En 2017, el grupo del Optics of Photosynthesis Lab OPL desarrolló un nuevo método para medir una señal pequeña pero importante producida por todas las plantas, y en este caso los árboles. Esta señal se llama fluorescencia de clorofila y es una emisiónde radiación en las longitudes de onda visibles e infrarrojas cercanas. La fluorescencia de clorofila se relaciona con la fotosíntesis y el estado de salud de las plantas, y se puede medir desde la distancia, por ejemplo, desde torres, drones, aviones y satélites. Sin embargo, la interpretación de la señal es, complicado y hasta ahora solo ha sido posible medirlo dentro de bandas espectrales discretas de árboles completamente desarrollados en el campo.
OPL ideó una nueva técnica que, por primera vez, les permitió observar a distancia el espectro completo todos los colores de fluorescencia de los árboles maduros que crecen en el bosque. La medición de todo el espectro de emisión revela información sobre el rendimiento de ambas plantascómo hacen fotosíntesis y la estructura de las plantas mismas.
El problema con los métodos de detección remota convencionales utilizados hasta ahora ha sido que durante el día, la mayor parte de la distribución de fluorescencia permanece oculta a la vista, ya que la señal es muy débil en comparación con la luz solar. Por lo tanto, medir la fluorescencia durante el día, comúnmente conocida como Solar-La fluorescencia inducida SIF, por sus siglas en inglés requiere una instrumentación extremadamente sensible y especializada. La nueva técnica difiere de estos esfuerzos anteriores al utilizar tecnología LED comercialmente disponible, que ilumina el bosque por la noche para revelar el espectro completo de emisión de árboles enteros.
"Nos dimos cuenta de que podíamos usar la noche como un 'filtro de luz natural', así que fuimos al bosque por la noche y conectamos una fuerte fuente de luz con restricción de longitud de onda una luz de tipo disco comercial a una torre que excitaba la fluorescenciaLuego, utilizamos instrumentación científica especializada, un espectroradiómetro, también montado en la torre para observar la señal ", describe Jon Atherton, investigador del Laboratorio de Óptica del Fotosíntesis de la Universidad de Helsinki en el Instituto de Investigación de Sistemas Atmosféricos y Terrestres INAR /Ciencias Forestales de la Universidad de Helsinki. La combinación de la noche y la luz simplifica las cosas: la medición de SIF por la noche se puede hacer con instrumentos potencialmente más baratos menos sensibles y proporciona datos que son más fáciles de interpretar.
El enlace entre fluorescencia y sumideros de carbono terrestre
La nueva contribución de los investigadores nos sitúa un paso más cerca de "observar la fotosíntesis" al observar la luz emitida por las plantas, tanto a escalas más pequeñas invernadero, cultivos, soporte forestal como a nivel mundial utilizando satélites. La Agencia Espacial Europea se está preparandola misión satelital FLEX, cuyo objetivo es mapear la fluorescencia a nivel mundial. La esperanza es que la fluorescencia se use para estimar rutinariamente la fotosíntesis de la planta desde el espacio, que es el proceso que impulsa el ciclo del carbono terrestre.
El papel de los bosques en la absorción y asimilación del carbono atmosférico es crucial y ampliamente discutido en los medios. La medición del intercambio de dióxido de carbono entre los bosques y la atmósfera se logra con instrumentación costosa en lugares específicos sitios de torres de flujo que producen localizadosestimaciones de los flujos intercambio de carbono cerca de los sitios. Aquí es donde entra en juego la fluorescencia al proporcionar un medio amigable de detección remota para estimar la fotosíntesis a través del paisaje al completar la cobertura espacios entre las estaciones. Interpretar los datos es un desafío,pero con la técnica de fluorescencia inducida por diodos emisores de luz LEDIF debería haber un salto significativo hacia adelante.
"Es el potencial para medir la fluorescencia del espacio lo que realmente nos motivó a hacer este trabajo, aunque nuestros resultados también podrían tener otras aplicaciones, como fenotipado, agricultura de precisión o viveros forestales. Esperamos que nuestros datos puedan utilizarse para informar algoritmosse utiliza para "recuperar" la fluorescencia del espacio. Tales algoritmos funcionan de una manera ligeramente diferente a nuestra técnica espectral, ya que explotan las "líneas" atmosféricas oscuras para estimar la fluorescencia. Por lo tanto, el espectro de emisión completo permanece efectivamente oculto en los datos satelitales, y eso es lo quenuestros datos revelan ", agrega Jon Atherton.
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Materiales proporcionado por Universidad de Helsinki . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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