Можно ли измерить фотосинтез на больших площадях? Ученые нашли способ

Исследовательская группа под руководством геологов из Университета Брауна и Морской биологической лаборатории предоставила важные данные для проверки метода измерения фотосинтеза растений в глобальном масштабе с низкой околоземной орбиты.

Ученые показали, что флуоресценция хлорофилла — слабое свечение, производимое листьями растений как побочный продукт фотосинтеза, — является надежным индикатором фотосинтетической активности в кронах лиственного леса. Это свечение может быть обнаружено спутниками на орбите и использовано для мониторинга глобальной фотосинтетической активности в реальном времени.

«Мы показываем, что флуоресценция тесно связана с фотосинтезом, отражая как суточные, так и сезонные колебания», — сказал Си Ян, постдокторант Университета Брауна и ведущий автор исследования. «Это первый случай, когда кто-либо связал флуоресценцию с фотосинтезом на длительном временном масштабе в лиственном лесу и подтвердил орбитальные измерения флуоресценции наземными наблюдениями».

Результаты опубликованы в журнале Geophysical Research Letters.

Проверка на земле

В настоящее время «золотым стандартом» измерения фотосинтеза является прямой замер обмена углекислым газом между растениями и воздухом вокруг них с помощью метода eddy covariance (вихревой ковариации). Однако эта технология, основанная на детекторах на вышках, может контролировать лишь площадь в несколько квадратных километров.

Для исследования ученые использовали данные из Гарвардского леса в Массачусетсе. В течение всего лета они сравнивали измерения фотосинтеза с вышки eddy covariance с данными по флуоресценции, полученными спектрометром, установленным на вышке над лесом. Эти наземные показания затем сравнивались с данными орбитального инструмента на борту спутника GOME-2 Европейского космического агентства.

Исследование показало, что измерения флуоресценции как с наземного спектрометра, так и со спутника тесно коррелировали с фотосинтезом, измеренным методом eddy covariance, улавливая как ежедневные колебания, так и изменения в течение лета.

«Измерение флуоресценции — самая горячая тема в дистанционном зондировании сегодня. Это меняет то, как мы измеряем фотосинтез от локального до глобального масштаба», — сказал Джек Мастард, профессор наук о Земле, окружающей среде и планетах. «Эта работа является фундаментальной для связи сигнатуры фотосинтеза от листа до орбиты».