Os pesquisadores estão aprendendo como interpretar a luz fraca emitida pelas árvores
É muito simples saber quando as árvores decíduas estão fotossintetizando – suas folhas são verdes. Quando esse processo termina durante o ano, a folhagem murcha, fica marrom e cai, um evento tão difundido que pode ser rastreado por satélites no espaço. Mas rastrear quando as árvores perenes ativam seus cloroplastos e começam a transformar a luz solar e o CO2 em energia é muito mais difícil, pois, como o nome indica, elas permanecem verdes o ano todo (as árvores na verdade param de fotossintetizar no outono, mas usam um pigmento verde como pigmento verde). tipo de protetor solar, mantendo-os verdes o ano todo). Isto tem sido um problema quando se trata de modelização climática, que atualmente se baseia em estimativas para determinar a quantidade de CO2 que as florestas perenes retiram da atmosfera. Mas um novo estudo sugere que há outra maneira de controlar a fotossíntese em florestas perenes: observar o seu brilho fluorescente a partir do espaço.
Décadas atrás, os pesquisadores perceberam que a clorofila emite um brilho fluorescente minúsculo e difícil de detectar. Quando a luz solar atinge a clorofila – o pigmento verde que produz energia na maioria das plantas – ela entra em um estado de energia excitada. Quando a clorofila retorna ao seu estado normal, ela emite 2 a 4 por cento dessa energia como um fóton, ou partícula de luz, nos comprimentos de onda da luz vermelha e vermelha distante. O brilho é chamado de fluorescência induzida pela energia solar (SIF) e, embora não seja visível a olho nu, pode ser captado por espectrômetros, instrumentos sensíveis que detectam comprimentos de onda de luz.
Em 2011, os investigadores utilizaram pela primeira vez dados de satélite para medir a fluorescência das plantas, mas os cientistas ainda estão a descobrir o que o brilho realmente significa. “Como são sempre verdes, é mais difícil saber quando a fotossíntese pode aumentar e quando pode diminuir nas sempre-vivas”, diz Troy Magney, do Instituto de Tecnologia da Califórnia e do Laboratório de Propulsão a Jato da NASA, primeiro autor do novo estudo em Os Anais da Academia Nacional de Ciências. “Além disso, as técnicas típicas de sensoriamento remoto que usamos para observar espécies perenes basicamente medem apenas a quantidade de radiação refletida no infravermelho próximo e no espectro vermelho, o que realmente nos diz quanta matéria verde existe. Mas realmente não sabemos o que essa coisa verde está fazendo. Não temos ideia de quando eles iniciam a fotossíntese e quanto carbono absorvem.”
Magney e seus colegas decidiram ver se conseguiam aprender a extrair mais informações do brilho dos pinheiros. Para fazer isso, eles construíram uma torre no meio da floresta subalpina de coníferas em Niwot Ridge, uma estação de pesquisa ecológica nos arredores de Boulder, Colorado. Eles equiparam a torre com um espectrômetro abrangente, que monitorava o SIF vindo da floresta circundante, rastreando os ciclos diários e sazonais de junho de 2017 a junho de 2018. Eles também investigaram algumas das árvores para ver se a fluorescência correspondia ao real. – aumentos mundiais e diminuições na fotossíntese.
Acontece que o SIF é uma medida muito boa da fotossíntese, o que significa que rastrear a fluorescência perene é uma forma viável de medir a energia produzida pela fotossíntese, ou produção primária bruta, das florestas.
A técnica não apenas poderia finalmente dar aos pesquisadores um bom controle sobre a quantidade de carbono que as sempre-vivas atraem, mas também poderia ser usada para monitorar a saúde da floresta, uma vez que a fotossíntese provavelmente diminuirá nos estágios iniciais da seca, da infestação de insetos ou do advento das árvores. doenças. Atualmente, os pesquisadores geralmente não sabem que uma floresta está em apuros até que grandes áreas estejam mortas ou morrendo.
A técnica também poderia resolver vários mistérios sobre as florestas de pinheiros. Enquanto os pinheiros da floresta boreal ou das regiões alpinas interrompem a fotossíntese durante o inverno, acredita-se que as coníferas no sudeste dos Estados Unidos continuam produzindo pelo menos alguma energia durante todo o ano. O monitoramento do SIF dessas florestas poderia fornecer uma resposta sobre a quantidade de energia que elas produzem nos meses de inverno.
Também poderia ajudar os pesquisadores a desvendar o ciclo de vida das florestas perenes. Acredita-se que as florestas mais jovens são um sumidouro líquido de carbono – retiram mais carbono da atmosfera do que produzem. Mas a certa altura, diz Magney, acredita-se que elas se tornam uma fonte de carbono – as florestas mais antigas permanecem verdes mesmo quando as árvores dentro delas iniciam o longo e lento processo de morte, que liberta CO2.
“Eu diria que o consenso geral é a confusão quanto ao destino das florestas perenes”, diz Magney. “Há décadas que há um debate sobre se a floresta boreal está a ficar mais verde ou mais escura. Ambos estão acontecendo, mas não sabemos o que está causando isso. Combinando essas novas técnicas com informações sobre umidade do solo, temperatura do ar, umidade e outros fatores, poderíamos descobrir.”
O estudo já causou uma surpresa. Utilizando os dados do SIF, a equipa descobriu que quando a fotossíntese começa na primavera, não é um processo gradual. Os pinheiros no Colorado passaram de inativos para produzir energia máxima em duas semanas, muito mais rápido do que se supunha.
A equipe está atualmente trabalhando em uma versão superdimensionada do experimento e, no último ano, instalou mais seis torres em várias florestas, incluindo Costa Rica, Saskatchewan e Alasca, que esperam que lhes ensine como interpretar corretamente os dados de fluorescência vindos do espaço. .
Atualmente, duas sondas da NASA são capazes de fornecer dados SIF: o Orbiting Carbon Observatory-2, lançado em 2014, e o Orbiting Carbon Observatory-3, um módulo anexado à estação espacial, lançado no mês passado. Mas a equipa espera que as futuras missões de satélite incluam espectrómetros ainda mais sensíveis para fornecer dados mais detalhados. Atualmente, os sensores em órbita medem áreas de cerca de um por dois quilômetros. Magney diz que algo com pixels representando 100 por 100 metros seria mais útil.
Ele poderá em breve realizar seu desejo. A Agência Espacial Europeia está programada para lançar o satélite Fluorescence Explorer, de US$ 172,4 milhões, em 2023, que realizará uma missão de três anos para monitorar a fluorescência emitida pela vegetação da Terra. Graças a este estudo e a outros que virão, poderemos saber com muito mais detalhes o que esse brilho fraco realmente significa.
