BtM, un enregistreur de données Open source Low-cost pour estimer la teneur en eau des cryptogames vasculaires

Les cryptogams non vasculaires sont cruciaux pour plusieurs fonctions de l’écosystème. Par exemple, ils sont responsables de près de 50 % de l’azote biologiquement fixe. Nous avons conçu un enregistreur de données pour répondre aux questions dans le domaine de l’écologie cryptogamique.

Les méthodes mesurent in situ la période pendant où ces organismes restent hydratés, en relation entre l’activité bryophyte et les conditions environnementales. Le principal avantage de cette technique est qu’il s’agit d’un enregistreur de données peu coûteux, open-source et facile à assembler, qui peut être construit sans connaissance technique. La méthode peut être appliquée à un large éventail d’écosystèmes et d’organismes modèles, du biocrust dans les terres arides aux tourbières dans les régions boréales.

Préparer un fer à sourer et une bobine de fil. Attendez que le fer de soudure chauffe et humidifiez l’éponge de nettoyage. Coupez les bandes d’en-tête d’épingle à la longueur désirée pour le capteur de température et d’humidité, le microcontrôleur, l’horloge RTC et les modules d’éclatement microSD.

Pour souder les bandes d’en-tête d’épingle dans les douilles, préchauffer la jointure désirée avec la pointe du fer à souder. Ensuite, appliquez une petite quantité de matériau à partir du fil de soudeur, assez pour remplir la jonction. Enfin, retirez le fer à souder et attendez que la jonction refroidisse.

En utilisant la même technique, commencer à assembler les composants sur le circuit imprimé. Tout d’abord, souder les résistances. Ensuite, soudez les prises pour les amplificateurs opérationnels, le capteur SHT7x, et l’horloge RTC et les modules d’éclatement microSD.

Ensuite, soudeur les deux transistors. Le tableau doit également être soudé maintenant, à l’aide d’en-têtes d’épingle. Enfin, soudeur les connecteurs à la carte.

Maintenant, soudeur le capteur d’humidité-température SHT7x dans un en-tête d’épingle ou un câble d’extension pour renforcer les fils. Préparez un multimètre dans le mode test de continuité ou de conductivité. Utilisez le multimètre pour vérifier qu’il n’y a pas de courts-circuits entre l’une ou l’autre des broches ou des connexions.

Vérifiez à nouveau les terminaux positifs et négatifs de l’alimentation électrique. Vérifiez également que chaque joint de soudeur crée une connexion stable entre les broches des composants et les voies en cuivre du circuit. Pour connecter les bornes de batterie et les pinces à câble à la carte, utilisez n’importe quel outil de coupe pour dépouiller environ quatre millimètres de chaque extrémité de fil, exposant le noyau conductrice.

Ensuite, introduisez chaque câble dans le terminal approprié, et serrez la vis avec le tournevis. Assurez-vous et vérifiez la polarité correcte des câbles, en particulier ceux de l’alimentation électrique. Testez la résistance de la connexion en tirant légèrement les câbles, en vérifiant que tout est solidement connecté.

Pour réduire davantage la consommation d’énergie, retirez la LED de puissance de la planche de microcontrôleur en désoldering ou en coupant la diode LED de la carte. Enfin, montez la planche BtM dans un boîtier résistant aux intempéries pour éloigner l’humidité de l’électronique. Montez le capteur humidité-température à l’extérieur de la boîte, le laissant connecté à la carte BtM.

Acheminer les huit paires de pinces de crocodile nécessaires pour les mesures de conductance à l’extérieur de l’enceinte résistante aux intempéries. Enfin, coupez chaque brin de mousse avec les pinces de crocodile. Pour s’assurer que les spécimens sont secs, effectuez l’étalonnage à midi, par jour avec une faible humidité de l’air et précédé d’au moins un, et de préférence deux jours secs.

Choisissez une communauté de mousse ou de lichen sain et bien structuré. Connectez le datalogger à la mousse ou au lichen en plaçant les pinces de crocodile à une position centrale des communautés dans les cas des bryophytes, des lichens de fruticose, et des lichens foliose. Pour les lichens fruticose, fixez les clips dans le thallus.

Pour les mousses, fixez les clips directement sur la tige d’un individu. Dans le cas des lichens foliose, placez les clips à la frontière du thallus. Gardez une distance minimale d’environ cinq millimètres entre les électrodes.

Assurez-vous que les clips ne sont pas facilement détachés avant de commencer les mesures. Démarrez les mesures en œurant le enregistreur de données et laissez le tableau BtM fonctionner pendant environ trois minutes pour stabiliser les valeurs enregistrées. Effectuez un test de pré-étalonnage pour estimer la quantité d’eau nécessaire à chaque événement d’arrosage.

Connectez les clips à l’échantillon. Ensuite, ajouter de l’eau jusqu’à ce que la conductance atteigne une valeur qui n’augmente pas avec l’ajout de plus d’eau. Il s’agit de la valeur maximale de conductance de cet échantillon et sera utilisée pour établir les étapes d’arrosage de l’étalonnage.

Attendez que les mesures de conductance reviennent aux valeurs initiales. Utilisez un petit jet pour humidifier les échantillons avec une quantité d’eau équivalente à 1/10 de la quantité prédéterminée d’eau nécessaire pour atteindre la conductance maximale dans l’échantillon. Attendez que la mousse ou le lichen absorbe complètement l’eau et que les mesures de conductance soient stables avant de arroser à nouveau.

Répétez jusqu’à ce que la conductance atteigne la valeur maximale et que la mousse ou le lichen soit complètement hydraté. Chaque test d’étalonnage doit prendre environ 15 minutes, selon l’intervalle entre les arrosages, qui devrait être d’une à deux minutes. Après avoir terminé l’étalonnage, prenez la carte microSD du tableau BtM et copiez le fichier de données sur un ordinateur.

On y voit un chiffre illustrant l’évolution des mesures de conductance pendant la phase d’étalonnage. Les courbes de desiccation de Homalothecium aureum et de Dicranum scoparium révèlent une variabilité entre les échantillons de la même espèce. La variabilité intra-et interspécifique trouvée était assez importante et peut être attribuée à des différences dans la biomasse et la morphologie de chaque tige.

En raison de sa facilité d’assemblage, ce dispositif surmonte les contraintes techniques de conception et de construction d’un enregistreur de données, permettant la mise en place de réseaux de surveillance à moyen et long terme. Cette technique ouvre la voie aux chercheurs en biogéographie et en écophysiologie pour explorer quand, comment et pourquoi les cryptogams vasculaires connus, tels que les lichens ou les mousses, poussent dans différentes régions et dans tous les gradients environnementaux. De plus, cette technique peut aider à comprendre les facteurs du succès d’une espèce ou d’un particulier au sein des communautés écologiques ou à déterminer ce qui détermine la prestation des services écosystémiques par ces organismes clés.