Introducción a la investigación marina | Las mejores herramientas

¿Qué es la ciencia marina?

La ciencia marina es un término amplio que se refiere a la investigación e interpretación del bioma marino. Abarcando más de las tres cuartas partes de la superficie de la Tierra, el bioma marino incluye todos los océanos y organismos marinos de la Tierra. Estos organismos pueden variar desde la ballena azul más grande hasta el fitoplancton más pequeño.

El estudio de las ciencias marinas brinda a los humanos una mejor comprensión de las poblaciones de peces/plantas, los cambios climáticos oceánicos, la contaminación y la biodiversidad. Dado que el tema de estudio es tan amplio, las ciencias marinas se dividen en cuatro categorías principales para permitir una mayor especialización.

Oceanografía física

La oceanografía física se refiere al estudio de las condiciones físicas de los océanos de la Tierra y sus interacciones con la atmósfera. Esto incluye el monitoreo de temperaturas, salinidad, densidad, circulación y oleaje. Comprender la causa y los efectos de estos parámetros permite a los científicos hacer predicciones sobre los cambios ambientales. Estas predicciones brindan información crítica sobre eventos como huracanes o cambio climático, y ayudan a solicitar ajustes en las políticas o procedimientos para garantizar la salud de los océanos a largo plazo.

Oceanografía Geológica

Los oceanógrafos geológicos centran sus estudios debajo de los océanos. Su investigación se orienta en torno a la topografía y la estructura del fondo marino. Analizan cañones, valles y montañas de aguas profundas para investigar los procesos de formación. Sus hallazgos ayudan a los científicos modernos a predecir futuros ajustes en nuestros océanos. Como la subcategoría más amplia de las ciencias marinas, la oceanografía geológica puede dividirse aún más en focos de placas tectónicas o paleoclimatología.

Oceanografía Química

La oceanografía química es el estudio de los compuestos químicos dentro de los océanos, la vida marina y el lecho marino de la Tierra. Ya sea orgánico o sintético, el estudio de las reacciones químicas en todo el bioma marino proporciona información sobre la paleoclimatología, la geoquímica de los estuarios y, sobre todo, el ciclo del carbono. Comprender cómo el carbono absorbe y reacciona con los océanos es vital para comprender los efectos actuales y futuros de la contaminación por CO2.

Oceanografía Biológica

Por lo general, lo primero que la mayoría de la gente imagina cuando escucha "ciencias marinas", la oceanografía biológica es el estudio de la vida silvestre marina. Comprender cómo los sistemas físicos, geológicos y químicos del océano afectan a los organismos del océano ayuda en la preservación y el manejo de plantas y animales acuáticos.

¿Cómo nos afecta la ciencia marina?

Si bien es posible que no esté a la vanguardia de la vida cotidiana, la ciencia marina desempeña un papel fundamental en todo el mundo. Cuestiones como la creciente demanda de alimentos, el cambio climático, las especies invasoras o el peligro serían prácticamente irreparables sin la ciencia marina. Comprender cada una de las cuatro categorías principales por separado, así como sus interrelaciones, ayuda a la humanidad a implementar soluciones innovadoras.

Investigación sobre acuicultura realizada por el Departamento de Pesca y Océanos sirve como un excelente ejemplo de cómo se aplica la ciencia marina para resolver problemas actuales. Este proyecto se centró en recolectar muestras ambientales para determinar qué tipo de especies vivían cerca de las piscifactorías, cuál era su composición genética y cómo este grupo de especies está cambiando potencialmente. Por último, querían probar qué tan lejos del sitio vivían estas especies en relación con los nuevos sitios de acuicultura.

Como método de producción de carne extremadamente sostenible desde el punto de vista de los recursos, los avances hacia una acuicultura más eficiente son imprescindibles para satisfacer las futuras demandas de alimentos. Los estudios de investigación marina como este son la clave para desarrollar piscifactorías efectivas y limitar los impactos en el medio ambiente natural.

Realización de investigaciones marinas

El proceso

1. Elige un tema

El primer paso en cualquier proyecto de investigación es identificar un tema. Asegurarse de que el tema sea relevante y que se haya adquirido información factible o literatura relacionada es esencial para un estudio exitoso. Buscar preguntas sin respuesta dentro de su campo puede ayudar a identificar posibles temas.

2. Revisión de literatura

Después de confirmar un tema y realizar una investigación preliminar, es hora de identificar los materiales de apoyo básicos. Para la investigación en ciencias marinas, esto a menudo implica salir al campo. La recolección de muestras, el uso de sensores para monitorear los entornos, la observación del comportamiento de la vida silvestre, etc., son parte de este proceso. Determine la duración del viaje, las herramientas necesarias, la(s) ubicación(es), la cantidad de personas requeridas, etc.

3. Investigación de campo

Una preparación adecuada debe permitir una recogida de muestras sin problemas. Asegúrese de recopilar suficiente información para el análisis para evitar planificar una devolución.

4. Analizar hallazgos

Una vez que se completa el trabajo de campo, la investigación puede continuar en el laboratorio. El análisis de los materiales recopilados puede tomar muchas formas según el tema de estudio. Esto puede ir desde compilar un perfil de oxígeno disuelto en el agua hasta observar los hábitos de apareamiento de un animal durante temperaturas no estacionales. Independientemente, el propósito de la etapa de análisis es encontrar tendencias y probar o refutar la correlación.

5. Documento

Ahora que toda la investigación está finalizada, se puede comenzar a trabajar en la documentación de los hallazgos. Un artículo bien escrito debe consistir en una tesis clara, experimentación exhaustiva, análisis comprobado y citas adecuadas.

Herramientas comunes


1. Dispositivos de recolección

Utilizados para la recolección de animales, vida vegetal, agua, sedimentos, rocas, etc., los dispositivos de recolección son una piedra angular de la investigación marina. Dado que la mayoría de la tecnología de laboratorio es difícil de transportar, tener métodos de recolección de calidad es imperativo para futuras investigaciones.

2. Sistemas de mapeo

Los sistemas de mapeo son una herramienta común para los oceanógrafos físicos o geológicos. Los dispositivos de mapeo del fondo marino se pueden usar en rangos de entre 10 my 5000 m para producir representaciones detalladas en una variedad de entornos.

3. Sensores ambientales

Los sensores ambientales se pueden usar para rastrear e informar diferentes factores en todas las áreas de la ciencia oceánica. Los rastreables comunes incluyen temperatura, oxígeno, turbidez, clorofila, salinidad y luz.

4. Perfiladores

Los perfiladores son vehículos que transportan y despliegan instrumentos de muestreo o sensores verticalmente a lo largo de una correa o pista. Usando una correa o una pista, el perfilador recopila datos en todo el plano de agua.

5. Amarres

Un amarre se refiere a un instrumento que ha sido anclado al lecho marino. A diferencia de los perfiladores, los amarres no se mueven y normalmente se utilizan para recopilar datos sobre los movimientos del agua o para capturar sedimentos o partículas hundidas.

6. Flotadores y Drifters

Un flotador o un drifter funciona de manera similar a un amarre, sin embargo, no están anclados. Un flotador está equipado con instrumentos y configurado para flotar a la profundidad deseada. Luego viajará libremente con la corriente, recopilando los datos deseados a lo largo de una corriente natural. Esta información es útil para rastrear cómo viaja la contaminación sintética a través de nuestros océanos, o para recolectar sedimentos o microorganismos.

7. Vehículos operados a distancia (ROV)

Los ROV son 'drones' robóticos que viajan a través del agua como un submarino atado. Estos vehículos están equipados con cámaras para proporcionar imágenes claras en entornos difíciles. Capaz de sumergirse cientos e incluso miles de pies, según el tamaño de la clase, los ROV se pueden utilizar para la investigación en aguas poco profundas y profundas. Además, los ROV pueden equiparse con una variedad de herramientas de muestreo, sensor y manipulación para la investigación marina.

Usos de los ROV submarinos para la ciencia oceánica

Monitoreo de la Biodiversidad

Un ROV es una poderosa herramienta para monitorear ecosistemas marinos. Sus propulsores silenciosos y sus impresionantes índices de profundidad les permiten navegar en entornos complejos sin interrumpir la vida silvestre. Capaces de grabar o generar imágenes HD, estos vehículos pueden proporcionar a los investigadores imágenes submarinas nítidas de la vida marina en minutos. En comparación con un equipo de buceo, la cantidad de equipo y el tiempo de configuración necesarios son drásticamente menores.

Los casos de uso común para un ROV incluyen el monitoreo de especies para la salud de la población, la investigación de especies invasoras o el análisis de patrones de comportamiento. En entornos de acuicultura, los ROV pueden proporcionar información sobre la salud de las poblaciones y los hábitos de alimentación. Además, los ROV son herramientas eficaces para estudiar la vida de las plantas acuáticas, como los arrecifes de coral o los lechos de algas.

Muestreo bentónico / Recolección de muestras

El monitoreo de especies y los estudios de biodiversidad requieren muestras de la superficie del agua y del fondo del océano (el bentos) para recolectar organismos y examinar si el medio ambiente está cambiando. Los ROV se pueden integrar de manera efectiva con una variedad de herramientas de muestreo. En lugar de desplegar un equipo de buceo o colocar un amarre o perfilador, un ROV puede desplegarse y pilotarse directamente en un área de interés. Si están equipados con herramientas de muestreo, sensores o manipuladores, los ROV pueden recopilar datos integrales rápida y fácilmente.

Si se realiza en intervalos regulares, estos datos ambientales se pueden compilar para rastrear la progresión de los niveles de carbono, la temperatura del agua, la salinidad, los niveles de fósforo, etc. Esto se puede usar de manera efectiva para planificar nuevos sitios de acuicultura, esfuerzos de conservación o para una mejor comprensión del ecosistema marino. relaciones

Estudio del fondo marino

Actualmente se está cartografiando el océano utilizando ecosondas multihaz. Estos se adjuntan a embarcaciones o vehículos autónomos submarinos (UAV) y brindan una descripción general amplia de cómo aparece el fondo del océano. Estos levantamientos se parecen a un mapa topográfico.

Una vez que los UAV terminan sus rutas, se recuperan y se revisa el metraje. Las áreas de interés se identifican y pueden ser inspeccionadas rápidamente por un ROV. Los vehículos pueden equiparse con sistemas de posicionamiento, cámaras de alta definición y sonares para mapear y caracterizar rápidamente diferentes regiones de lagos, ríos y océanos.

Lea nuestro artículo completo sobre los ROV para la investigación marina aquí

Beneficios de los ROV para la investigación acuática

Portátil

Los proyectos de investigación marina generalmente se llevan a cabo en el mar o en áreas costeras remotas. Esto hace que la portabilidad del equipo sea vital. Los ROV de clase mini o inspección están diseñados para ser extremadamente portátiles en comparación con sus contrapartes de clase de trabajo. Estos ROV funcionan con energía de batería en lugar de generadores superiores, lo que los hace viables para la operación remota. Con modelos disponibles que cuentan con una impresionante duración de la batería de 8 horas, los investigadores pueden esperar un día completo de funcionamiento con una sola carga. Con un peso que oscila entre 20 y 50 libras, un operador puede transportarlo, desplegarlo y tener una recolección de muestras o visual bajo el agua fácilmente en minutos.

Creado para trabajar en diversos entornos

Con una gama tan diversa de temas marinos, la investigación puede llevarse a cabo en todo el mundo. Los ROV son increíblemente versátiles en muchos entornos diferentes. Construidos para ser duraderos contra abrasiones, temperaturas bajo cero y corrientes impredecibles, los ROV se pueden usar de manera efectiva en muchas situaciones. Además, muchos ROV también están diseñados para usarse de forma cruzada entre agua salada y agua dulce sin problemas, y solo requieren un enjuague rápido después del uso con agua salada. Esto permite utilizar una sola unidad para estudiar océanos, lagos, ríos y estanques por igual. Presurizados para soportar profundidades inmensas, estos vehículos pueden sumergirse hasta 1000 pies para la investigación en aguas profundas.

Imágenes de calidad

La calidad de imagen y video recibida de un ROV es extremadamente difícil de imitar a través de otros métodos. Utilizando múltiples conjuntos de luces integradas, así como capacidades de giro e inclinación, permite que los ROV capturen imágenes en cualquier ángulo. Fácil conexión a una tarjeta SD o computadora externa, hace que el almacenamiento no sea un problema para registros largos de videos o imágenes de alta resolución. Además, sin limitaciones humanas, los ROV pueden descender rápidamente a ubicaciones precisas y mantener la profundidad durante horas para vigilancia o muestreo a largo plazo.

Fácil de operar

A diferencia de los drones, los ROV no requieren ninguna licencia para operar. Dado que funcionan unidos a una correa, en caso de mal funcionamiento, son fácilmente recuperables. Los controles intuitivos y las pantallas de cámara de baja latencia facilitan el manejo. Los controladores de mano generalmente se construyen para replicar los de un videojuego o un automóvil con control remoto, lo que acorta la curva de aprendizaje para muchos. La mayoría de los operadores afirman que se sienten cómodos usando el vehículo dentro de la primera hora de operación.

Complementos

Los complementos disponibles para los ROV son lo que los distingue como una herramienta innovadora para la investigación en ciencias marinas. Los ROV se pueden equipar con muestreadores de diferentes tamaños para agua/sedimento, sondas de calidad del agua, sensores de oxígeno disuelto, hidrófonos, etc., para construcciones personalizadas que se adapten a proyectos específicos.

Para una personalización aún mayor, los propietarios de ROV han creado e integrado sus propios diseños para satisfacer sus necesidades. Shawn Robinson, investigador principal en un Estudio sobre el cambio climatico 2017 se encargó de diseñar un dispositivo impreso en 3D capaz de contener seis jeringas en un círculo. Usando el brazo manipulador de un ROV, el vehículo se usó para sumergirse a la profundidad deseada y tomar seis muestras de agua simultáneamente. El beneficio de este diseño personalizado fue tener múltiples muestras del mismo tiempo y área para referencias cruzadas.

Los Mejores Paquetes Rov para la Ciencia Marina

Paquetes DTG3

El DTG3 es el ROV más rentable en la línea de Deep Trekker. Perfecto para ojos rápidos bajo el agua o proyectos de bajo presupuesto, el DTG3 alberga una cámara Full HD y es capaz de bucear 650 pies. Con un peso de menos de 19 libras, el vehículo es increíblemente portátil para la investigación remota y se puede usar tanto en agua dulce como salada. Aquí hay algunos complementos DTG3 recomendados para la investigación marina:

Paquete PIVOT Experto

El PIVOT ROV de Deep Trekker se actualiza del diseño de dos propulsores del DTG3 a un cuerpo de seis propulsores. Esto permite a los operadores realizar movimientos laterales y verticales sin ajustar la inclinación del vehículo, lo que da como resultado un mayor control a través de la operación actual y más suave durante la filmación. Además, el diseño del PIVOT es capaz de sumergirse hasta 1000 pies, así como albergar complementos más avanzados para sonares de imágenes o sistemas de posicionamiento.

Paquete REVOLUTION NAV

Para un paquete integral con sistemas de posicionamiento integrados, REVOLUTION NAV es una excelente opción. El ROV más potente, inteligente y estable de Deep Trekker, el REVOLUTION es capaz de operar en corrientes de hasta 2,5 nudos. En el paquete NAV se incluye un escalador láser, un brazo de agarre panorámico de 260 grados, así como sensores USBL y DVL para el seguimiento de la posición. Utilizando la nueva función Mission Planner de Deep Trekker, estos sensores también permitirán que REVOLUTION opere en rutas completamente autónomas.

Complementos recomendados para la investigación en ciencias marinas

Sonar

Los sonares de imágenes se pueden agregar de manera inteligente al cuerpo PIVOT para proporcionar imágenes claras en las condiciones más turbias. Al estar montado en una plataforma basculante, proporciona un control flexible sobre un escaneo efectivo en un plano de 97 grados. Sonar también presenta la capacidad de mapear el fondo marino para el análisis geológico.

Escalador Laser

Estos se utilizan para ayudar a medir el tamaño de una muestra, sedimento o cualquier objeto que se encuentre en el fondo del océano. Con una separación de 25 mm, mediante el uso de escaladores láser (que están montados sobre la cámara en el ROV), puede determinar el tamaño de un objeto para la documentación.

Muestreador de Sediento

Con el Muestreador de sedimentos, los operadores pueden recoger muestras de sedimentos que se encuentran en el fondo del océano o en el lecho del lago. Obtenga muestras para ejecutar diagnósticos y otras pruebas. Esta característica también es excelente para la recuperación de cualquier objeto pequeño. Tenga en cuenta que este complemento requiere el Grabber de 2 funciones como requisito previo. 

Muestreador de Agua

Similar al muestreador de sedimentos, un muestreador de agua recupera muestras del agua. Los pilotos pueden conducir un ROV a las profundidades deseadas del lago/océanos para un muestreo específico. Luego, el vehículo puede ser conducido rápidamente de regreso a la superficie para su análisis. Este complemento también requiere el Grabber de 2 funciones como requisito previo.

Brazo Manipulador de Dos Funciones

Ponga su DTG3 a trabajar con un brazo de agarre o manipulador de dos funciones. Esto es excelente para recuperar muestras de especies, sostener herramientas o desplegar equipos. Tanto el PIVOT como el REVOLUTION ROV vienen preintegrados con brazos de agarre de giro/inclinación.

Cámara 4k Mejorada

Actualice la cámara ROV para obtener una calidad inigualable en situaciones de poca luz. La cámara 4k de Deep Trekker también brinda una claridad superior en distancias focales cortas. Esto permite una mayor claridad de cerca para una mejor identificación de objetivos pequeños.

Sistemas de Posicionamiento USBL

Obtenga conocimiento de la posición relativa del ROV, así como establezca puntos de referencia personalizados en un mapa de estilo GPS. Sin la capacidad de utilizar el GPS bajo el agua, los ROV dependen del uso de tecnología de sonido para la navegación y la localización. Para la investigación marina, esto se puede usar para generar datos de ubicación de la vida silvestre o puntos de referencia físicos/geológicos, o marcar áreas de interés para estudios repetidos. 

Kit Sensor de oxígeno Disuelto

Este complemento de sensor compacto se integra directamente en un ROV y un controlador sin necesidad de equipo adicional. Supervise los cambios en los niveles de oxígeno a través de diferentes niveles tróficos y regístrelos en una hoja de cálculo simplificada. Este complemento puede ser extremadamente útil para los oceanógrafos biológicos que examinan sitios de vida silvestre o acuicultura.

Sonda Multiparametro analisis de la calidad del agua

De manera similar al sensor de oxígeno disuelto, este sensor recopila y registra datos sobre la calidad del agua. A medida que un ROV navega por el agua, se pueden analizar diferentes ubicaciones. Para un monitoreo más completo, los ROV de Deep Trekker pueden equiparse con hasta cuatro sensores a la vez. Lista completa de sensores Aquí.

Diferencia de Deep Trekker

Deep Trekker utiliza más de una década de experiencia en robótica subacuática para ofrecer una variedad de ROV robustos y probados en el campo. Con tres modelos diferentes disponibles en paquetes convenientemente combinados, Deep Trekker también ofrece personalización de estilo a la carta para garantizar que cada vehículo esté especializado para su proyecto.

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