Видеть фотосинтез из космоса: ученые NASA используют спутники для измерения здоровья растений (видео)

Ученые NASA разработали новый метод использования спутников для измерения процессов, происходящих внутри растений на клеточном уровне.

Растения растут и развиваются благодаря фотосинтезу — процессу преобразования солнечного света в энергию. Во время фотосинтеза растения испускают так называемую флуоресценцию — свет, невидимый невооруженным глазом, но обнаруживаемый спутниками на орбите в сотнях километров над Землей. Ученые NASA создали метод преобразования этих спутниковых данных в глобальные карты этого тонкого явления с беспрецедентной детализацией.

Здоровые растения используют энергию солнечного света для фотосинтеза и повторно излучают часть этого света в виде слабого, но измеримого свечения. Проще говоря, обильная флуоресценция указывает на активный фотосинтез и нормальное функционирование растения, тогда как низкая или отсутствующая флуоресценция может означать, что растение испытывает стресс или прекращает жизнедеятельность. Карты этого явления дают ученым прямой взгляд на здоровье растений.

Новые карты, созданные Джоанной Джойнер из Центра космических полетов имени Годдарда NASA и коллегами, демонстрируют 16-кратное увеличение пространственного разрешения и 3-кратное увеличение временного разрешения по сравнению с первыми картами, доказавшими концепцию в 2011 году. Улучшенные глобальные измерения могут иметь значение для фермеров, заинтересованных в ранних признаках стресса у культур, и для экологов, стремящихся лучше понять глобальную растительность и процессы углеродного цикла.

Почему это важно?

Флуоресценция дополняет традиционные спутниковые измерения «зелености» растительного покрова, предоставляя прямую и немедленную информацию о продуктивности растений. Например, исследователи наблюдали, как растения начинают «отключаться» осенью еще до изменения цвета листьев. Они также четко зафиксировали ранний рост растений во время теплой весны 2012 года.

Метод и перспективы

Карты стали возможны благодаря разработке нового способа выделения крайне слабого сигнала флуоресценции, собираемого прибором GOME-2 на европейском метеоспутнике Metop-A. Несмотря на сложности, новый метод позволяет проводить более частые измерения и создавать карты с более высоким разрешением: данные усредняются по областям всего в 50 км² примерно каждые 10 дней. Исследование открывает путь для будущих миссий, таких как NASA OCO-2 и предложенная миссия ESA FLEX, специально предназначенная для изучения флуоресценции.