Quiconque a suivi des cours de biologie au secondaire sait que la photosynthèse est le processus par lequel les plantes convertissent la lumière du soleil en énergie pour leur croissance.

Ce dont vous ne vous souvenez peut-être pas, bien que, est-ce qu'en le faisant, les plantes aussi « séquestrent, " ou absorber, le dioxyde de carbone de l'atmosphère, jouer un rôle clé dans l'équilibre de la chimie de l'atmosphère terrestre, qui est essentiel à une vie saine sur la planète.

Les scientifiques travaillent pour mieux comprendre ce processus à l'échelle mondiale, ainsi que la façon dont les sécheresses affectent la capacité des plantes à photosynthétiser. C'est important pour les agriculteurs et les forestiers, à mesure que la sécurité de l'eau devient une préoccupation dans un climat changeant. Savoir combien de dioxyde de carbone peut être extrait de l'atmosphère par les plantes est important pour comprendre comment le dioxyde de carbone produit naturellement, ainsi que le dioxyde de carbone produit par l'activité humaine, est équilibré par la capacité des plantes à s'épanouir.

Xi Yang, un écologiste terrestre de l'Université de Virginie, travaille sur des moyens d'évaluer la santé des plantes à l'échelle mondiale et régionale - bien au-dessus du niveau de la cime des arbres.

Cela fonctionne comme ceci :les satellites d'observation de la Terre qui mesurent les concentrations de dioxyde de carbone et d'ozone dans l'atmosphère détectent également par inadvertance de faibles signaux de fluorescence provenant des forêts et des terres agricoles. Yang, qui a rejoint le département des sciences de l'environnement de l'UVA en août dernier, soupçonné - avec ses collègues de ses précédentes institutions - que la fluorescence provenait de photons émanant de feuilles, un sous-produit des photons absorbés par la chlorophylle et utilisés pour la photosynthèse.

« Nous nous sommes intéressés à la mesure de la faible lueur de la fluorescence de la canopée forestière à l'aide d'un nouveau système spectroscopique que nous avons conçu, pour voir si la fluorescence est un indicateur robuste de la photosynthèse, " a déclaré Yang. "Nous savions que si cela fonctionnait, nous pourrions utiliser la télédétection par satellite pour surveiller la photosynthèse des plantes à l'échelle mondiale. Cela peut permettre un examen en temps réel de ce qui se passe sur le terrain et nous aider à anticiper les changements futurs de l'environnement."

Yang et ses collègues ont passé un été à mesurer la chimie atmosphérique directement au-dessus de la forêt de Harvard, un 3, Zone de recherche écologique de 1 000 acres dans le Massachusetts, à l'aide d'instruments montés sur une tour de surveillance environnementale. Ils ont également utilisé la spectrométrie pour détecter la fluorescence provenant des arbres et ont comparé leurs lectures à celles d'un spectromètre à bord d'un satellite d'observation de la Terre de l'Agence spatiale européenne.

Ils ont trouvé une « corrélation étroite, " Yang a dit, « indiquant que la photosynthèse peut être mesurée à l'échelle régionale et mondiale à l'aide de la télédétection – un moyen efficace d'évaluer la santé des écosystèmes ».

Une telle capacité peut également permettre aux scientifiques de déduire la quantité de dioxyde de carbone séquestrée par la végétation dans le monde, et comment cela peut modérer le changement climatique alors que l'activité humaine ajoute de plus en plus de dioxyde de carbone à l'atmosphère.

Yang développe actuellement un instrument pour quantifier la photosynthèse à plus petite échelle. Le dispositif, un type de spectromètre, peut être attaché à des avions ou des drones conventionnels et survoler la végétation, fournir une carte locale à régionale en temps réel de la photosynthèse à des fins agricoles. Parce que la photosynthèse est liée à la consommation d'eau par les plantes, les agriculteurs peuvent potentiellement apprendre quels champs ont besoin d'être arrosés, et combien d'eau est nécessaire.

Le dispositif peut également être utilisé pour la gestion forestière, car différents types d'arbres photosynthétisent à des vitesses différentes, fournissant des "signatures photoniques uniques, " cette, avec réglage fin, pourrait aider les aménagistes forestiers à distinguer la répartition des espèces indigènes et exotiques.

« J'aimerais étendre cette méthode et nous pourrions éventuellement créer des réseaux à travers les États-Unis pour étudier de nombreux écosystèmes différents, ", a déclaré Yang. "Nous avons maintenant un puissant outil de télédétection pour mieux comprendre le monde naturel et comment les humains affectent notre monde."

Yang utilise son nouvel instrument localement. La semaine prochaine, il prévoit de le survoler UVA à bord d'un avion. Cela peut s'avérer utile aux gestionnaires des terrains pour déterminer quelles zones ont besoin d'être arrosées, et qui vont bien à un moment donné.