Fluorescência e fotossíntese - Observando o planeta respirar

Fluorescência e fotossíntese - Observando o planeta respirar 

1. O Carbono, um bloco de construção da vida, também é um componente de nosso clima.  No ciclo do carbono o gás carbônico (CO2) do ar é produzido tanto por plantas, como por seres humanos. Os seres humanos o produzem quando queimam combustíveis fósseis, cortam árvores e fazem queimadas. Os vegetais o processam através da fotossíntese. O CO2 atua como um termostato que controla a temperatura do planeta, atualmente muito conhecido de todos como "gás de efeito estufa". Quanto maior a emissão de CO2 para a atmosfera, mais aquecimento. Desde o início da Era Industrial, os níveis de carbono na atmosfera subiram quase 40% e como consequência a temperatura média do planeta aumentou cerca de 0,5o C. Conhecer o balanço do ciclo do carbono é fundamental para saber quanto de aquecimento é previsto para ao futuro, e as plantas fazem parte fundamental deste ciclo.

2. A fotossíntese necessita de energia solar para transformar CO2 em carbohidratos para que as plantas cresçam. Ao realizar a fotossíntese as plantas emitem luz fluorescente que pode ser observada por instrumentos. Quanto mais fotossíntese, mais fluorescência e mais absorção de CO2  pelas plantas.

3. O satélite GOSAT (Greenhouse Gases Observing Satellite) lançado em 2009 pelos japoneses tem a capacidade de  captar esta luz. Usando os dados do GOSAT pesquisadores da NASA demonstraram que, através desta fluorescência captada do espaço, é possível fazer inferências  sobre a saúde e a atividade das plantas na superfície da Terra.

4. Nas observações do espaço os cientistas normalmente consideram que quanto mais verdes são as plantas, mais elas possuem a capacidade de  refletir a radiação infravermelha bem como de absorver a luz visível, isto é, quanto mais verdes mais produtivas. Mas nem sempre isso é verdadeiro. As árvores das florestas tropicais podem estar completamente  verdes no inverno, mas tem carência de água o que causa um desaceleramento na fotossíntese e consequentemente na absorção do CO2. Isto significa que há uma correlação linear entre a fluorescência e a produção primária bruta de CO2  pelas plantas.
5. As novas descobertas têm implicações para missões dos satélites, tanto atuais, quanto futuros. Em curto prazo devem ajudar os cientistas a refinar as medições de CO2 e Metano (CH4) e possivelmente prever  mudanças climáticas.
6. A imagem abaixo é um mapa da medição da fluorescência da fotossíntese das plantas, medida entre junho/2009 e maio/2010. AS cores mais vermelhas mostram maior atividade fotossintética.

Figure 1. (a) Global map of plant chlorophyll fluorescence as measured by the GOSAT satellite from June 2009 to May 2010. The fluorescence is measured at a spectral wavelength of 757 nanometers and superimposed on a 2°x 2° grid. Areas of higher and lower plant activity can be seen in different parts of the world. (b) Time variations in the fluorescence signal given off by vegetation, from June 2009 to August 2010. A pronounced seasonal variation can be seen that reflects the growing season in the northern hemisphere and seasonal vegetation shifts in the tropics.

References

[1] C. Frankenberg et al., “New global observations of the terrestrial carbon cycle from GOSAT: Patterns of plant fluorescence with gross primary productivity,” Geophys. Res. Lett., vol. 38, L17706 (2011).

[2] J. Joiner et al., “First observations of global and seasonal terrestrial chlorophyll fluorescence from space,” Biogeosciences Discuss., 7, 8281-8313 (2010).

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