Os processos complexos que ocorrem nas profundezas do oceano são a chave para a compreensão de como o carbono é ciclado na Terra. Os organismos marinhos microscópicos, vitais para a manutenção do equilíbrio de carbono da Terra, têm sido difíceis de examinar há muito tempo devido ao seu ambiente desafiador. Uma nova ferramenta promete ultrapassar estes obstáculos, permitindo aos cientistas replicar as condições dos oceanos com uma precisão extremamente elevada e revelar os mecanismos ocultos que impulsionam o ciclo global do carbono.
Os pesquisadores desenvolveram um dispositivo inovador chamado AI Spectral Replicator (LSR), revolucionando o estudo da produtividade primária dos oceanos, que desempenha um papel fundamental no ciclo global do carbono. Criada por uma equipe liderada pelo Professor Staša Puškarić do Instituto de Tecnologia de Rochester na Croácia, juntamente com o Dr. Mateo Sokač da Universidade de Aarhus, Dr. Živana Ninčević e Heliodor Prelesnik do Instituto Croata de Oceanografia e Pesca, e Dr. Oceano, permitindo medições mais precisas e rápidas da absorção de carbono pelo fitoplâncton marinho. O trabalho detalhando o desenvolvimento e testes do LSR foi publicado recentemente no Journal of Marine Science and Engineering.
O LSR representa um grande avanço em relação aos métodos tradicionais usados para estudar a produtividade primária, que muitas vezes lutam para replicar com precisão o complexo ambiente de luz do oceano. O professor Puškarić disse: “A principal motivação por trás do LSR foi abordar as limitações das incubadoras existentes, que são incapazes de replicar as rápidas mudanças na luz encontradas em ambientes naturais. A capacidade do nosso sistema de controlar com precisão o espectro de luz e a temperatura permite aos pesquisadores estudar os fluxos de carbono com uma precisão sem precedentes.” Este trabalho é considerado um passo importante para uma melhor compreensão dos processos que controlam os fluxos de carbono da atmosfera para as profundezas do oceano, um factor chave na regulação climática.
O LSR combina a tecnologia LED com algoritmos baseados em inteligência artificial para simular com precisão as condições de iluminação em diferentes profundidades do oceano. O sistema possui 12 canais de LED de espectro total que podem ser ajustados individualmente para corresponder à irradiância medida em diferentes profundidades. Esta capacidade é crítica para simular com precisão as condições de luz natural experimentadas pelo fitoplâncton marinho, permitindo medições mais confiáveis da sua atividade fotossintética. O professor Puškarić e a sua equipa testaram o LSR no Mar Adriático, comparando o seu desempenho com métodos de campo tradicionais. Os resultados mostram uma forte correlação entre os dois, confirmando a eficácia do LSR.
Um dos aspectos mais inovadores do LSR é o uso de inteligência artificial para otimizar o processo de replicação espectral. O sistema usa uma rede neural treinada em um banco de dados de curvas espectrais e depois a refina usando um algoritmo genético para encontrar a configuração ideal para cada amostra. Este processo garante que o LSR possa replicar com rapidez e precisão as condições de iluminação desejadas e até mesmo compensar a ausência de certos comprimentos de onda no conjunto de LED. “A capacidade do LSR de encontrar o espectro mais adequado em apenas 10 minutos é uma virada de jogo para a pesquisa de produtividade primária”, disse o professor Puškarić. “Isso permite que os pesquisadores conduzam experimentos com um nível de precisão e eficiência que antes era inatingível”.
O LSR não apenas replica as condições de luz natural, mas também resolve vários desafios associados aos métodos tradicionais de incubação, como manter a temperatura estável e a intensidade da luz durante os experimentos. O design do sistema permite curtos períodos de incubação, o que é fundamental para capturar mudanças rápidas na absorção de carbono que ocorrem devido a condições ambientais flutuantes. Testes preliminares mostram que o LSR pode produzir medições altamente precisas que estão em boa concordância com aquelas obtidas pela incubação in situ convencional.
As aplicações potenciais do LSR não se limitam a estudos de produtividade primária. O seu controlo preciso das condições de luz pode ser usado para explorar uma vasta gama de processos oceânicos, incluindo os efeitos da luz na produção de carbono orgânico dissolvido e o papel das comunidades microbianas no ciclo do carbono. A equipa de investigação está optimista de que o LSR se tornará uma ferramenta importante para os cientistas marinhos, fornecendo novos conhecimentos sobre os mecanismos que impulsionam o sequestro de carbono nos oceanos.
Em resumo, o desenvolvimento do replicador espectral óptico de IA pelo Professor Puškarić e seus colegas representa um grande salto no estudo da produtividade primária dos oceanos. Ao combinar tecnologia de inteligência artificial de ponta com um inovador sistema de iluminação LED, o LSR fornece aos investigadores um nível de controlo sem precedentes sobre as condições experimentais, abrindo caminho para estudos mais precisos e eficientes dos fluxos de carbono oceânicos.
Referência do diário
Puškarić, S., Sokač, M., Ninčević, Ž., Prelesnik, H., & Børsheim, KY (2024). “AI-Spectral Replicator (LSR): Uma nova incubadora de laboratório/convés simulada in-situ.” Jornal de Ciência e Engenharia Marinha, 12(2), 339. DOI: https://doi.org/10.3390/jmse12020339
O sensor Seabird HOCR é uma parte importante do sistema LSR do Professor Dr. Stasa Puskaric. Na foto está o Professor Dr. Puskaric.
Sobre RV Bios 2 de junho de 2023
