BtM, een Low-cost Open-source Datalogger te schatten het watergehalte van Nonvascular cryptogamen

Niet-invasieve cryptogamen zijn cruciaal voor verschillende ecosysteemfuncties. Zij zijn bijvoorbeeld verantwoordelijk voor bijna 50% van de biologisch vaste stikstof. We hebben een datalogger ontworpen om vragen op het gebied van cryptogamic ecologie aan te pakken.

De methoden meten ter plaatse de periode waarin deze organismen gehydrateerd blijven, met betrekking tot bryophyte activiteit met milieuomstandigheden. Het belangrijkste voordeel van deze techniek is dat het een lage kosten, open-source, en gemakkelijk te monteren datalogger, die kan worden gebouwd zonder technische kennis. De methode kan worden toegepast op een breed scala aan modelecosystemen en organismen, van biocrust in droge gebieden tot veenmoerassen in boreale gebieden.

Bereid een soldeerbout en een spoel draad. Wacht tot de soldeerbout op te warmen, en bevochtigen de reiniging spons. Snijd de pin header strips op de gewenste lengte voor de temperatuur en vochtigheid sensor, microcontroller, en RTC klok en microSD breakout modules.

Om de pin header strips in de sockets te solderen, verwarm je de gewenste join met de punt van het soldeerbout. Breng vervolgens een kleine hoeveelheid materiaal van de soldeerdraad aan, genoeg om de kruising te vullen. Ten slotte, verwijder het soldeerbout, en wacht tot de kruising af te koelen.

Met behulp van dezelfde techniek, beginnen met de componenten monteren op de printplaat. Eerst soldeer de weerstanden. Soldeer vervolgens de sockets voor de operationele versterkers, de SHT7x-sensor en de RTC-klok- en microSD-breakoutmodules.

Vervolgens soldeer de twee transistors. Het bord moet nu ook worden gesoldeerd, met behulp van pin headers. Tot slot soldeer je de connectoren naar het bord.

Soldeer nu de SHT7x vochtigheidstemperatuursensor in een pin header of verlengkabel om de leads te versterken. Bereid een multimeter voor in de continuïteitstest- of geleidbaarheidstestmodus. Gebruik de multimeter om te controleren of er geen kortsluiting tussen een van de pinnen of aansluitingen.

Controleer de positieve en negatieve terminals van de voeding. Controleer ook of elke soldeerverbinding een stabiele verbinding creëert tussen de componentpennen en de koperen sporen van het circuit. Om de batterijterminals en kabelclips op het bord aan te sluiten, gebruikt u elk snijgereedschap om ongeveer vier millimeter van elk draadeinde te strippen, waardoor de geleidende kern wordt blootstelbaar.

Breng vervolgens elke kabel in de juiste terminal en draai de schroef aan met de schroevendraaier. Zorg voor en controleer de juiste polariteit van de kabels, met name die van de voeding. Test de sterkte van de verbinding door de kabels iets te trekken, om te controleren of alles stevig is aangesloten.

Om het energieverbruik verder te verminderen, verwijdert u de stroom-LED van het microcontroller-bord door de LED-diode van het bord te desoldering of af te snijden. Tot slot, monteer het BtM-bord in een weerbestendige behuizing om vocht uit de buurt van de elektronica te houden. Monteer de vochtigheidstemperatuursensor buiten de doos, zodat deze is aangesloten op het BtM-bord.

Leid de acht paar krokodillenclips die nodig zijn voor geleidingsmetingen naar de buitenkant van de weerbestendige behuizing. Ten slotte, clip elke mos streng met de krokodil clips. Om ervoor te zorgen dat de exemplaren droog zijn, voert u de kalibratie 's middags uit, op een dag met een lage luchtvochtigheid en voorafgegaan door ten minste één en bij voorkeur twee droge dagen.

Selecteer een gemeenschap van mos of korstmos die gezond en goed gestructureerd is. Verbind de datalogger met het mos of korstmos door de krokodilclips op een centrale positie van de gemeenschappen te plaatsen in het geval van bryophyten, fruticose korstmossen en foliose korstmossen. Voor fruticose korstmossen, bevestig de clips in de thallus.

Voor mossen, bevestig de clips direct op de stengel van een individu. In het geval van foliose korstmossen, plaats de clips op de rand van de thallus. Houd een minimale afstand van ongeveer vijf millimeter tussen elektroden.

Zorg ervoor dat de clips niet gemakkelijk kunnen worden losgemaakt voordat u met metingen begint. Start de metingen door het inschakelen van de datalogger, en laat de BtM bord draait voor ongeveer drie minuten om de geregistreerde waarden te stabiliseren. Voer een pre-kalibratietest uit om de hoeveelheid water te schatten die nodig is in elke drinkgebeurtenis.

Sluit de clips aan op het voorbeeld. Voeg vervolgens water toe totdat de geleiding een waarde bereikt die niet toeneemt met de toevoeging van meer water. Dit is de maximale geleidingswaarde van dat monster en zal worden gebruikt om de gietstappen van de kalibratie vast te stellen.

Wacht tot de geleidingsmaatregelen terugkeren naar de oorspronkelijke waarden. Gebruik een kleine spray om de monsters te bevochtigen met een hoeveelheid water die gelijk is aan 1/10 van de vooraf bepaalde hoeveelheid water die nodig is om de maximale geleiding in het monster te bereiken. Wacht tot het mos of korstmos het water volledig absorbeert en de geleidingsmetingen stabiel zijn voordat het weer water geeft.

Herhaal dit totdat de geleiding de maximale waarde bereikt en het mos of korstmos volledig gehydrateerd is. Elke kalibratietest moet ongeveer 15 minuten duren, afhankelijk van het interval tussen de wateringen, wat één tot twee minuten moet zijn. Na het beëindigen van de kalibratie, neem de microSD-kaart van de BtM-bord, en kopieer het gegevensbestand naar een computer.

Hier getoond, is een figuur die de evolutie van de geleidingsmetingen tijdens de kalibratiefase weergeeft. Uitdrogingscurven van Homalothecium aureum en Dicranum scoparium onthullen variabiliteit onder de monsters van dezelfde soort. De gevonden variabiliteit binnen en tussensoorten was vrij groot en kan worden toegeschreven aan verschillen in biomassa en morfologie van elke stam.

Door het gemak van de montage, dit apparaat overwint de technische beperkingen van het ontwerpen en bouwen van een datalogger, waardoor de oprichting van middellange en lange termijn monitoring netwerken. Deze techniek maakt de weg vrij voor onderzoekers in biogeografie en ecofysiologie om te onderzoeken wanneer, hoe en waarom bekende vasculaire cryptogamen, zoals korstmossen of mossen, groeien in verschillende regio's en in de omgevingsgradiënten. Bovendien kan deze techniek helpen de drijfveren van het succes van een soort of individuen binnen ecologische gemeenschappen te begrijpen of vast te stellen wat de levering van ecosysteemdiensten door deze belangrijke organismen bepaalt.