Trabajo de Campo a lo Barato: Uso de Tecnología de Productos de Consumo Para un Investigador al Inicio de su Carrera de Investigación

Contribución de CARLOS A. DE LA ROSA

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Gusto por champaña con presupuesto de cerveza

Recientemente equipada con una unidad de cámara y GPS VACAMS, la vaca No. 1691 se dirige al bosque con su becerro. ©Carlos A. de la Rosa

Recientemente equipada con una unidad de cámara y GPS VACAMS, la vaca No. 1691 se dirige al bosque con su becerro. ©Carlos A. de la Rosa

Hay un frustrante toma-y-dame en el campo de la investigación biológica: motivados por la curiosidad y la imaginación, a menudo nos encontramos definidos por limitaciones. Algunas de estas, como nuestros sentidos, son condiciones humanas fundamentales. El espectro de luz detectable por los ojos humanos, por ejemplo, significa que nunca podremos ver a una flor de la misma forma en que la ve una abeja. Otras limitaciones, como financiamiento y tiempo, representan las realidades de los sistemas sociales y económicos de hoy día.

Los investigadores al comienzo de sus carreras (Early Career Researchers, o ECRs en sus siglas en inglés) que se embarcan en nuevos proyectos y se involucran con sistemas nuevos de investigación deben ser especialmente creativos para poder superar las probabilidades. Una generosa beca puede ser transformativa, pero un ECR con poca experiencia está en desventaja cuando compite con investigadores ya endurecidos por la batalla, quienes tienen años de experiencia escribiendo propuestas de financiamiento. Por otra parte, las pequeñas becas en el rango de $2.000 a $5.000 son comparativamente fáciles de encontrar. ¿Cómo puede un ECR aprovechar al máximo estas pequeñas e intermitentes fuentes de financiamiento?

En el segundo año del trabajo de campo de mi doctorado me enfrenté con este enigma.

Superhéroes y supervillanos del bosque caducifolio tropical

En el verano de 2015 estaba trabajando en el bosque tropical caducifolio que se encuentra al este del Pueblo de Álamos, México. Siguiendo una visita corta el año anterior con mis asesores Patty Gowaty y Steve Hubbell, me quedé fascinado por el bosque y por la gente que vivía en él. Como muchos otros ECRs, yo tenía mucha curiosidad, pero pocos recursos.

El bosque tropical caducifolio de Álamos, Sonora, México. ©Carlos A. de la Rosa

El bosque tropical caducifolio de Álamos, Sonora, México. ©Carlos A. de la Rosa

Los bosques de las laderas de la Sierra Madre son una mezcla desenfrenada y poco sutil de dos ecosistemas aparentemente incongruentes, el Desierto de Sonora y el Neotrópico. La vegetación es bimodal, prácticamente desnuda de hojas durante el árido invierno, pero vívidamente verde y lujuriosa durante la temporada de los monzones de verano. La flora y la fauna están incómodamente combinadas, como la versión ecológica de una película crossover de superhéroes: cactus de Stenocereus tocan hombros con enormes árboles de ceiba, boas constrictoras cruzan camino con víboras de cascabel, zopilotes circulan en las corrientes termales por encima de escandalosas bandadas de guacamayas militares.

Al igual que en mucho de Latinoamérica, la cría de ganado en las laderas de la Sierra Madre de México es cultural y financieramente una forma de vida. En muchas áreas tropicales, los pastizales para la cría de ganado son creados por medio de la deforestación y de la plantación de especies de pasto. Esta práctica ha hecho que la ganadería sea uno de los peores supervillanos del medioambiente para muchas organizaciones de conservación. Sin embargo, en la región de Álamos, la deforestación masiva para la creación de pastizales para la ganadería es ilegal y, como resultado, los ranchos ganaderos por lo general consisten de una mezcla de parches de bosque seco tropical primario y secundario y pequeñas extensiones de pastos manejados. El ganado escoge cuidadosamente su camino a través de un diverso ecosistema de bosque, alimentándose de una amplia variedad de plantas anuales y perennes.

La dieta del ganado en el bosque seco tropical es sorpresivamente diversa. ©Carlos A. de la Rosa

La dieta del ganado en el bosque seco tropical es sorpresivamente diversa. ©Carlos A. de la Rosa

Pasé seis meses el verano pasado identificando árboles, arbustos, lianas y cactus, midiendo miles de tallos en un juego de parcelas de 5 metros por 5 metros, apareadas y divididas por cercas que separaron a ranchos ganaderos activos y zonas protegidas que no habían sido usadas para ganado por años. Al controlar por factores como edad del bosque, pendiente y aspecto, yo esperé poder aislar los efectos del ganado en la diversidad de especies y su distribución en el bosque.

Tal y como lo esperaba, ciertas especies fueron menos abundantes en las áreas con ganado mientras que otras fueron más comunes. Sin embargo, el por qué todavía era un misterio. ¿Sería porque el pisoteo del ganado compactaba el suelo, o por el nitrógeno adicional proveniente de sus heces, o por el trauma físico del forrajeo del ganado? ¿Cuál efecto, si alguno de ellos, tenía el forrajeo del ganado sobre la mortalidad de los árboles? Y, enfrentados con un diverso paisaje para forrajear, ¿cómo escogían las vacas cuales plantas leñosas iban a comer?

Una perspectiva nueva

Desconfiadas de los humanos, las vacas fueron difíciles de observar en el bosque. ©Carlos A. de la Rosa

Desconfiadas de los humanos, las vacas fueron difíciles de observar en el bosque. ©Carlos A. de la Rosa

Muchas personas, en algún momento de sus vidas, han soñado con poder ver al mundo a través de los ojos de algún animal, ya sea volando alto sobre el Gran Cañón con los ojos de un halcón de cola roja, o mirando las olas del Mar Pacifico con la vista de un delfín mular. Quizás menos personas se han preguntado cómo es un día típico en la vida de una vaca visto a través de sus ojos, pero esto fue precisamente lo que yo quise hacer. Debido a que mis animales de estudio eran muy sospechosos de los seres humanos, desapareciendo entre los árboles por senderos oscuros como los elefantes de los bosques de Gabón, instalarles encima cámaras me pareció la mejor manera de estudiar su dieta.

Con lentes apuntando a la mandíbula inferior apenas unos centímetros de las plantas que estaban comiendo, las cámaras montadas en las vacas fueron una opción extraña pero muy natural para mi estudio. Me dio mucha alegría descubrir que los investigadores ya habían pavimentado el camino tecnológico para esta solución. Los “Crittercams” (cámaras de animales) de la National Geographic han provisto información para un amplio rango de estudios de alimentación y comportamiento desde mediados de los años 80. Más recientemente, la compañía Lotek Wireless desarrolló un sistema de cámara y collar para vida silvestre que funciona con varios modelos de sistemas de rastreo de animales. Su modularidad, el control de calidad, y el servicio al cliente para un producto hecho para un uso específico como los collares cámara de Lotek, hacen de ellos una herramienta de investigación muy atractiva para estudiar a la vida silvestre. Desafortunadamente, estas características tienen un precio y están financieramente fuera del alcance de muchos ECRs como yo. Para el estudio que yo había diseñado necesitaba más datos (y por ende más unidades) que las que podía comprar con mis becas y estipendios.

Entonces consideré otra opción: construir un sistema de recolección de datos por mi mismo comenzando con el procesador, de la misma forma que Beringer, Millspaugh, Sartwell y Woeck hicieron en forma ambiciosa en su estudio del 2004 sobre los comportamientos de alimentación de venados de cola blanca cautivos, publicado en el Wildlife Society Bulletin. Esta estrategia puede ser bastante económica. Un sistema de cámara y sensor de movimiento, de fabricación casera, basado en la computadora Raspberry Pi, por ejemplo, puede costar entre $100 y $200 (dólares americanos). El sistema de lapso de tiempo, montado sobre un animal como el que yo necesitaba, presentó una curva de aprendizaje de enormes proporciones y me preocupó que podría malgastar mucho tiempo en el período de prueba y error en la recolección de datos.

VACAMS: adaptación de tecnología de productos de consumo

Unidades de VACAMS. Un programador de lapso de tiempo de Cam-Do, con scripts personalizados, automatizan las funciones de la cámara GoPro HERO3 Black. Los componentes internos están instalados en una caja impermeable. ©Carlos A. de la Rosa

Unidades de VACAMS. Un programador de lapso de tiempo de Cam-Do, con scripts personalizados, automatizan las funciones de la cámara GoPro HERO3 Black. Los componentes internos están instalados en una caja impermeable. ©Carlos A. de la Rosa

Con mi sistema de cámara y GPS que denominé VACAMS (Video And Coordinate Animal-Mounted System, siglas en inglés de un Sistema de Video y Coordenadas Montado en Animales), busqué una solución intermedia, improvisando productos disponibles comercialmente y convirtiéndolos en una herramienta científica útil. La cámara GoPro, una batería externa, y un programador de lapso de tiempo Cam-Do fueron fáciles de encontrar y relativamente baratos.

Durante mi estudio, el GoPro HERO3 Black no era el modelo más moderno, pero su popularidad significó que docenas de ellos estaban disponibles con un gran descuento en eBay. Diseñadas para deportes de acción, las cámaras grababan video de una calidad lo suficientemente alta para que yo pudiera identificar a las plantas en los videos. Para las unidades de GPS, me inspiré con el excelente artículo de Blake Allen publicado en el 2013, A cost effective and informative method of GPS tracking wildlife. El registrador de datos i-gotU GT120, también diseñado para deportes de acción, fue económico y muy fácil de usar.

Ni la cámara ni el registrador de datos fueron diseñados para recolectar datos para análisis científico. Ambos requirieron modificaciones para extender la vida de la batería, para hacerlos impermeables, hacerlos más fuertes, y automatizar el calendario de recolección de datos. Comparado con la posible construcción de mi propio sistema de cámara, el sencillo proceso de soldadura y la codificación fueron relativamente menores y la curva de aprendizaje fue menos fuerte.

Sin embargo, hay desventajas en construir su propio equipo científico. Cualquier sistema nuevo requiere un período de prueba y de control de calidad con el fin de detectar puntos débiles y corregir problemas. En mi caso, un momento de error de juicio casi destruyó mi primera sesión de trabajo de campo antes de que comenzara. Fijé mis primeras dos cámaras a vacas con un sistema barato de cables sujetadores comprados en la ferretería, sin saber que las vacas iban a ser muy rudas con el equipo. En menos de 24 horas, ambas vacas habían roto los collares y las cámaras se habían caído en el bosque. Como todavía no había invertido en un sistema de VHF para rastrear el equipo, perdí ambas unidades (¡aunque un trabajador de uno de los ranchos encontró a una de ellas un año después!).

Una captura de pantalla de un video de VACAMS mostrando el forrajeo de Croton flavescens. ©Carlos A. de la Rosa

Una captura de pantalla de un video de VACAMS mostrando el forrajeo de Croton flavescens. ©Carlos A. de la Rosa

También perdí un mes de trabajo y de datos porque investigué y compré un equipo de telemetría, esperé para que me lo enviaran, y eventualmente regresé a los Estados Unidos para recoger en persona el equipo de rastreo para las unidades VACAMS que me quedaban. Afortunadamente, aún tenía varios meses para recolectar datos y pude armar una versión 2 del VACAMS a tiempo para salvar mi sesión de campo.

Una vida mejor a través de “open-source”

Las fronteras tecnológicas avanzan cada día. En una utopía de investigación, las mejores herramientas estarían al alcance de cualquier investigador con una idea interesante para probar. En la realidad, la escasez hace muy desigual el campo del financiamiento a la investigación. No todos los proyectos meritorios pueden ser financiados apropiadamente, así que los métodos que escogemos para probar nuestras hipótesis son a menudo más un producto de lo que podemos pagar en vez de la mejor opción disponible. Cooptar la tecnología y las ideas de la industria de la recreación (o de otras disciplinas científicas) puede resultar en avances rápidos y emocionantes y hacer que la obtención de datos de calidad sea accesible a los investigadores de menos recursos.

Afortunadamente, yo y otros ECRs vivimos en una época donde existe una comunidad de “hackers” afines y disponibles con un clic del ratón. Existen miles de tutoriales y millones de líneas de código que están disponibles gratis y open-source y que pueden ser descubiertos en la red. En ocasiones fue muy estresante pero, al final, mi proyecto de doctorado no hubiera sido posible sin el sistema de recolección de datos descrito aquí. Al compartir mis experiencias, espero contribuir un poco a esta comunidad.

Para obtener más información sobre VACAMS, leer mi articulo en Methods in Ecology and Evolution,An inexpensive and open‐source method to study large terrestrial animal diet and behavior using time‐lapse video and GPS

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