Le termocamere FLIR rivelano i segreti della convivenza degli insetti

La termografia è di notevole aiuto nello studio degli insetti. I ricercatori la usano per scoprire in che modo diverse specie di insetti possano convivere su una pianta ospite. Alla Penn State University, una FLIR T650sc ha fornito preziose informazioni termiche nel corso di un esperimento con specie di insetti che coabitano sul grano.

I dipartimenti di Entomologia ed Ecologia della Penn State University puntano a svolgere un'eccezionale ricerca sugli insetti che migliorerà la salute umana, la qualità della vita e la sostenibilità del nostro cibo e degli ecosistemi. L'entomologia è infatti una scienza naturale interdisciplinare capace di contributi incisivi sulla nostra comprensione della vita, del nostro ambiente e del benessere della nostra società. Gli insetti influenzano in modo significativo la civiltà umana, con impatti sia positivi, come l'impollinazione delle nostre piante alimentari, che negativi, come la competizione sulle risorse alimentari o la trasmissione di gravi malattie umane.

Insetti e temperatura

La ricerca nei dipartimenti di Entomologia ed Ecologia affronta svariati quesiti e utilizza un ampio spettro di approcci e metodologie sperimentali, inclusa la termografia, per esplorare la vita degli insetti. La temperatura è uno dei fattori ambientali più rilevanti che influenzano la crescita e lo sviluppo degli insetti. Le condizioni microclimatiche sulla pianta ospite - la pianta su cui l'insetto alloggia e si sostenta - sono particolarmente importanti per gli insetti erbivori; i gradienti termici regolano spesso la distribuzione degli insetti sulla loro pianta ospite.

Mitzy Porras, specializzanda in Entomologia presso la Penn State, studia questi microclimi e si interessa in particolare alla coesistenza degli insetti sulle piante ospiti. "Come convivono specie concorrenti in un ambiente comune? Il gradiente termico di una pianta può consentirci di capire meglio come questi insetti possano vivere insieme - ossia i meccanismi della loro convivenza - e in che modo si distribuiscono su una pianta".

Misurazione della temperatura delle piante

È stato realizzato un esperimento per identificare il gradiente termico sul grano (Triticum aestivum L.). "Volevamo misurare con precisione la temperatura delle piante di grano, sia sullo stelo che nelle parti apicali della pianta", afferma Mitzy Porras. "Tuttavia, a causa dei tratti fisici caratteristici della pianta di grano, con foglie e stelo stretti, determinare con precisione e affidabilità la temperatura della pianta è stata una vera sfida".

"Avevo già lavorato con le termocoppie in altre università, ma purtroppo non sono una tecnologia molto efficiente per misurare la temperatura delle piante", afferma Mitzy Porras. "Prima di tutto, una termocoppia misura la temperatura su un solo punto, non su una superficie più grande e più significativa. Poi, per misurare la temperatura della pianta con una termocoppia, è necessario toccare la pianta. E toccandola si modifica effettivamente la sua temperatura. Ovviamente, questa perturbazione comporterebbe misure non accurate".

Crescita del grano a densità di campo simulata, da sinistra a destra: Immagine visiva, immagine termica, misurazioni. Sulla pianta di grano vi è un gradiente termico (sotto la densità di campo simulata). La temperatura della pianta variava da 22 ± 1,5 °C nello stelo a 32,5 ± 1 °C nella parte più apicale delle foglie.

Termografia

"Per questo esperimento, abbiamo deciso di impiegare una termocamera, perché questa tecnologia ci consente di descrivere con precisione l'eterogeneità termica delle piante", afferma Mitzy Porras. "È in grado di valutare simultaneamente la temperatura sia sullo stelo che sulle parti apicali e in una sola immagine si ha una panoramica completa del gradiente termico. Le foglie e il gambo stretti rendevano inoltre difficile distinguere la temperatura della pianta dalla temperatura dello sfondo. Ma siamo stati in grado di superare questa limitazione utilizzando un'ottica appropriata montata sulla termocamera. In questo modo, abbiamo potuto valutare la temperatura in tre punti lungo la foglia di grano".

"Un altro enorme vantaggio della termografia è che il metodo è non distruttivo: con la misurazione, non si influenza la temperatura della pianta".

Caratterizzazione del gradiente termico sulle singole piante: la temperatura varia da 2 °C a 4 °C, in funzione dell'umidità relativa e dello stress a cui la pianta è esposta. Identificazione del gradiente termico mediante FLIR TOOLS.

Le misurazioni termografiche sono state effettuate con una termocamera FLIR T650sc con ottica da 15 mm e valore di emissività di 0,90. Le piante di grano erano situate in una camera di crescita, con umidità, luce e temperatura controllate e con velocità del vento costante, che assicurava un flusso d'aria omogeneo ed evitava fluttuazioni. La termocamera FLIR è stata esposta alle condizioni ambientali all'interno dell'incubatore per circa due ore prima dell'esperimento, e le piante sono state acclimatate per 24 ore prima di scattare le foto. È stato acquisito un gruppo di 10 immagini per ciascuna pianta, con una distanza di un metro tra le piante e la termocamera. Il gradiente termico è stato valutato sulle piante in condizioni di densità di campo simulata e per le singole piante.

Termocamera di comodo utilizzo

Nella ricerca di una termocamera adatta per l'esperimento, Mitzy Porras ha deciso di esaminare i requisiti tecnici degli esperimenti descritti in altri articoli accademici. È risultato chiaro che la T650sc, una termocamera molto popolare nel mondo accademico e della ricerca, era esattamente lo strumento ideale per il lavoro.

La FLIR T650sc è una termocamera per la ricerca con risoluzione di 640 x 480 pixel e dimensioni spot ridotte, che garantisce risultati precisi e affidabilità nella misurazione della temperatura. È dotata di unità IR inclinabile, che consente all'utilizzatore di svolgere i propri esperimenti rapidamente e in posizione comoda. Lo schermo tattile LCD di elevata qualità presenta immagini nitide e luminose e semplifica la modifica delle impostazioni e l'interazione con il menu. La T650sc dispone anche delle funzioni proprietarie MSX® e UltraMax di FLIR per l'ottimizzazione e il miglioramento dell'immagine.

"La FLIR T650sc ci ha permesso di valutare la temperatura sullo stelo e sulle parti apicali del grano in modo molto accurato e ci ha mostrato il gradiente termico con notevole dettaglio, centrando in pieno l'obiettivo di questo esperimento", sottolinea Mitzy Porras. "Inoltre, la termocamera è molto facile da utilizzare. Si può scegliere di utilizzare l'unità FLIR all'esterno sul campo o per lavorare in laboratorio, e questa possibilità la rende molto flessibile. La termocamera può essere utilizzata in vari ambienti e si è rivelata capace di acclimatarsi ottimamente nella camera di crescita".