Las luces azules llenan la sala. Un leve olor a sal emana por todo el espacio mientras cables y tubos suspendidos de brazos robóticos se mueven por raíles hechos a medida sobre cuatro hileras de tanques llenos de agua de mar y fragmentos de corales en peligro crítico de extinción.
En el Laboratorio Experimental de Arrecifes, científicos del Laboratorio Oceanográfico y Meteorológico del Atlántico(AOML) de la NOAA y del Instituto Cooperativo de Estudios Marinos y Atmosféricos(CIMAS) investigan cómo afectan los efectos del cambio climático a las especies coralinas fundamentales para la formación de arrecifes utilizando un conjunto de brazos robóticos de código abierto diseñados y construidos en el AOML.
El sistema STAR en el Laboratorio Experimental de Arrecifes del Programa Coralino del AOML
El "Sistema STAR", o Robot de Aplicación de Tratamientos Secuenciales, fue creado por Ian Enochs, Nash Soderberg y Ana Palacio, del Programa Coral, para facilitar y agilizar la investigación sobre los efectos que los factores estresantes tendrán en los corales a una escala sin precedentes.
Se sabe que la hipoxia, el aumento de la temperatura de la superficie del mar, la acidificación de los océanos, los niveles excesivos de nutrientes y enfermedades como la enfermedad de pérdida de tejidos de coral pétreo (SCTLD) devastan los arrecifes de coral, pero los científicos tratan ahora de entender si la combinación de estos factores de estrés agrava o mitiga sus efectos sobre las especies coralinas.
"Tenemos que empezar a tomarnos esto en serio y utilizar la mejor tecnología punta para abordar estos problemas. Estos factores de estrés afectan a los ecosistemas y a millones de individuos a lo largo de cientos de kilómetros, por lo que nuestra respuesta debe ser la adecuada", afirma el doctor Ian Enochs, investigador principal del Programa Coral del AOML.
Actualmente hay tres robots del sistema STAR en funcionamiento - ARMand, ARManda, y ahora Michael StudivARM, en honor al científico asociado de CIMAS Michael Studivan, Ph.D. - cada uno de los cuales fue construido completamente desde cero en AOML utilizando diseños de código abierto.
Diseño asistido por ordenador (CAD) de código abierto del sistema STAR
Con dos tipos de bombas y tres puntas inyectoras en el extremo de cada brazo, los científicos pueden inyectar dosis específicas de nutrientes, enfermedades y otras variables en cada tanque para manipular las condiciones mientras los robots funcionan con piloto automático durante meses. Los robots se desplazan de un tanque a otro siguiendo una pista construida a medida y basada en un programa que Enochs y Soderberg crearon utilizando una combinación de Python, R y LabView para indicar a los robots qué poner en cada tanque y cuándo, cuánto dosificar y durante cuánto tiempo.
Implantado por primera vez en agosto de 2023, el sistema STAR se ha utilizado con éxito en un experimento dirigido por la Dra. Ana Palacio, científica adjunta del CIMAS, para investigar los efectos combinados del calentamiento, el alto nivel de nutrientes y la transmisión de la enfermedad de pérdida de tejido del coral pétreo en el coral Orbicella faveolata (coral estrella de montaña), especie en peligro crítico de extinción.
El sistema STAR en el Laboratorio Experimental de Arrecifes.
"Aunque los arrecifes de coral se enfrentan a una miríada de amenazas, la investigación de los efectos combinados de múltiples factores de estrés se ha visto limitada, en parte debido a la escalada de los retos logísticos con el aumento de la complejidad de los tratamientos", dice Palacio. "El sistema STAR ha mejorado nuestra capacidad para investigar simultáneamente las influencias de múltiples factores de estrés, manteniendo al mismo tiempo una alta precisión e independencia de los tratamientos".
Al final, el estudio descubrió una mayor probabilidad de transmisión de enfermedades y mortalidad entre los fragmentos de coral expuestos a temperaturas más bajas (28 grados Celsius, 82,4 grados Fahrenheit) en comparación con los expuestos a temperaturas más altas (31 grados Celsius, 87,4 grados Fahrenheit), con escasos efectos de la dosificación de nutrientes. Con la investigación en curso, el sistema STAR ha abierto posibilidades para avanzar en la investigación, permitiendo a los científicos completar otras tareas sin dejar de manipular agudamente las condiciones en los tanques durante los experimentos durante largos periodos de tiempo.
Aunque los brazos robóticos se diseñaron para investigar los efectos combinados de los nutrientes, el calentamiento y las enfermedades en los corales constructores de arrecifes, son altamente personalizables y pueden utilizarse para experimentos con una amplia gama de tratamientos y especies marinas. Con el manual de código abierto publicado a principios de este mes, otras personas pueden construir el mismo sistema para sus propias investigaciones y hacer avanzar una ciencia muy necesaria utilizando una tecnología puntera y rentable.
En el Laboratorio Experimental de Arrecifes (ERL), los científicos del AOML ya tienen planes para ampliar el uso del sistema STAR en futuros experimentos y a mayor escala. Con actualizaciones que incluyen cámaras para observar los tanques y los cambios en los corales a lo largo del tiempo, junto con proyectos recién financiados, el equipo tiene más esperanzas que nunca de identificar los umbrales que los corales pueden soportar ante factores de estrés específicos, e incluso mejorar su capacidad de recuperación ante esas condiciones que se esperan del futuro.