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Una discoteca nocturna en el bosque revela el rendimiento de los árboles


En 2017, el grupo del Laboratorio de Óptica de Fotosíntesis (OPL) desarrolló un nuevo método para medir una señal pequeña pero importante producida por todas las plantas, y en este caso los árboles. 


Universidad de Helsinki


Esta señal se llama fluorescencia de clorofila y es una emisión de radiación en las longitudes de onda visible e infrarroja cercana. La fluorescencia de la clorofila se relaciona con la fotosíntesis y el estado de salud de las plantas, y se puede medir desde una distancia, por ejemplo, desde torres, aviones no tripulados, aviones y satélites. Sin embargo, la interpretación de la señal es complicada, y hasta ahora solo ha sido posible medirla en bandas espectrales discretas de árboles adultos en el campo.

OPL ideó una nueva técnica que, por primera vez, les permitió observar desde una distancia el espectro completo (todos los colores) de fluorescencia de árboles maduros que crecen en el bosque . La medición de todo el espectro de emisiones revela información sobre el rendimiento de la planta (cómo se hacen las fotosíntesis) y la estructura de las plantas.

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, la medición de la fluorescencia durante el día, comúnmente conocida como Fluorescencia Inducida por el Sol (SIF), requiere una instrumentación extremadamente sensible y especializada. La nueva técnica difiere de estos esfuerzos anteriores por el uso de tecnología LED disponible comercialmente, que ilumina el bosque durante la noche para revelar todo el espectro de emisiones 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 delongitud de onda restringida (una luz comercial tipo disco) a una torre que excitaba la fluorescencia. Luego, utilizamos un instrumento científico especializado, un espectrorradiómetro, también montado en la torre para observar la señal «, describe Jon Atherton, investigador del Laboratorio de Óptica de Fotosíntesis de la Universidad de Helsinki en el Instituto de Investigación de Sistemas Atmosféricos y de la Tierra (INAR) / Bosque Ciencias de la Universidad de Helsinki.

La combinación de noche y luz simplifica las cosas: la medición de SIF en la noche se puede realizar con instrumentos potencialmente más baratos (menos sensibles) y proporciona datos que son más fáciles de interpretar.

El enlace entre la fluorescencia y los sumideros terrestres de carbono.

La nueva contribución de los investigadores nos acerca un poco más a la «observación de la fotosíntesis» al observar la luz emitida por las plantas, tanto en escalas más pequeñas (invernadero, cultivos, rodales forestales) como también a nivel mundial utilizando satélites. La Agencia Espacial Europea está preparando la misión satelital FLEX, que apunta a mapear la fluorescencia a nivel mundial. La esperanza es que la fluorescencia se use para estimar de forma rutinaria 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 captación y asimilación del carbono atmosférico es crucial y ampliamente discutido en los medios de comunicación. La medición del intercambio de dióxido de carbono entre los bosques y la atmósfera se logra con una instrumentación costosa en lugares específicos (sitios de torres de flujo) que producen estimaciones localizadas de flujos (intercambio de carbono) cerca de los sitios. Aquí es donde la fluorescencia entra en juego al proporcionar un medio amigable de detección remota para estimar la fotosíntesis a través del paisaje al completar la cobertura (brechas) entre las estaciones. Interpretar los datos es un desafío, pero con la técnica de Fluorescencia Inducida por Diodo Emisor de Luz (LEDIF) debería haber un gran avance.

«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 fenotipificación, agricultura de precisión o viveros forestales. Esperamos que nuestros datos puedan usarse para informar los algoritmos utilizados para «recuperar» la fluorescencia del espacio. Estos 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 que nuestros datos Revela, «agrega Jon Atherton.


Proporcionado por la Universidad de Helsinki


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