Миссия FLEX сможет выявлять невидимый стресс у растительности

Полевые эксперименты показали, как потенциальная миссия ESA FLEX сможет выявлять у растительности признаки стресса, неразличимые невооруженным глазом. Fluorescence Explorer (Исследователь флуоресценции), или FLEX, — одна из двух миссий, претендующих на роль восьмого проекта программы Earth Explorer Европейского космического агентства. Её цель — предоставлять глобальные карты флуоресценции растительности, которая отражает фотосинтетическую активность, здоровье и стресс растений.

Эта информация важна не только для лучшего понимания глобального углеродного цикла, но и для управления сельским хозяйством и обеспечения продовольственной безопасности. С орбиты FLEX предлагает измерять флуоресценцию как индикатор фотосинтетической активности. Внутри клеток растений и водорослей работают две «солнечные энергосистемы», которые производят химическую энергию для фотосинтеза, тепло и слабое свечение — флуоресценцию. В зависимости от эффективности работы растения, эти системы светятся с разной интенсивностью на разных длинах волн.

В рамках разработки концепции миссии FLEX ученые проводили полевые кампании, используя прибор Hyplant на самолете для измерения флуоресценции. Ключевым аспектом было дистанционное обнаружение фотосинтетической активности в условиях стресса. Для этого на двух участках дерна применили гербицид, блокирующий перенос энергии между двумя системами, и оставили один участок нетронутым. Флуоресценция, измеренная через несколько часов после обработки, была значительно выше на обработанном поле.

Это объясняется тем, что собранная энергия не может быть использована для фотосинтеза при разрыве цепи её переноса. Чтобы избавиться от поглощенной солнечной энергии, системы излучают больше света, и свечение становится намного сильнее, чем в нормальных условиях. Таким образом, обнаружение таких аномальных пиков флуоресценции позволяет получить раннее предупреждение о стрессе у растений, которые выглядят здоровыми.

«Результаты раскрывают динамический механизм между сигналом флуоресценции и фотосинтезом растительного покрова», — отметила оператор HyPlant Анке Шиклинг. Миколь Россини из Миланского университета добавила: «Получение информации из космоса для создания детальных глобальных карт здоровья растений и стресса растительности в меняющихся условиях окружающей среды стало бы огромным скачком в науке».

Наряду с FLEX, для отбора в качестве восьмой миссии Earth Explorer параллельно изучается миссия CarbonSat, цель которой — количественная оценка и мониторинг атмосферного углекислого газа и метана. Решение о том, какая миссия станет реальностью, будет принято в конце года после консультаций с научным сообществом.