo a un trípode y lo conectamos a un banco de energía para uso continuo. Usamos una app para capturar imágenes en timelapse, enfocándonos en obtener imágenes claras mientras minimizábamos las distracciones de fondo. Cada sesión de timelapse produjo una carpeta específicamente nombrada para cada especie de planta que monitoreamos.

Configuramos la cámara para enfocarse en la flor elegida y desactivamos la función de enfoque automático para evitar que el fondo se enfocara sin querer. Para mantener las flores estables en condiciones de viento, las aseguramos con palos.

#Identificando Insectos a partir de Imágenes de Smartphone

Después de recolectar imágenes, examinamos cuidadosamente cada una para comprobar la presencia de insectos. Si se veía un insecto, lo resaltamos e identificamos al menos hasta el nivel de orden. Utilizamos herramientas de software específicas que son gratuitas y sencillas para analizar las imágenes y registrar nuestros hallazgos.

Luego convertimos nuestros datos en hojas de cálculo para permitir un análisis detallado. Expertos con conocimientos en entomología revisaron las imágenes, identificando los insectos en los dos órdenes principales de interés: Hymenoptera (abejas y avispas) y Diptera (moscas).

Durante nuestra investigación, recolectamos una cantidad masiva de imágenes, de las cuales una pequeña porción contenía insectos. Nuestros hallazgos mostraron que podíamos identificar insectos al nivel de orden de manera consistente. En el caso de Hymenoptera, muchos a menudo podían ser identificados hasta el nivel de género, mientras que identificar moscas resultó ser más desafiante.

#Resultados del Estudio

Anotamos muchas carpetas con imágenes tomadas de las flores, y un número significativo de imágenes contenía insectos. La mayoría de los insectos que encontramos pertenecían al orden Hymenoptera, que incluye a los polinizadores que típicamente estudiamos. Sin embargo, ocasionalmente encontramos moscas y otros grupos.

Alrededor del 60% de las imágenes mostraron Hymenoptera, mientras que una proporción menor involucró a Diptera. Nos enfrentamos a algunas dificultades para identificar especies específicas, particularmente debido a características ocultas o imágenes que eran demasiado borrosas para proporcionar indicaciones claras de qué especie estaba presente.

Por ejemplo, un gran número de las imágenes que mostraban Hymenoptera pudieron ser identificadas hasta el nivel de familia. Muchas no pudieron ser identificadas más allá de eso debido a varias razones, como estar desenfocadas, ser demasiado pequeñas para ver, u ocultas por estructuras de flores u otras plantas.

A pesar de esto, algunas especies dentro del orden Hymenoptera pudieron ser identificadas con mejor claridad, gracias a características distintas, incluso cuando se veían en fotos. El mismo desafío se aplicó al grupo Diptera. Sin embargo, un mayor porcentaje de las imágenes de Diptera permanecieron sin identificar debido a la falta de características visibles de las alas, haciendo difícil la identificación hasta nivel de familia o género.

#Desafíos Enfrentados Durante la Identificación

Varios factores complicaron nuestra capacidad para identificar insectos, especialmente en el caso de especies más pequeñas. Muchas características necesarias para una identificación precisa estaban ocultas o no visibles debido a la calidad de la imagen. Por ejemplo, distinguir entre diferentes especies de sírfidos requiere vistas claras de las estructuras de las alas, que a menudo faltaban.

La mayoría de las imágenes capturadas no contenían insectos, ya que la configuración se basaba en fotografía en timelapse, lo que llevó a un gran volumen de fotos sin polinizadores presentes. Esto no es inusual en estudios similares, pero resalta la necesidad de un mejor sistema de activación para capturar los momentos correctos.

Imágenes sucias u ocultas dificultaban la identificación, ya sea porque los insectos eran demasiado pequeños, estaban mal posicionados o simplemente estaban desenfocados. Para muchos de estos casos, incluso sistemas de cámaras más avanzados podrían no haber mejorado la identificación, ya que aún enfrentarían los mismos desafíos de capturar insectos pequeños y rápidos.

#Lecciones Aprendidas y Pasos Futuros

A través de esta investigación, aprendimos sobre varios factores clave que afectan el uso de smartphones para monitorear polinizadores. Primero, descubrimos que las baterías se mantenían confiables durante largas sesiones en el campo. Sin embargo, ocasionalmente enfrentamos problemas cuando los smartphones se sobrecalentaban con calor extremo, y la humedad podía afectar la carga.

Usar una resolución de cámara fija resultó beneficioso, ya que resoluciones más altas creaban más datos de los necesarios sin mejorar la identificación de insectos. Encontrar el equilibrio correcto en la calidad de imagen y el tamaño de archivo es esencial para futuros estudios.

Una mejora clave necesaria es una app que pueda definir áreas específicas de interés para enfocar la cámara. Esto permitiría una mejor detección de insectos y ayudaría a minimizar el ruido de fondo en las imágenes.

También descubrimos que el tipo de lente del smartphone importa. Los teléfonos con mejores capacidades de zoom óptico pueden ayudar a capturar detalles claros sin necesidad de estar demasiado cerca de las flores, lo que puede ahuyentar a los insectos.

Finalmente, el alto número de imágenes vacías mostró la importancia de refinar nuestros métodos. Necesitamos considerar usar tecnología de IA avanzada para una mejor recolección de datos, mientras somos conscientes de sus sesgos hacia ciertas especies.

En general, los smartphones son una herramienta prometedora para monitorear polinizadores, pero aún quedan varios desafíos y áreas de mejora. Al optimizar su uso y mejorar la tecnología, podemos entender mejor a estos contribuyentes vitales de nuestros ecosistemas.