Cualquiera que haya estudiado biología en la escuela secundaria sabe que la fotosíntesis es el proceso mediante el cual las plantas convierten la luz solar en energía para el crecimiento.

Lo que quizás no recuerdes aunque, es que mientras lo hace, las plantas también "secuestran, "o absorber, dióxido de carbono de la atmósfera, desempeñando un papel clave en el equilibrio de la química de la atmósfera terrestre, que es esencial para una vida sana en el planeta.

Los científicos están trabajando para comprender mejor este proceso a escala global, así como cómo las sequías afectan la capacidad de las plantas para realizar la fotosíntesis. Esto es importante para los agricultores y los silvicultores, ya que la seguridad del agua se convierte en una preocupación durante un clima cambiante. Saber cuánto dióxido de carbono pueden extraer las plantas de la atmósfera es importante para comprender cómo el dióxido de carbono producido naturalmente, así como el dióxido de carbono producido por la actividad humana, se equilibra con la capacidad de las plantas para florecer.

Xi Yang, un ecologista terrestre de la Universidad de Virginia, está trabajando en formas de evaluar la sanidad vegetal a escala mundial y regional, desde muy por encima del nivel de las copas de los árboles.

Funciona así:los satélites de observación de la Tierra que miden las concentraciones de dióxido de carbono y ozono en la atmósfera también detectan inadvertidamente débiles señales de fluorescencia provenientes de bosques y tierras de cultivo. Yang, quien se unió al departamento de ciencias ambientales de la UVA en agosto pasado, sospechaba, junto con sus colegas de sus instituciones anteriores, que la fluorescencia provenía de fotones que emanaban de las hojas, un subproducto de los fotones absorbidos por la clorofila y utilizados para la fotosíntesis.

"Nos interesamos en medir el tenue resplandor de la fluorescencia del dosel del bosque utilizando un novedoso sistema espectroscópico que diseñamos, para ver si la fluorescencia es un indicador robusto de la fotosíntesis, "Dijo Yang." Sabíamos que si funcionaba, Podríamos utilizar la teledetección satelital para monitorear la fotosíntesis de las plantas a nivel mundial. Esto puede permitir una revisión en tiempo real de lo que está sucediendo en el terreno y ayudarnos a anticipar cambios futuros en el medio ambiente ".

Yang y sus colegas pasaron un verano midiendo la química atmosférica directamente sobre el bosque de Harvard, un 3, 000 acres de área de investigación ecológica en Massachusetts, utilizando instrumentos montados en una torre de monitoreo ambiental. También utilizaron espectrometría para detectar la fluorescencia procedente de los árboles y compararon sus lecturas con las de un espectrómetro a bordo de un satélite de observación de la Tierra de la Agencia Espacial Europea.

Encontraron una "estrecha correlación, "Yang dijo, "lo que indica que la fotosíntesis se puede medir a nivel regional y mundial mediante la teledetección, una forma eficaz de evaluar la salud del ecosistema".

Esta capacidad también puede permitir a los científicos inferir cuánto dióxido de carbono está siendo secuestrado por la vegetación en todo el mundo. y cómo esto puede moderar el cambio climático a medida que la actividad humana agrega cada vez más dióxido de carbono a la atmósfera.

Yang ahora está desarrollando un instrumento para cuantificar la fotosíntesis a escalas más pequeñas. El dispositivo, un tipo de espectrómetro, se puede conectar a aviones o drones convencionales y volar sobre la vegetación, Proporcionar un mapa de fotosíntesis en tiempo real de local a regional para usos agrícolas. Debido a que la fotosíntesis está ligada al consumo de agua por parte de las plantas, los agricultores pueden aprender potencialmente qué campos necesitan riego, y cuánta agua se necesita.

El dispositivo también se puede utilizar para la gestión forestal, a medida que los diferentes tipos de árboles realizan la fotosíntesis a diferentes velocidades, proporcionar firmas de fotones únicos, " ese, con puesta a punto, podría ayudar a los administradores forestales a distinguir la distribución de especies nativas y exóticas.

"Me gustaría ampliar este método y eventualmente podríamos construir redes en los EE. UU. Para estudiar muchos ecosistemas diferentes, ", Dijo Yang." Ahora tenemos una poderosa herramienta de detección remota para comprender mejor el mundo natural y cómo los humanos afectan nuestro mundo ".

Yang está utilizando su nuevo instrumento localmente. La semana que viene planea volarlo sobre UVA a bordo de un avión. Puede resultar útil para los administradores de terrenos para determinar qué áreas necesitan riego, y cuáles están bien en un momento dado.