Iedereen die biologie op de middelbare school heeft gevolgd, weet dat fotosynthese het proces is waarbij planten zonlicht omzetten in energie voor groei.

Wat u zich misschien niet herinnert, Hoewel, is dat terwijl je dat doet, planten ook "sekwestreren, " of absorberen, koolstofdioxide uit de atmosfeer, een sleutelrol spelen bij het in evenwicht brengen van de chemie van de atmosfeer van de aarde, wat essentieel is voor een gezond leven op aarde.

Wetenschappers werken eraan om dit proces op wereldschaal beter te begrijpen, evenals hoe droogte het vermogen van planten om te fotosynthetiseren beïnvloedt. Dit is belangrijk voor boeren en bosbouwers, omdat waterveiligheid een punt van zorg wordt tijdens een veranderend klimaat. Weten hoeveel koolstofdioxide door planten uit de atmosfeer kan worden gehaald, is belangrijk om te begrijpen hoe natuurlijk geproduceerd koolstofdioxide, evenals koolstofdioxide geproduceerd door menselijke activiteit, wordt gecompenseerd door het vermogen van planten om te bloeien.

Xi Yang, een terrestrische ecoloog van de Universiteit van Virginia, werkt aan manieren om de gezondheid van planten op mondiale en regionale schaal te beoordelen – van ver boven de boomtop.

Het werkt als volgt:Aardobservatiesatellieten die kooldioxide- en ozonconcentraties in de atmosfeer meten, detecteren ook onbedoeld zwakke fluorescentiesignalen afkomstig van bossen en landbouwgronden. Yang, die afgelopen augustus toetrad tot de afdeling milieuwetenschappen van UVA, vermoedde - samen met zijn collega's van zijn vorige instellingen - dat de fluorescentie afkomstig was van fotonen die uit bladeren kwamen, een bijproduct van de fotonen die worden geabsorbeerd door chlorofyl en worden gebruikt voor fotosynthese.

"We raakten geïnteresseerd in het meten van de vage gloed van fluorescentie van het bladerdak met behulp van een nieuw spectroscopisch systeem dat we hebben ontworpen, om te zien of fluorescentie een robuuste indicator is voor fotosynthese, " Yang zei. "We wisten dat als het werkte, we zouden satelliet-remote sensing kunnen gebruiken om de fotosynthese van planten wereldwijd te volgen. Dit kan een realtime overzicht geven van wat er op de grond gebeurt en ons helpen te anticiperen op toekomstige veranderingen in de omgeving."

Yang en zijn collega's brachten een zomer door met het meten van atmosferische chemie direct boven Harvard Forest, een 3, Ecologisch onderzoeksgebied van 2000 hectare in Massachusetts, met behulp van instrumenten die zijn gemonteerd op een milieubewakingstoren. Ze gebruikten ook spectrometrie om fluorescentie van de bomen te detecteren en vergeleken hun metingen met die van een spectrometer aan boord van een aardobservatiesatelliet van het European Space Agency.

Ze vonden een "strakke correlatie, "Yang zei, "wat aangeeft dat fotosynthese regionaal en wereldwijd kan worden gemeten met behulp van teledetectie - een effectieve manier om de gezondheid van ecosystemen te beoordelen."

Een dergelijk vermogen kan wetenschappers ook in staat stellen om af te leiden hoeveel koolstofdioxide wordt vastgelegd door vegetatie over de hele wereld, en hoe dit de klimaatverandering kan matigen, aangezien menselijke activiteit steeds meer koolstofdioxide aan de atmosfeer toevoegt.

Yang ontwikkelt nu een instrument om fotosynthese op kleinere schaal te kwantificeren. Het apparaat, een soort spectrometer, kan worden bevestigd aan conventionele vliegtuigen of drones en over vegetatie worden gevlogen, het verstrekken van een lokale tot regionale real-time kaart van fotosynthese voor agrarisch gebruik. Omdat fotosynthese gekoppeld is aan het waterverbruik van planten, boeren kunnen mogelijk leren welke velden bewaterd moeten worden, en hoeveel water er nodig is.

Het apparaat kan ook worden gebruikt voor bosbeheer, aangezien verschillende soorten bomen met verschillende snelheden fotosynthetiseren, het verstrekken van unieke foton "handtekeningen, " Dat, met fijnafstemming, bosbeheerders kunnen helpen om de verspreiding van inheemse en exotische soorten te onderscheiden.

"Ik zou deze methode willen opschalen en uiteindelijk zouden we netwerken in de VS kunnen bouwen om veel verschillende ecosystemen te bestuderen, " Yang zei. "We hebben nu een krachtig hulpmiddel voor teledetectie om de natuurlijke wereld en hoe mensen onze wereld beïnvloeden beter te begrijpen."

Yang zet zijn nieuwe instrument lokaal in. Volgende week is hij van plan om het over UVA te vliegen aan boord van een vliegtuig. Het kan nuttig zijn voor terreinbeheerders om te bepalen welke gebieden moeten worden bewaterd, en die op een bepaald moment goed zijn.