Растения преобразуют энергию солнечного света в химическую энергию в результате процесса, получившего название фотосинтез. Эта энергия передается людям и животным, которые употребляют в пищу растения, и, таким образом, фотосинтез является основным источником энергии для всего живого на Земле. Но фотосинтетическая активность различных регионов меняется из-за взаимодействия человека с окружающей средой, в том числе из-за изменения климата, что повышает интерес к масштабным исследованиям фотосинтетической активности.
В своей новой работе, результаты которой были опубликованы на этой неделе в журнале «Труды Национальной академии наук» команда учёных, одним из которых является Карнеги Джо Бери, продемонстрировала принципиально новый подход в измерении фотосинтетической активности, происходящей по всей планете.
Данная работа основана на прорыве в возможности использования спутниковых технологий для измерения света, излучаемого листьями растений в качестве побочного продукта фотосинтеза. Этот свет, называемый флуоресценцией, производится в результате возбуждения солнечным светом фотосинтезирующего пигмента, хлорофилла. Новый метод подразумевает прямое измерение происходящей активности, при помощи пролетающего над растениями спутника.
Другие подходы по обнаружению фотосинтетической активности в больших масштабах являются менее очевидными, и потому до сих пор в качестве основного инструмента оценки производительности фотосинтеза в планетарном масштабе использовались именно модели, точность которых оценить было очень непросто.
Наш новый метод основывается на использовании спутников для определения флуоресценции, испускаемой в процессе фотосинтеза, – объясняет Берри. – Это меняет все. Впервые мы получаем возможность непосредственного наблюдения фотосинтеза в больших масштабах.
В работе группы учёных представлены результаты наблюдений флуоресценции больших площадей сельскохозяйственных культур в кукурузном поясе Среднего Запада. Данные показывают, что предыдущие модели демонстрировали слишком заниженные оценки фотосинтеза.
Более того, эти исследования дают в руки учёным новый улучшенный инструмент для оценки сравнительной продуктивности главных зерновых районов мира, таких как Индо-Гангская равнина и Восточный Китай. Соотношение измеренной из космоса флуоресценции и измеренной в кукурузном поясе общей первичной продукции, также предоставляет исследователям возможность оценить в близком к реальному времени отношении производительность других, несельскохозяйственных районов мира, в том числе просторов невозделанных лесов и лугов.
