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31/10/2024

Un nouvel outil pour surveiller l’exposition à la lumière ultraviolette au fil du temps – Blog des méthodes


Message fourni par Matthew Lattanzio.

Bonjour! Je m’appelle Matthew Lattanzio et je suis professeur agrégé à l’Université Christopher Newport, où j’étudie la façon dont les reptiles et les amphibiens interagissent et réagissent à la variabilité environnementale. J’ai grandi en tant que passionné de la nature et c’est donc passionnant de continuer à transmettre cette curiosité à ma carrière, en me mettant constamment au défi, ainsi que mes étudiants, de réfléchir largement aux phénomènes biologiques et, plus important encore, de sortir des sentiers battus. Mon dernier projet, décrit dans un récent Méthodes en écologie et évolution papiera commencé par une question simple : Pourquoi la lumière ultraviolette (UV) n’est-elle pas davantage étudiée en écologie ?

Défis liés à la collecte de données sur la lumière UV

Bon, revenons un instant en arrière : il y a des lustres (en 2019), mon attention en matière de recherche s’est portée sur la lumière UV, un domaine d’une importance significative dans le soin des reptiles mais souvent négligé dans la recherche universitaire. Ayant élevé des reptiles comme animaux de compagnie depuis mon enfance, je connaissais de première main le rôle que jouent les UV dans la santé animale, de la synthèse de la vitamine D à la bonne santé, au comportement et à la survie. Pourtant, malgré cette importance, la plupart des recherches sur les interactions animal-environnement se sont concentrées sur la température. Et cette prise de conscience m’a ouvert les yeux, m’a conduit à cette question simple mais importante. De toute évidence, la lumière UV est une autre ressource clé de la lumière solaire, alors pourquoi l’attention portée aux UV a-t-elle été insuffisante par rapport à la température ?

En examinant la littérature disponible sur les relations entre les UV et les caractéristiques des organismes, un obstacle important à notre capacité à étudier les UV est devenu de plus en plus clair pour moi : il n’existait tout simplement aucun enregistreur de données UV disponible dans le commerce capable d’enregistrer en continu l’exposition aux UV au fil du temps. Les capteurs portables comme le Solarmeter 6.5r ne fournissaient que des lectures UV instantanées, rendant les études à long terme impossibles sans intervention humaine fréquente. C’est à ce moment-là que j’ai réalisé que la meilleure façon d’améliorer l’appréciation de la lumière UV dans l’écologie et la physiologie des organismes reposait sur la nécessité de disposer d’un moyen fiable et abordable de suivre la lumière UV au fil du temps.

Fig.1 Mes premières tentatives avec un enregistreur de données UV (maintenant appelé Thing 1 et Thing 2) étaient un peu rudes en termes d’apparence et d’assemblage (ne sous-estimez pas l’utilité du ruban adhésif, des élastiques et des récipients en plastique bon marché. quand on commence !), mais cela fait partie du processus ! Lorsque j’ai commencé ce voyage, je me suis d’abord concentré sur un capteur différent (a) avant que l’étalonnage et des tests plus approfondis ne révèlent qu’un autre capteur UV était bien mieux adapté à l’enquête scientifique (b). De plus, pouvez-vous repérer le lézard en (a) ? À l’époque, mon dragon barbu (Tad, en haut au centre) m’a aidé avec les tests sur le terrain de l’enregistreur UV dans le jardin.

Développer une solution avec Arduino

Entrez Arduino, une petite plate-forme électronique open source et à faible coût. N’ayant aucune expérience préalable en électronique, j’étais certes nerveux à l’idée de plonger dans un domaine entièrement nouveau et de créer mon propre appareil. Mais grâce à une incroyable communauté d’amateurs et de scientifiques utilisant Arduino à d’autres fins (et publiant des conseils utiles sur les forums), j’ai rapidement réalisé que je pouvais créer cet outil moi-même. Après de nombreux essais et erreurs (encore une fois, aucune expérience en électronique ici !), J’ai développé un enregistreur de données UV qui non seulement fonctionnait, mais qui pouvait également être personnalisé et étendu avec des capacités de capteur supplémentaires. Mon enregistreur de données UV est résistant aux intempéries et capable d’enregistrer les expositions aux UV pendant des mois sur le terrain ou en captivité, le tout pour moins de 55 $. Ma conception est entièrement open source, ce qui signifie que n’importe qui peut la reproduire ou l’adapter pour ses recherches ou son usage domestique.

Le processus m’a appris une leçon précieuse : vous n’avez pas besoin d’être un ingénieur pour construire un appareil basé sur Arduino, vous devez simplement être prêt à tenter votre chance avec quelque chose de nouveau. Ces plateformes open source permettent à chacun de créer facilement des outils scientifiques personnalisés. Donc, si vous avez déjà pensé à créer vos propres outils scientifiques ou si vous voulez simplement un projet amusant (d’ailleurs : construire de nouveaux appareils pour le plaisir est aussi un de mes nouveaux passe-temps – posez-moi des questions sur la sonnette de notre chiot ou les mangeoires automatisées pour la faune !) , n’ayez pas peur de plonger dans le monde de la petite électronique. Vous pourriez simplement créer quelque chose qui change notre façon de voir le monde qui nous entoure.

Fig.2 Exemple de version finale d’un enregistreur de données UV (a) seul et (b) déployé pour la toute première fois sur un site d’étude du Appleton-Whittell Research Ranch près d’Elgin, en Arizona, en 2021. J’ai finalement opté pour une conception plus inspirée du terrain et résistante aux intempéries plutôt que le boîtier en plastique utilisé pour mes premiers tests qui combine des matériaux disponibles dans le commerce (PVC, câbles USB, film transparent aux UV) et des composants personnalisés imprimés en 3D. L’utilisation d’un câble USB pour connecter le capteur UV à l’Arduino est l’un de mes aspects préférés de la conception du boîtier car il permet au chercheur de positionner le capteur face au soleil (ou à une source de lumière artificielle), quelles que soient les contraintes de placement du corps de l’enregistreur. En conséquence, cet enregistreur de données UV devrait être utile dans diverses conditions environnementales et/ou habitats (comme les arbres tombés).

Vous voulez construire le vôtre ?

Si vous êtes prêt à vous lancer, tout ce dont vous avez besoin pour créer un enregistreur de données UV est disponible sur Zenodo (par exemple, des schémas de câblage, des fichiers d’impression 3D et un guide de construction détaillé dans les informations complémentaires), voir : ici. Que vous soyez chercheur ou amateur, j’espère que cet appareil vous sera utile pour vos besoins d’enregistrement d’exposition aux UV, que ce soit dans des habitats naturels ou des environnements intérieurs contrôlés. N’hésitez pas à nous contacter si vous avez des questions, des préoccupations ou si vous souhaitez simplement partager vos propres aventures Arduino (l’enregistreur de données ou tout autre élément que vous créez). Bonne ingénierie !

Article édité par Standiwe Nomthandazo Kanyile





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