4ª Assembleia Luso Espanhola de Geodesia e Geofísica
4ª Asemblea Hispano Portuguesa de Geodesia y Geofisica
Figueira da Foz 2004
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Monotorização do sinal eléctrico gerado pelo fluxo de seiva de uma árvore
Monotorization of the electrical signal generated by a tree
Alunos da disciplina de Prospecção Geofísica I: S. S. Cardoso(1), L. B. Carrondo(1), J. M.
Marques(1), P. N. Narciso(1), M. J. Rocha(1), I. N. Rodrigues(1), M. Vargas(1), T. Viegas(1);
Responsáveis pela disciplina: F. A. Monteiro Santos (1), R. T. Luzio (Prática)(1)
Apoio técnico: A. Soares (1)
(1)
Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa, Campo Grande, 1749-016 Lisboa, [email protected]
SUMMARY
In the scope of the Geophysical Prospection I course (graduation in Geophysics), we intent to study the electrical signal
recorded in a standing tree. Eight electrodes were installed at two different levels in a tree (Eucalyptus Globulus) situated
in the campus of Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa. The electrodes are guided according to the main
cardinal points (N, S, E, W). The data will be collected continuously from November 2003 (using a data-logger that
registers values every minute) and will continue at least until October 2004. Test results will be presented here. The final
results will be available in October 2004, corresponding to the annual fluctuations of the electric signals.
1. INTRODUÇÃO
Este trabalho insere-se no âmbito da disciplina de Prospecção
Geofísica I, da licenciatura em Ciências Geofísicas da FCUL. Um
dos objectivos desta disciplina é a elaboração de dois trabalhos de
semestre, onde os alunos concebam, instalem e monotorizem duas
experiências propostas pelos responsáveis da disciplina. Neste caso
foi proposto estudar as variações interanuais do sinal eléctrico
gerado pelo fluxo de seiva de uma árvore.
Verificou-se em experiências anteriores (Koppán et al. (1998))
que o campo electromagnético natural da Terra (com uma variação
horizontal de algumas dezenas de mV/km) é fortemente distorcido
na vizinhança de uma árvore.
Uma vez que as árvores, juntamente com outras fontes de ruído
podem criar problemas na aplicação dos métodos telúrico e
magneto-telúrico, concentrou-se a atenção no problema dos
processos eléctricos que ocorrem no interior do tronco da árvore.
Morat et al.(1994) registaram diferenças de potencial eléctrico
no tronco de uma castanheira-da-Índia (Aesculus Hippocastanum)
utilizando eléctrodos inseridos em dois níveis diferentes.
Observaram uma variação quase-sinusoidal durante o Verão, com
uma amplitude de 10 mV e um período de 1 dia. No fim do Outono
esta variação desapareceu. Uma hipótese para justificar este
fenómeno é a variação diária do alto conteúdo iónico do fluxo de
seiva, devida à evapotranspiração diária das folhas da árvore.
Koppán et al. (2000) registaram, ao longo de dois anos,
diferenças de potencial eléctrico no tronco de um carvalho da
Turquia (Quercus cerris), de forma semelhante à experiência
anterior, utilizando oito eléctrodos inseridos, quatro a quatro
(correspondentes aos lados S, W, N e E) em dois níveis diferentes do
tronco. As variações diárias registadas foram semelhantes às
registadas por Morat et al. (1994), indicando uma flutuação anual
característica e apresentando quer em 1998 quer em 1999, um
mínimo entre Novembro e Março, e dois máximos: o primeiro no
final de Março/princípio de Abril e o segundo no final de
Junho/princípio de Julho. O primeiro pico parece estar relacionado
com a intensificação dos processos de transporte no interior da
árvore e o segundo pode corresponder a um máximo de transpiração
ou seja a um máximo na intensidade do fluxo da seiva.
Relativamente aos trabalhos anteriores introduzimos algumas
alterações ao nível da inserção e isolamento dos eléctrodos (que
passam a estar colocados no interior do tronco em vez de estarem à
superfície); a distância do data-logger à árvore foi diminuída
(comparando a Koppán e al.(1998) e a Koppán e al.(2000)), tendo
sido instalado junto à árvore juntamente com a fonte de alimentação
(duas baterias de 12V).
A espécie de árvore escolhida (Eucalyptus Globulus) é inédita
neste tipo de estudo, sendo o seu porte muito superior ao das árvores
utilizadas nos estudos anteriormente referidos. Esta espécie é muito
frequente em Portugal, sendo por isso interessante a sua
monitorização.
2. METODOLOGIA
Foram instalados oito eléctrodos no tronco de um eucalipto
(Eucalyptus Globulus) com uma altura e um perímetro aproximados
de 15 m e 1.5 m, respectivamente. Foram colocados quatro
eléctrodos em cada um dos dois níveis diferentes, nível 1 e nível 2 (a
1 m e a 3 m do solo, respectivamente), orientados segundo os pontos
cardeais principais (N, S, E, W), como representado na figura 1.
Figura 1 – Localização dos eléctrodos no tronco da árvore (Layout of the
electrodes at the trunk of the tree ).
Os eléctrodos são parafusos de aço inoxidável (tendo um
comprimento de 2.8 cm e um diâmetro de 0.5 cm) e foram colocados
dentro da árvore. Para tal foi feito um furo cilíndrico perpendicular à
face do tronco com cerca de 2 cm de profundidade, o parafuso foi
instalado no interior deste e posteriormente preencheu-se o furo com
massa isolante epoxy. Este método teve como objectivo assegurar
uma boa superfície de contacto e um bom isolamento do exterior.
As diferenças de potencial são medidas entre os eléctrodos no
tronco e uma terra comum no solo. Para esta terra foram
consideradas duas hipóteses: a) um eléctrodo igual aos outros
instalado na base do tronco ou b) um eléctrodo não polarizável
instalado no solo junto à árvore; após alguns dias de teste optou-se
pelo eléctrodo não polarizável por apresentar um registo mais
estável. Os valores são registados num data-logger (Campbell
CR10) que se encontra junto à árvore dentro de uma caixa estanque.
O data-logger regista um valor por minuto que corresponde a uma
média de seis valores, recolhidos a uma taxa de amostragem de 10s.
3.
RESULTADOS PRELIMINARES
Durante o mês de Outubro foi efectuada toda a instalação do
equipamento necessário para que se inicie a monotorização do sinal
eléctrico da árvore a partir de Novembro de 2003. Na fase de
instalação foram efectuados os necessários testes ao equipamento de
modo a garantir um correcto registo do sinal. Na figura 2 é
apresentado um registo de 24h para os eléctrodos Este e Oeste do
nível 2 (a 3 m do solo). Este registo, embora correspondente à fase
20
15
10
5
[mV]0
-5
W3m
E3m
-10
-15
0
200
400
600
1/2
dia
800
1000
11200
dia
Figura 2 – Diferença de potencial observada durante a fase de testes
para os eléctrodos Este e Oeste a 3 m (22/10/2003). (Voltage observed
during the test phase for the East and West electrodes at 3 m (22/10/2003)).
de intalação, apresenta alguma semelhança com os dados observados
por Koppán et al. (2000), o que poderá ser uma boa indicação em
relação à instalação realizada.
4. AGRADECIMENTOS
Agradecemos aos Serviços Técnicos da FCUL as facilidades
concedidas durante a fase de instalação do equipamento.
5. REFERÊNCIAS
Morat, P., Le Mouël, J. L., and Granier, A. (1994): "Electric potential on a tree. A
measurement of the sap flow". R. Acad. Sci. Paris, Sciences de la vie., 317, 98-101.
Koppán, A., Szarka, L. and Wesztergom, V. (1998): "Temporal variation of electrical
signal recorded in a standing tree". Acta Geod. Geoph. Hung., 34, 169-180.
Koppán, A., Szarka, L. and Wesztergom, V. (2000): "Annual fluctuation in amplitudes
of daily variations of electrical signals mesuared in the trunk of a standing tree". C.
R. Acad. Sci. Paris, Sciences de la vie/ Life Sciences, 323, 559-563.