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Matemáticas para medir lo que no es tan fácil de medir

Agosto, 2023

Determinar las emisiones de CO2 que hay en un ecosistema no siempre resulta sencillo. Lo mismo pasa cuando en los hospitales se intenta conocer la masa corporal y la estatura de pacientes que por algunas razón no pueden ponerse de pie. ¿Qué hacer entonces? Jaquelin Ramos García y Ariadna Sanjuan Méndez trabajan, cada una por su parte, para resolver tales problemáticas. La primera, Jaquelin, busca utilizar información satelital recogida y publicada por la NASA para determinar, de forma más práctica y económica, la captura de carbono que tiene lugar en ecosistemas semiáridos. La segunda, Ariadna, desarrolla un método para que el personal de salud en los hospitales no tenga que estimar de manera visual algunos datos esenciales de la constitución física de pacientes encamados, sino que lo haga con mayor precisión apoyándose en una serie de sencillas ecuaciones. Son ellas mismas quienes nos hablan de su trabajo.

Información satelital para medir CO2 en regiones áridas

Datos de la Comisión Nacional Forestal indican que los ecosistemas áridos y semiáridos abarcan 56.92 millones de hectáreas forestales de las 138 millones que tiene el país. Esto significa que casi el 20 por ciento de la población total de México habita en ese tipo de ecosistemas. Sin embargo, con todo y la relevancia que tienen los ecosistemas áridos y semiáridos, no suelen ser estudiados en términos de la dinámica de carbono, la cual nos revela la relación que hay entre, por ejemplo, el carbono orgánico que ingresa al suelo y su emisión hacia el aire por parte de los organismos que viven en él.

Con la intención de conocer las emisiones de dióxido de carbono o CO2 —el más abundante de los gases de efecto de invernadero y, por lo tanto, con repercusiones en el calentamiento global— Jaquelin Ramos García, estudiante de la maestría en Ciencias Biológicas de la Facultad de Ciencias Naturales (FCN) de la Universidad Autónoma de Querétaro, realiza un estudio sobre la “Captura de carbono en ecosistemas semiáridos: una evaluación de productos satelitales de productividad primaria (PPB) y fluorescencia inducida por el sol (SIF)”.

Jaquelin Ramos.

Es verdad: el título de su investigación suena extraño, como suele pasar cuando estamos frente a trabajos académicos, pero conocer esa tal “productividad primaria bruta” permite “ver” la captura de carbono a través de la fotosíntesis en un ecosistema. En su investigación, Jaquelin aborda diferentes métodos para estimarla usando la información obtenida en una localidad con clima semiárido del estado de Querétaro: Bernal, municipio de Ezequiel Montes. Estos métodos están basados en la covarianza de vórtices o Eddy Covariance y en las técnicas de percepción remota vía productos satelitales: MODIS, FluxSat y MODIS-SIF.

Aunque por cuestiones de espacio no podemos profundizar en lo que caracteriza a uno y a otras, sí podemos decir que las torres de Eddy Covariance nos ofrecen las mediciones de PPB más fiable. Lo malo de este método es que resulta costoso (instalar una torre requiere una inversión de alrededor de un millón de pesos) y se limita a la observación y distribución en un territorio determinado. Por otra parte, las técnicas de percepción remota, además de ser más prácticas y rentables, ofrecen resultados fiables a diferentes escalas. Para su investigación, Jaquelin usó datos de acceso libre proporcionados por la NASA.

En su trabajo, ella empleó la fluorescencia inducida por el sol —una señal más precisa del proceso de la fotosíntesis que se puede observar desde el espacio— como indicador para estimar la PPB. Tal como ella misma lo cuenta:

—En el estudio generé tres modelos basados en tres productos satelitales que me permiten estimar la productividad primaria: MODIS, FluxSat y MODIS-SIF. El resultado obtenido lo comparé con las mediciones hechas por una torre de Eddy Covariance. Para ello fue necesario “entrenar” y generar tres modelos de aprendizaje automático a los que se les indicó que predijeran la productividad primaria a partir de MODIS, de FluxSat y de MODIS-SIF. En los tres casos se consideraron las variables meteorológicas captadas también mediante percepción remota. En tanto, como variable de respuesta se registró la PPB medida por la torre de Eddy Covariance durante 1 año. Al final, los modelos se evaluaron y se compararon utilizando medidas de bondad de ajuste [un modelo estadístico que muestra las discrepancias entre los valores observados (torre de Eddy Covariance) y los valores esperados (modelos MODIS, FluxSat Y MODIS-SIF)].

Mediante los diversos análisis realizados, Jaquelin pudo determinar que la estimación de captura de carbono usando sensores remotos es semejante a las mediciones tomadas in situ mediante el método de Eddy Covariance; especialmente el modelo basado en SIF mostró un mejor desempeño con una precisión del 93 por ciento. O, mejor dicho, con un coeficiente de determinación de .93 y con las mejores medidas de bondad y ajuste.

En síntesis, dice Jaquelin, “podemos concluir que los sensores remotos basados en la señal de la fluorescencia inducida por el sol o SIF nos facilitan el análisis de captura de carbono en los ecosistemas áridos y semiáridos, por lo que pueden contribuir de manera practica y rentable al análisis de captura de carbono”.

correo: jramos29@alumnos.uaq.mx

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Conocer la masa corporal y la estatura en pacientes encamados

La masa corporal (MC) y la estatura son datos que resultan muy útiles durante la práctica clínica; sin embargo, los pacientes no siempre los conocen y toca al profesional de la salud obtenerlos usando, generalmente, métodos tradicionales como básculas con estadímetro o básculas con bioimpedancia (esta última, además del peso, permita conocer cosas como la composición corporal y el porcentaje de grasa). Ambas herramientas, no obstante, son difíciles (si no imposibles) de emplear cuando se trata de pacientes encamados cuya condición les impide estar de pie para realizar las mediciones. Entonces, ¿qué hacer? ¿Cómo se puede conocer la masa corporal y la estatura en pacientes cuya condición les hace imposibles pararse y usar la báscula?

Ariadna Sanjuan Méndez, licenciada en nutrición y estudiante de la maestría en Nutrición Clínica Integral de la FCN-UAQ, se dio cuenta de esta problemática y decidió emplear diversas ecuaciones que existen para calcular la masa corporal y la estatura en pacientes encamados, con el fin de conocer cuáles son las más adecuadas para la población del lugar donde reside, estudia y trabaja: Querétaro. Comúnmente, para obtener esta información, lo que hace el personal de salud es estimar de manera visual tanto la MC como la estatura del paciente. No hace falta decir que dichos cálculos no suelen ser exactamente precisos, pues presentan un error de estimación que oscila entre el 10 y el 26 por ciento.

Ariadna Sanjuan Méndez.

Por esta razón existen estudios en distintas poblaciones que han validado ecuaciones que permiten calcular ambos datos. Lo malo es que, como pudo observar Ariadna, para las características físicas de la población queretana algunas de estas ecuaciones no resultan viables. Así que en el estudio “Comparación de ecuaciones para estimar la masa corporal y la estatura en pacientes hospitalizados del Hospital General de Querétaro”, se propuso, según nos cuenta, “comparar las ecuaciones de predicción de MC y estatura para determinar cuáles de ellas tienen valores cercanos a los reales en una muestra con pacientes en Querétaro”.  

Aunque el trabajo permitirá usar los resultados en pacientes encamados que no pueden ponerse de pie, éste se realizó, desde luego, con pacientes cuya MC y estatura sí era posible determinar con métodos tradicionales.

—Lo que hice —nos cuenta Ariadna— fue medir la media envergadura [la distancia que va desde el hueco supraesternal en la mitad del cuello hasta el punto más remoto del dedo medio con el brazo extendido], el perímetro de brazo relajado y la altura que hay del talón a la rodilla. Estos datos, por medio de la ecuación correspondiente, permiten predecir la MC y la estatura.

Saber la MC y la estatura de un paciente es útil, entre otras cosas, para la prescripción adecuada de medicamentos, para estimar el gasto energético o como indicador del estado nutricional del paciente. Una vez obtenidas las mediciones, Ariadna pudo determinar de manera preliminar (pues el estudio continúa) que la ecuación propuesta por las investigadoras Olga Martin y Rosa Hernández, de Venezuela, es la más adecuada para calcular la MC tanto en hombres como en mujeres. Asimismo, encontró que para la estimación de la estatura en ambos sexos la ecuación de Hernández y colaboradores es la más adecuada; sin embargo, halló que para mujeres también la ecuación de Emanuele Cereda, en Italia, resulta pertinente. Su investigación da pie para que especialistas de otros estados del país desarrollen los estudios pertinentes a fin de seleccionar las ecuaciones más adecuadas según las características fisiológicas de los habitantes de cada lugar.

Todo esto quiere decir que conocer las ecuaciones de predicción de MC y estatura adecuadas para cada población es, sin duda, una mejor opción que la simple estimación visual. Por lo demás, asegura Ariadna, emplear las ecuaciones analizadas no exige altos conocimientos de matemáticas, por lo que no resultan una obstáculo para obtener datos más precisos.

correo: mndz_ari@hotmail.com
[Juan José Flores Nava es editor del Blog Tintas Naturales de la Facultad de Ciencias Naturales de la UAQ. Correo: juanjose.floresnava@gmail.com]

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