Los inviernos en el hemisferio norte son brutales. Las duras condiciones llevan a algunas especies a hibernar; los osos reducen su estado metabólico para conservar energía hasta la primavera. Los bosques también soportan el invierno al conservar energía; cierran la fotosíntesis, el proceso por el cual un pigmento verdellamado clorofila captura la luz solar y el dióxido de carbono CO 2 para producir la energía química que alimenta las plantas.La producción total de energía química resultante de la fotosíntesis se llama Producción primaria bruta GPP.GPP en bosques de hoja perenne les dice a los científicos cuánto CO 2 estos sistemas vastos y remotos están respirando
Porque la fotosíntesis extrae CO 2 fuera de la atmósfera, comprender la actividad forestal es crucial para rastrear los niveles globales de carbono. Durante décadas, los científicos han usado satélites para monitorear los cambios en el verde de los bosques caducifolios para rastrear GPP. En el otoño y el invierno, las hojas caducas se vuelven marrones y caencuando están inactivos. En la primavera y el verano, la clorofila regresa a medida que las hojas verdes y la fotosíntesis aumentan. Sin embargo, los árboles de hoja perenne retienen sus agujas verdes llenas de clorofila durante todo el año, evitando que los científicos detecten el inicio y la disminución de la fotosíntesis en un granescala.
Por primera vez, un nuevo estudio ha relacionado los ciclos estacionales de GPP con un proceso que ocurre con la fotosíntesis, pero recientemente se ha podido rastrear por ciertos satélites: fluorescencia inducida por el sol SIF. La fotosíntesis ocurre cuando la energía del sol excita la clorofila en unestado de mayor energía. Cuando la clorofila vuelve a su estado normal, emite un fotón, produciendo una luz demasiado baja a simple vista. El "resplandor" resultante es el SIF.
Un equipo colaborativo de investigadores utilizó un espectrómetro de escaneo en una torre para medir el "brillo" fluorescente durante toda la temporada en un bosque de hoja perenne de Colorado. El equipo es el primero en vincular SIF con la fisiología de la aguja, la fotosíntesis del dosel y la fluorescencia derivada de satélite.descubrieron que los patrones SIF diarios y estacionales coincidían estrechamente con el tiempo y la magnitud de GPP. En la primavera, los árboles de hoja perenne activan la clorofila en sus agujas, lo que impulsa la fluorescencia y la fotosíntesis, coincidiendo estrechamente con SIF que los satélites han podido medir recientemente.
Una de las formas en que las plantas se protegen durante los inviernos duros es mediante el despliegue de pigmentos fotoprotectores que actúan como "protector solar". El estudio encontró que cuando las plantas aplican este protector solar, disminuyen tanto la fotosíntesis como la fluorescencia, lo que permite a los científicos sentirse seguros en la señal SIFcomo un proxy para monitorear la respiración CO 2 captación de bosques de hoja perenne.
Ahora, los científicos pueden usar las mediciones de fluorescencia basadas en satélites como un indicador de actividad fotosintética en bosques de hoja perenne a una escala sin precedentes. Al ver el brillo de los bosques de hoja perenne desde el espacio, podemos entender mejor cómo estos bosques están respondiendo al cambio climático.
"Estamos tratando de desarrollar técnicas para poder 'ver' la fotosíntesis a gran escala, por lo que sabemos cuánto CO 2 la biosfera está consumiendo ... manteniendo un dedo en el pulso de la biosfera ", dijo Troy Magney, científico investigador del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA y el Instituto de Tecnología de California.
Magney y el equipo recolectaron datos de un sistema de espectrómetro montado sobre una torre entre junio de 2017 y junio de 2018 en un bosque de coníferas subalpinas en Niwot Ridge, Colorado. Pudieron desenredar los cambios fisiológicos dentro de las agujas de coníferas para comprender mejor por quéver ciclos estacionales SIF. Resulta que se trata de los pigmentos.
"Usted y yo podemos quemarnos con el sol. Demasiada radiación ultravioleta dañará nuestras células. Algunas personas pueden protegerse a sí mismas; su piel produce más melanina pigmentada para adaptarse a los ambientes de alta luz", dijo David Bowling, profesor de biología enla Universidad de Utah y coautora del estudio "Las plantas tienen un proceso diferente pero similar"
Sin la fotosíntesis para utilizar la energía del sol, las plantas necesitan protegerse. Los investigadores descubrieron que las coníferas producían altos niveles de pigmentos que forman parte del ciclo de xantofila que protege sus tejidos del exceso de luz. A lo largo de la temporada, la fracción de "el protector solar "cambia - más en invierno, menos en verano - disminuyendo tanto la fluorescencia como la fotosíntesis.
"En última instancia, medir el pequeño brillo fluorescente de las plantas nos permitirá ver exactamente el tiempo y la magnitud de la absorción de carbono de la biosfera terrestre. Esto nos ayudará a comprender cómo están respondiendo los bosques al cambio climático y sugerir cómo podrían responder al clima futurocambio ", dijo Magney.
Otros autores en el estudio incluyen a Maria Garcia y Brett Rackza en la Universidad de Utah; Barry Logan y Sophia Lopez del Bowdoin College; Katja Grossmann y Jochen Stutz de la Universidad de California, Los Ángeles; Peter Blanken y Sean Burns de la Universidad deColorado; Philipp Köhler, Rui Cheng y Christian Frankenburg del Instituto de Tecnología de California; y David Schimel y Nicholas Parazoo del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA.
Este estudio fue financiado por el programa del Sistema de Monitoreo de Carbono de la NASA premios NNX16AP33G y NNX17AE14G, el Proyecto de Administración AmeriFlux de la Oficina de Ciencia del Departamento de Energía de los Estados Unidos premio 7094866, la Fundación Nacional de Ciencias, un Programa Postdoctoral de la NASA
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Utah . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cite esta página :