Chiunque abbia frequentato la scuola superiore di biologia sa che la fotosintesi è il processo mediante il quale le piante convertono la luce solare in energia per la crescita.

Quello che potresti non ricordare, anche se, è che mentre lo fai, piante anche "sequestrano, "o assorbire, anidride carbonica dall'atmosfera, svolgendo un ruolo chiave nel bilanciare la chimica dell'atmosfera terrestre, che è essenziale per una vita sana sul pianeta.

Gli scienziati stanno lavorando per comprendere meglio questo processo su scala globale, così come il modo in cui la siccità influisce sulla capacità delle piante di fotosintetizzare. Questo è importante per gli agricoltori e i silvicoltori, poiché la sicurezza dell'acqua diventa una preoccupazione durante un clima che cambia. Sapere quanta anidride carbonica può essere prelevata dall'atmosfera dalle piante è importante per capire come l'anidride carbonica prodotta naturalmente, così come l'anidride carbonica prodotta dall'attività umana, è bilanciato dalla capacità delle piante di prosperare.

Xi Yang, un ecologista terrestre dell'Università della Virginia, sta lavorando a modi per valutare la salute delle piante su scala globale e regionale, da ben al di sopra del livello degli alberi.

Funziona così:i satelliti per l'osservazione della Terra che misurano le concentrazioni di anidride carbonica e ozono nell'atmosfera rilevano anche inavvertitamente deboli segnali di fluorescenza provenienti da foreste e terreni agricoli. Yang, che è entrato a far parte del dipartimento di scienze ambientali dell'UVA lo scorso agosto, sospettava - insieme ai suoi colleghi delle sue precedenti istituzioni - che la fluorescenza provenisse da fotoni provenienti dalle foglie, un sottoprodotto dei fotoni assorbiti dalla clorofilla e utilizzati per la fotosintesi.

"Ci siamo interessati alla misurazione del debole bagliore della fluorescenza dalla volta della foresta utilizzando un nuovo sistema spettroscopico che abbiamo progettato, per vedere se la fluorescenza è un indicatore robusto della fotosintesi, " disse Yang. "Sapevamo che se avesse funzionato, potremmo usare il telerilevamento satellitare per monitorare la fotosintesi delle piante a livello globale. Ciò può consentire una revisione in tempo reale di ciò che sta accadendo sul campo e aiutarci ad anticipare i futuri cambiamenti dell'ambiente".

Yang e i suoi colleghi hanno trascorso un'estate misurando la chimica atmosferica direttamente sopra la foresta di Harvard, un 3, area di ricerca ecologica di 000 acri in Massachusetts, utilizzando strumenti montati su una torre di monitoraggio ambientale. Hanno anche usato la spettrometria per rilevare la fluorescenza proveniente dagli alberi e hanno confrontato le loro letture con quelle di uno spettrometro a bordo di un satellite per l'osservazione della Terra dell'Agenzia spaziale europea.

Hanno trovato una "stretta correlazione, "Yang ha detto, "indicando che la fotosintesi può essere misurata a livello regionale e globale utilizzando il telerilevamento, un modo efficace per valutare la salute dell'ecosistema".

Tale capacità può anche consentire agli scienziati di dedurre quanta anidride carbonica viene sequestrata dalla vegetazione in tutto il mondo, e come questo possa moderare il cambiamento climatico poiché l'attività umana aggiunge sempre più anidride carbonica all'atmosfera.

Yang sta ora sviluppando uno strumento per quantificare la fotosintesi su scale più piccole. Il dispositivo, un tipo di spettrometro, può essere attaccato ad aerei convenzionali o droni e sorvolato la vegetazione, fornire una mappa in tempo reale da locale a regionale della fotosintesi per usi agricoli. Poiché la fotosintesi è legata al consumo di acqua da parte delle piante, gli agricoltori possono potenzialmente sapere quali campi necessitano di irrigazione, e quanta acqua è necessaria.

Il dispositivo può essere utilizzato anche per la gestione forestale, poiché diversi tipi di alberi fotosintetizzano a velocità diverse, fornendo "firme" fotoniche uniche, " Quello, con messa a punto, potrebbe aiutare i gestori forestali a distinguere la distribuzione delle specie autoctone ed esotiche.

"Vorrei ampliare questo metodo e alla fine potremmo costruire reti negli Stati Uniti per studiare molti ecosistemi diversi, "Ha detto Yang. "Ora abbiamo un potente strumento di telerilevamento per comprendere meglio il mondo naturale e come gli esseri umani influenzano il nostro mondo".

Yang sta mettendo a punto il suo nuovo strumento a livello locale. La prossima settimana ha in programma di sorvolare l'UVA a bordo di un aereo. Può rivelarsi utile ai gestori dei terreni per determinare quali aree necessitano di irrigazione, e che vanno bene in un dato momento.