Сияющую кожу принято считать признаком здоровья у людей, однако растения также способны «светиться», когда им хорошо. В перспективе, один из будущих спутников Европейского космического агентства мог бы использовать эту флуоресценцию для того, чтобы отслеживать «здоровье» и производительность растительности по всему миру.
Проект Florescence Explorer (FLEX) претендует на место в программе Earth Explorer, реализуемой ESA уже в восьмой раз. Цель проекта направлена на исследование флуоресценции растительности и составления специализированных карт этого физического процесса, которые могли бы использоваться для разработки конкретных фотосинтетических мероприятий.
Информация о флуоресценции растений позволила бы значительно расширить представление учёных о способах углеродного обмена между атмосферой и растениями, а также помочь в исследовании влияния этого физического процесса на газовые и водные циклы планеты.
Кроме того, такие данные могли бы использоваться для совершенствования и оптимизации управления водными ресурсами и удобрения почвы. Таким образом, FLEX также помог бы повысить производительность сельского хозяйства.
После того, как хлорофилл в растениях насыщается солнечным светом, зелёные фотосинтезирующие клетки начинают испускать красное свечение – флуоресценцию. Этот процесс отражает, насколько эффективно в растении проходят процессы фотосинтеза, то есть показывает, как хорошо оно «дышит». Таким образом, по интенсивности флуоресценции растений можно судить о их «здоровье».
Однако измерение флуоресценции растений весьма проблематично. Так же, как и в случае с новыми спутниковыми технологиями, концепция измерений должна быть предварительно проверена посредством бортового эксперимента. И только удостоверившись в том, что «концепция» работает, можно открывать «зелёный свет» разработке новых технологий.
До недавнего времени не было такого бортового датчика, при помощи которого можно было бы отображать флуоресценцию на больших площадях. На протяжении многих десятилетий, учёным не были доступны технологии обнаружения свечения растительности, которые можно было бы использовать за пределами лаборатории.
Однако немецкий исследовательский центр Forschungszentrum Jülich research centre и финляндская компания Specim company исправили ситуацию, создав и протестировав бортовой датчик для отслеживания процессов флуоресценции Hyplant.
В рамках тестовой кампании, Hyplant, установленный на научно-исследовательском самолёте, отображал различные типы растительности по всей Европе и даже частично США.
Hyplant оборудован двумя «спектрометрами визуализации» — своего рода камерами, которые способны видеть на различных длинах волн. Один способен проводить наблюдения в диапазоне от синего до середины инфракрасного излучения, а второй – от красного до ближнего инфракрасного, дробя при этом длину волны настолько мелко, чтобы выбрать там флуоресценцию.
На основании данных, собранных Hyplant в 2012 году во время порядка 100 рейсов, были созданы предварительные карты флуоресценции.
Измерения Hyplant позволили установить, что самым высоким уровнем флуоресценции характеризуется сахарная свекла, ботва которой остается зелёной от момента всходы до созревания корнеплодов. В сравнении с яблоневыми садами, естественно, хвойные и смешанные леса светятся меньше. Территории, которые практически не покрыты растительностью, например, дороги, пашня, а также застроенные участки, абсолютно не характеризуются флуоресценцией.
По словам Matthias Drusch, учёного миссии FLEX, потенциально эта новая технология может внести значимый вклад в «фенотипирование» — наблюдения за характеристиками растений на определённых стадиях развития.
22-24 апреля в Париже в CNES состоится семинар, посвящённый исследованиям в этом направлении.
Следует отметить, что помимо FLEX, кандидатом на Earth Explorer, также является проект CarbonSat, направленный на мониторинг атмосферного углекислого газа и метана.
