Un avión de la NASA sobrevuela el bosque y el océano tropical, capturando píxeles de colores invisibles al ojo humano con una cámara especializada. En el suelo, científicos y científicas recolectan hojas del dosel que correspondientes a esos píxeles, que representan vegetación de distintos ecosistemas como manglares, bosques montanos y bosques secos tropicales. En áreas costeras, recolectan muestras de agua. Allá arriba, orbitando la Tierra, sensores remotos espaciales ofrecen una visión panorámica para mapear estos ecosistemas. Todo esto es parte del proyecto AVUELO (siglas in inglés: Airborne Validation Unified Experiment: Land to Ocean), una campaña liderada por la NASA, cuyo nombre utiliza ingeniosamente la palabra “vuelo”, haciendo referencia a “volar”. La campaña se realizó en febrero de 2025 en Panamá y Costa Rica, y tuvo como objetivo adquirir datos terrestres y aéreos. Su misión: entender las características únicas de la vegetación tropical y del océano para crear una fórmula matemática, un algoritmo, usando datos reales recolectados tanto en el suelo como en el aire. Este algoritmo será utilizado por sensores espaciales remotos para mejorar nuestra comprensión de los bosques tropicales y los ecosistemas oceánicos en todo el mundo.

La campaña se realizó en colaboración con el Instituto Smithsonian de Investigaciones Tropicales (STRI) y la Federación Costarricense de Pesca (FECOP), con contribuciones adicionales de varios científicos y científicas y diferentes instituciones. Fue coordinada por la científica panameña del Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL) de la NASA, Erika Podest.

STRI desempeñó un papel clave en el proyecto, ya que ha estado monitoreando e identificando árboles desde 1980. Esta iniciativa ha inspirado otros 78 sitios en 29 países alrededor del mundo, todos parte del proyecto GEO-TREES, que busca entender los impactos del cambio global en los bosques. El hecho de que los investigadores e investigadoras ya conocieran las ubicaciones y los nombres de las especies de árboles en estas áreas fue esencial para el éxito del proyecto. Como explicó Érika, “hay muchos mapas de vegetación, pero realmente no proporcionan información detallada sobre su diversidad, y esta campaña será clave para obtener ese tipo de información.” Además, como expresó Helene Muller-Landau, científica de planta del STRI y una de las líderes de la campaña en STRI: “Panamá presenta una gran variedad de condiciones ambientales y tipos de bosques, que abarcan casi toda la gama de variación que se encuentra en los bosques tropicales a nivel mundial,” lo que convierte al país en un lugar ideal para llevar a cabo este proyecto. En el corazón del proyecto estuvieron alrededor de 80 personas que lo hicieron posible, incluyendo estudiantes, pasantes, investigadores e investigadoras postdoctorales, pilotos e ingenieros e ingenieras de la NASA, y científicos y científicas del STRI, NASA y otras organizaciones.

Recolectar los datos no fue una tarea fácil. Una pieza clave del rompecabezas fue el avión King Air N53W de la NASA, equipado con un instrumento con tecnología de punta, un espectrómetro llamado AVIRIS 3 (Airborne Visible InfraRed Imaging Spectrometer). Como lo describió John Chapman, operador de AVIRIS, este sensor es como “una cámara digital muy, muy sofisticada que puede tomar lo que considerarías un color verde y dividirlo en 120 tonos diferentes de verde.” Este espectrómetro mide la radiancia de una superficie dada —es decir, la cantidad de luz solar transmitida y reflejada por esa superficie— en longitudes de onda mucho más allá del espectro visible para los humanos, incluyendo el ultravioleta y el infrarrojo. Los resultados son imágenes hiperespectrales que contienen datos cruciales para la ciencia. Debido a que distintas sustancias químicas, como la clorofila o el metano, tienen una firma espectral única —es decir, como su huella digital— este sensor puede identificar qué sustancias químicas están presentes en cada píxel de la imagen. El cielo despejado es esenciale para que el AVIRIS-3 funcione eficazmente, y aunque el equipo enfrentó un clima nublado y lluvioso inesperado durante la estación seca, lograron volar y capturar imágenes de alta calidad con éxito.

Otra parte fundamental del rompecabezas fue la recolección de datos en tierra. Helene Muller-Landau coordinó equipos para recolectar hojas del dosel que habían sido captadas por el avión de la NASA, llevándolas al laboratorio para medir su firma espectral. Recolectar hojas del dosel no fue un desafío en el Parque Natural Metropolitano ubicado en Ciudad de Panamá ni en el Parque Nacional San Lorenzo en Colón, ya que las grúas del STRI permitieron alcanzar las copas de los árboles. Sin embargo, en otros sitios se emplearon distintas técnicas, como el uso de una podadora de jardín larga y una resortera especial que lanza una cuerda con una sierra hasta la copa de los árboles. Un equipo liderado por la científica del STRI Rachel Collin también se enfocó en recolectar hojas de un ecosistema de particular interés: los manglares.

Durante la campaña, el equipo en tierra trabajó incansablemente para recolectar un total de 941 muestras de hojas de 456 especies de plantas, abarcando 307 géneros y 96 familias, mientras que el avión acumuló 64 horas de vuelo y AVIRIS recopiló 20 terabytes de datos. Tres estudiantes panameñas tuvieron la oportunidad de recolectar hojas en la Isla Barro Colorado (BCI), uno de los bosques tropicales más estudiados del mundo. Las estudiantes fueron Paola Arosemena, estudiante de segundo año de biología de la Universidad de Panamá (UP); Mara Demarsan, estudiante de ingeniería forestal de la Universidad Tecnológica de Panamá (UTP); y Génesis Villareal, estudiante de biología de la Universidad Autónoma de Chiriquí (UNACHI). “Desde que visité Barro Colorado en un viaje escolar, siempre dije que me gustaría trabajar aquí, al menos una vez. Poder quedarme aquí es como un sueño,” expresó Mara.

“Conocí personas maravillosas de todas las áreas de botánica, zoología, y los científicos de NASA y STRI fueron muy atentos con nosotras y nos enseñaron muchísimo. Fue una experiencia increíble, y creo que definitivamente marcó el rumbo de mi carrera”, Génesis Villareal, pasante de AVUELO.

Además, el equipo STRI-NASA no solo se enfocó en recolectar datos hiperespectrales desde el aire y el suelo, sino que también buscó estudiar los rasgos funcionales de las plantas — características de las hojas que revelan información sobre las estrategias de vida de una planta, como cuánto invierten en fotosíntesis. Esta parte del proyecto fue liderada por Andrés Baresch, investigador postdoctoral en el Centro Goddard de la NASA, y Natalia Quintero, investigadora afiliada al mismo centro. Junto a un gran equipo, recolectaron datos sobre diversos rasgos foliares, incluyendo el contenido de agua, la masa por área, la forma de las hojas, su química foliar y las características de sus estomas.

Al mismo tiempo, se realizaron otras dos recolecciones de datos fascinantes. La primera, liderada por Yoseline Ángel, científica asistente en el Centro Goddard de la NASA, se centró en medir los datos espectrales de flores, con planes de incorporar ciencia ciudadana para ayudar a monitorear la fenología de los árboles tropicales. El segundo esfuerzo involucró fotografiar muestras de hojas para estudiar sus patrones de venación, los cuales pueden revelar información sobre la historia evolutiva de las plantas. Este trabajo fue realizado por las paleobotánicas Liliana Londoño y Laura Puente, del laboratorio del científico de planta del STRI Carlos Jaramillo.

La NASA ha estado estudiando la absorción de carbono, la calidad de los bosques y mapeando fuentes y sumideros de carbono en los trópicos durante décadas, utilizando tecnología satelital avanzada para monitorear y medir estos ecosistemas a nivel global. Además, los bosques tropicales son vitales para estabilizar el clima global, al absorber dióxido de carbono y sustentar la biodiversidad. Como explicó Helene Muller-Landau, “los bosques tropicales son tremendamente diversos en su composición de especies y estructura” y “los datos de sensores remotos satelitales ya han aumentado enormemente nuestra comprensión de los patrones a gran escala en los bosques tropicales, pero extrapolar a partir de la pequeña muestra para la que tenemos datos de campo es problemático”. Los resultados de este proyecto, el primero de su tipo en los trópicos, “tienen el potencial de proporcionar una gran cantidad de datos nuevos sobre la variación geográfica en la composición funcional y taxonómica de los bosques tropicales,” y serán clave para diseñar futuros esfuerzos de conservación.

Todos los datos obtenidos durante esta campaña serán de acceso abierto y estarán disponibles para cualquier persona interesada en todo el mundo.

Links de interés:

• AVUELO data portal: https://popo.jpl.nasa.gov/mmgis-aviris/?mission=AVUELO

• Sitio web sobre AVIRIS: https://aviris.jpl.nasa.gov/

• Quantitative Forest Ecology Laboratory: https://striresearch.si.edu/quantitative-forest-ecology/avuelo/