Elektrodenpaar
Zwei identische Elektroden, eine in der Xylemregion eines lebenden Baumes, eine im umgebenden Boden. Identische Materialien halten eine Reaktion unterschiedlicher Metalle aus der Messung heraus.
Technologie
Das elektrische Signal eines lebenden Baumes auslesen
Ein Baum hält gegenüber dem Boden, in dem er wächst, ein messbares elektrisches Potenzial aufrecht. Dieses Potenzial ist dokumentiert, sein Mechanismus veröffentlicht. VoltreeAI baut Sensoren, die es kontinuierlich im Feld unter dem Kronendach erfassen.
Waldboden, Elektrodenlage am Wurzelanlauf
Die physikalische Grundlage
Eine Konzentrationszelle, getrieben vom pH-Wert
2008 berichteten Forscher am MIT von dauerhaften Differenzen zwischen 50 und 200 Millivolt zwischen der Xylemregion eines intakten Baumes und seinem Boden. Sie verwendeten identische Platinelektroden, um eine einfache Reaktion unterschiedlicher Metalle auszuschließen.
Sie führten das Potenzial auf eine biologische Konzentrationszelle zurück, die durch die pH-Differenz zwischen Baum und Boden entsteht. Die Forschung wurde von den Gründern von Voltree finanziert.
Zwischen dem Xylem intakter Bäume und dem umgebenden Boden wurden dauerhafte Spannungsdifferenzen von 50 bis 200 mV aufgezeichnet, mit identischen Elektroden an beiden Polen.
PLoS ONE, 2008
Das Instrument
Was der Sensor leistet
Energiesparender Funk
Jeder Knoten leitet Messwerte an den nächsten weiter, bis sie ein Gateway erreichen. Das Netz ist für Standorte ohne Sichtverbindung und ohne Netzstrom ausgelegt.
Reichweite und Knotendichte in Entwicklung
Datenpfad
Messwerte kommen mit Zeitstempel, Knotenkennung und lokalen Bedingungen an und werden über eine API mit einstellbaren Schwellenwertalarmen bereitgestellt.
API-Spezifikation in Entwicklung
Standortwahl
Unter dem Kronendach gegenüber offener Lichtung
| Wetterstation auf der Lichtung | VoltreeAI-Knoten | |
|---|---|---|
| Standort | Offenes Gelände, gewählt nach Exposition und Zugänglichkeit | Unter dem Kronendach, am Fuß eines lebenden Baumes |
| Messgröße | Lufttemperatur, Luftfeuchte, Wind, Niederschlag | Elektrisches Potenzial zwischen Xylem und Boden |
| Bezug zum Brennmaterial | Brennstofffeuchte wird aus einem Wettermodell geschätzt | Messung am Brennmaterial selbst |
| Taktung | Intervallmeldung, üblicherweise stündlich | Kontinuierliche Abtastung |
Kontinuierlicher Potenzialverlauf, ein Knoten, 24 Stunden
Offene Fragen
Woran wir arbeiten
Die Existenz des Potenzials ist geklärt. Sein Verhalten als betriebstaugliches Signal ist es nicht. Um diese Fragen ist unser Validierungsprogramm aufgebaut.
Quantitativ, über Arten und Jahreszeiten hinweg, ist das ungeklärt. Es ist der Hauptgegenstand unseres laufenden Validierungsprogramms, und wir stellen keinen Zusammenhang dar, den wir nicht gezeigt haben.
Elektrodendrift über lange Installationen ist ein bekanntes Fehlerbild jeder elektrochemischen Messung vor Ort. Wir charakterisieren die Drift und prüfen die Kompensation gegen parallele Referenzbeprobung.
Wir vergleichen gravimetrische Brennstofffeuchtebeprobung, Bodenwasserpotenzial und Stammwasserpotenzial, um zu bestimmen, welcher Referenz das Feldsignal am engsten folgt.
Krankheit, mechanische Schäden und Trockenstress verändern die Physiologie hinter der Messung. Ein Messwert lässt sich nur deuten, wenn der Zustand des Baumes bekannt ist, aus dem er stammt. Diesen erfassen wir mit.
Wir veröffentlichen, was wir finden, auch Ergebnisse, die die Hypothese nicht stützen.