​A través de modelos matemáticos y estadísticos, el semillero BioMat adelanta la segunda fase de un proyecto para estimar la capacidad de captura de dióxido de carbono y de material particulado contaminante por parte del arbolado del campus

Vásquez Arroyave, Mónica María

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Repositorio Institucional Universidad EAFIT

SemillerosEl campus de EAFIT es el laboratorio a cielo abierto de BioMatEl área de estudio de la investigación es el campus de EAFIT, que cuenta con 1.682,45 metros cuadrados de espacios con árboles. Róbinson HenaoRevista Universidad EAFIT-Periodismo científico82Mónica María Vásquez ArroyaveColaboradora El campus de la Universidad EAFIT es el laboratorio en el que los estudiantes del  semillero de investiga-ción en Modelación matemática aplicada a las cien-cias biológicas (BioMat) desarrollan la segunda fase de la investigación Servicios ecosistémicos generados por el arbolado de la Universidad EAFIT.La primera etapa estuvo motivada por unas con-ferencias sobre la Red de parcelas de monitoreo de los bosques naturales de Colombia, a las que los es-tudiantes tuvieron la oportunidad de asistir a través del curso de álgebra lineal y ecuaciones diferenciales para biología, ofrecido por la profesora María Euge-nia Puerta Yepes, investigadora del Departamento de Ciencias Matemáticas de EAFIT y docente coordina-dora de BioMat.En esta primera fase, los eafitenses encontraron que la Universidad tiene aproximadamente 1.512 in-dividuos en un área de 1.682,45 metros cuadrados, si se considera que cada ramificación de un árbol que mida más de 2.5 centímetros de diámetro a la altura del pecho es contado como un individuo diferente.En el muestreo realizado por el semillero BioMat identificaron aproximadamente 870 árboles repre-sentativos, asociados a 70 especies pertenecientes a 25 familias. (Ver ‘Inventario de árboles de la Universi-dad EAFIT - Semillero BioMat’).De estas 70 especies, apunta Jhan Carlos Carri-llo Restrepo, estudiante de Biología de EAFIT, 16 son nativas y dos son endémicas: Jacaranda hesperia Du-gand y Caesalpinia ebano H. Karst.“Estas 18 especies representan apenas el 20 por ciento del total de árboles de la Universidad, lo que A través de modelos matemáticos y estadísticos, el semillero BioMat adelanta la segunda fase de un proyecto para estimar la capacidad de captura de dióxido de carbono y de material particulado contaminante por parte del arbolado del campus.significa que hay más de 1.200 individuos que son cultivados e introducidos de otros países. Esto puede ser debido a que tal vez se priorizó la estética que brindan los introducidos, pero, en algunos casos, las nativas o endémicas están realizando igual o mejor trabajo en términos de capturas de CO2”, asegura Jhan Carlos Carrillo, quien en la actualidad realiza una pasantía en el Instituto de Investigación de Recursos Biológicos Alexander von Humboldt.Una vez identificadas las especies, a partir de modelos matemáticos y estadísticos, el semillero se enfocó en estimar la cantidad de dióxido de carbono (CO2) capturado, relacionado con beneficios como la regulación del microclima interno y la reducción de la contaminación ambiental.De esta manera, establecieron que el arbolado de EAFIT tiene una biomasa aérea estimada de 475 toneladas, es decir, de materia orgánica por encima del suelo, lo que incluye el tronco, las ramas, la corte-za, las semillas y las hojas. Como reservorio de carbo-no, dicha biomasa aérea equivale a la captura de 872 toneladas de CO2 por parte del arbolado a lo largo de toda su vida.Otro de los hallazgos es que la familia de ár-boles con más representantes dentro del campus, la Fabaceae (familia de leguminosas), es la que más aporta a la captura de CO2 con 308 toneladas hasta el presente.Para la investigadora María Eugenia Puerta, el aporte de este proyecto consiste en desarrollar y ca-librar modelos matemáticos específicos para estimar los servicios ecosistémicos prestados por arbolados urbanos. Esto va en línea con la mayoría de estudios en ciudades alrededor del mundo –Chicago, Pekín, Barcelona, entre otras–, que buscan analizar el bene-ficio, costo y capacidad de almacenamiento de car-bono asociado a los árboles urbanos.Dichos estudios, acota la investigadora, se basan en modelos alométricos, es decir, unas ecuaciones ma-temáticas de volumen, biomasa o carbono (VBC) que permiten estimar el almacenamiento de carbono en sis-son los que tienen el ánimo y la disciplina de realizar los proyectos”: María Eugenia Puerta.“Aunque es una actividad voluntaria, los estudiantes Julio–diciembre de 2018 83Semillerostemas forestales y agroforestales a partir de unas pocas variables fáciles de medir, por ejemplo, el diámetro del tronco a la altura de pecho (DAP) y la altura total. Sin embargo, esos modelos son desarrollados para bosques naturales y no para las condiciones reales a las que se enfrenta el arbolado urbano, lo que conlleva sobreestimaciones o subestimacio-nes de los servicios ecosistémicos reales prestados por los arbolados.Gracias a los resultados obtenidos hasta el mo-mento, la docente menciona que hay interés en el semillero por parte del Área Metropolitana del Valle de Aburrá con el fin de acoger esta iniciativa para es-tudiar las Áreas Protegidas Urbanas (APU) del Valle de Aburrá. Esto permitiría establecer, según la cap-tura de dióxido de carbono, cuáles y cuántos árboles sembrar o, en el caso de un constructor, saber con qué especies podría remplazar las taladas.Segunda faseUna vez terminada la investigación inicial sobre servi-cios ecosistémicos –beneficio que la naturaleza pue-de aportar a la sociedad–, BioMat emprendió en 2017 la segunda etapa de ese estudio, pero esta vez para estudiar la cantidad de material particulado (PM) que captura el arbolado de EAFIT.Valle de Aburrá y así evitar introducir especies que generen problemas ecológicos”: Esteban Velásquez.“Se busca utilizar los árboles existentes en el Av. Las VegasAv. RegionalRío MedellínCll 4 SurCancha nortePlacapolideportivaCanchasintéticaVivoPlazoleta delEstudianteCra. 48A N. 10Sur-107Cra. 48B N. 10Sur-132PlacapolideportivaLaboratoriodeBiotecnologíaParqueLos GuayabosS NParqueaderode motosBibliotecaZona 5Zona 6Zona 4Zona 3Zona 2Zona 1Zona 8Zona 7Inventario de árboles Universidad EAFIT - Semillero BioMatEl semillero de investigación en Modelación matemática apli-cada a las ciencias biológicas (BioMat) realizó el inventario de árboles de la Universidad EAFIT, en el que tuvo las siguientes consideraciones:1. En el inventario se dividió el campus en ocho zonas, cada una determinada con base en los conjuntos de árboles más relevantes.La zona demarcada con una X y en color rojo es la cafetería, que entre 2016 y 2018 estaba siendo remodelada y no se te-nía acceso a los árboles que allí se encuentran. Se desconocía si estos serían retirados, así que los árboles de esa zona no fueron tomados en cuenta.La zona 8, que no está ilustrada en la gráfica, hace referencia a todos los individuos que se encuentran en el Bloque 1 del Parque los Guayabos.Las zonas determinadas pueden redeterminarse debido a eventos y procesos logísticos de la Universidad que no obs-truyan el acceso a los árboles.2. Según los datos reportados en la literatura, solo se incluye-ron en el inventario los árboles que cuentan con un diámetro a la altura de pecho (DAP = 1.35 m), mayor a 5 cm. Aquellos casos en los que el árbol se bifurca antes de la altura al pecho se incluyeron todos con las ramas que superaran un diámetro mayor a 2.5 cm. Además, se trataron como individuos diferen-tes aunque surjan de la misma base.3. Autores: Jhan Carlos Carrillo-Restrepo, Laura Isabel Villegas-Ruiz, Mauricio Serna-González, Valentina Grisales-Betancur, Laura María Pulido-Cifuentes, Juan Sebastián Borja-Murillo, María Eugenia Puerta-Yepes, Myladis Cogollo Flórez, Esteban Álvarez-Dávila.Revista Universidad EAFIT-Periodismo científico84y el liderazgo es muy alto en este semillero”: María Eugenia Puerta.“El aprendizaje en relación con el trabajo en equipo Para la primera etapa solo necesitaron tomar las medidas de los árboles, como el diámetro del tronco, la altura y la densidad de la madera. Esta segunda fase, proyectada a dos años, indica Jhan Carlos Ca-rrillo, quien fue el primer coordinador estudiante de BioMat, implica que se debe tomar una medida adi-cional, como lo es el área foliar, es decir, el área de la superficie de las hojas de una planta.Además, de cada una de las especies se deben seleccionar 10 individuos y de cada uno se deben colectar 15 hojas a diferentes alturas de la copa del árbol. Estas hojas se lavan y, finalmente, se filtra el material particulado presente en la hoja, explica el estudiante de Biología.Una vez se filtra el líquido resultante, mediante modelos matemáticos se puede estimar la cantidad de PM que retiene cada especie de árbol, señala Es-teban Velásquez Agudelo, estudiante del pregrado en Biología de EAFIT.De esta manera, con este proyecto estos eafi-tenses buscan entender los servicios ecosistémicos que proporcionan los árboles de la Universidad. El propósito hacia el futuro es utilizar este conocimiento para extrapolarlo a un lugar más grande como Mede-llín, dada su afectación por PM en los últimos años.Para lograrlo, le apuntan a poder acceder al in-ventario de árboles de toda la ciudad que tiene el Área Metropolitana, insumo en el que el semillero po-dría aplicar el modelo matemático para estimar cuán-to CO2 y PM captura este arbolado urbano.Formación integralEl semillero BioMat está conformado por los estu-diantes Jhan Carlos Carrillo Restrepo, Esteban Ve-lásquez Agudelo, Samuel Peláez Vélez, Juan Pablo Durango Cardona, Roberto José Saldarriaga Giraldo, Catalina Riascos Rubiano, Óscar Fernando Echeverri Muñoz, Franklin Pastrana Arteaga y Luis Eduardo Gi-raldo Mosquera, pertenecientes al pregrado en Bio-logía de EAFIT, con la tutoría de la profesora María Eugenia Puerta Yepes.Este espacio nació en 2015 a partir de la motiva-ción de los estudiantes de contar con un espacio para la discusión e investigación de temas de interés, que trascendieran las materias específicas de las ciencias GuayaboManzano de monteZona 1VarasantaZona 2Zona 3Algunos de los árboles más representativos en cada zona: Róbinson Henao Róbinson Henao Róbinson HenaoJulio–diciembre de 2018 85SemillerosEn palabras de María Eugenia Puerta Yepes, profesora e investigadora del Departamento de Ciencias Matemáticas de EAFIT, dentro de los mayores logros del semillero están su continuidad y la capacidad de inspirar a los estudian-tes para ser más perseverantes en lograr sus retos y sus sueños, tener mayor conciencia del tema ambiental y del aporte de las matemáticas en la resolución de problemas de biología. También destaca el reconocimiento otorgado por la Dirección de Investigación de EAFIT, por sus aportes en el área de medio ambiente y sostenibilidad.La metodología de trabajo de BioMat para definir los pro-yectos se centra en la realización de exposiciones por par-te de los estudiantes, donde se analizan las debilidades o fortalezas de cada propuesta, que incluye hipótesis o pregunta de investigación, estado del arte, metodología, alcance, objetivos, resultados esperados, presupuesto, re-curso humano, laboratorio requerido, entre otros. Con base en esto, se define su viabilidad y se elige por consenso el proyecto que se va a desarrollar. “En el corto, mediano y largo plazo aspiramos tener más estudiantes comprometidos en el semillero, avanzar más en el conocimiento sobre arbolados urbanos y apuntarle a otro tipo de problemas en biología, que sean relevan-tes para los estudiantes, por ejemplo, hay una propuesta sobre modelos de nicho y distribución de especies”, pun-tualiza la docente.Un espacio que inspirabiológicas y les permitiera tener una mirada multidis-ciplinar, en este caso con las matemáticas.“El semillero me motivó porque tenía matemá-ticas y estas, junto con el modelamiento, permiten tener una perspectiva de la realidad y actuar en ar-monía, en este caso, con la naturaleza. En mi forma-ción profesional me ha aportado mucho en el trabajo en equipo, a aprender a hacer ponencias de manera adecuada y a entender que la medición es tan impor-tante como el análisis”, expresa Esteban Velásquez, coordinador estudiante de BioMat.Por su parte, el estudiante Jhan Carlos Carrillo considera que, a través de BioMat, ha logrado supe-rarse, convertirse en una persona más interesada en el aprendizaje y en mejorar su nivel académico, con el que tuvo dificultades al comienzo de la carrera. “El Ébano endémico Zona 4Gualanday nativo-EndémicoZona 5BúcaroZona 6Algunos de los árboles más representativos en cada zona: Róbinson Henao Róbinson Henao Róbinson HenaoRevista Universidad EAFIT-Periodismo científico86InvestigadoraMaría Eugenia Puerta YepesMatemática, Universidad de Antioquia; doctora en Ciencias Matemáticas, Uni-versidad  Politécnica de Valencia (Es-paña). Es profesora e investigadora del Departamento de Ciencias Matemáticas de la Universidad EAFIT. Creadora del  se-millero de investigación en Modelación matemática aplicada a las ciencias bio-lógicas (BioMat).CaracolíZona 7MuliZona 8semillero me ha permitido abrir un poco el panorama investigativo, entender que los fenómenos biológicos pueden ser estudiados y complementados desde otras ramas de la ciencia como las matemáticas, la física y la estadística”, afirma.La docente María Eugenia Puerta recuerda que BioMat empezó con unas clases suyas y con ponencias de otros conferencistas. Seis meses después se aden-traron en los temas propuestos por los estudiantes.“Soy la tutora, pero el papel protagónico lo tie-nen los estudiantes, quienes también hacen jornadas de sensibilización con los de primeros semestres. La iniciativa de crearlo surgió para dar respuesta a la so-licitud de los estudiantes de un semillero basado en modelos matemáticos para enfrentar problemas en biología”, puntualiza la profesora.Algunos de los árboles más representativos en cada zona: Róbinson Henao Róbinson Henao Róbinson HenaoJulio–diciembre de 2018 87

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