‘s Winters zetten planten de energieproductie via fotosynthese op een lager pitje. Volgens Amerikaanse onderzoekers is een zwakke gloed, die planten gelijktijdig met fotosynthese uitzenden, detecteerbaar met de huidige satellietcamera’s.
Net als egels en beren besparen bomen en andere planten tijdens koude winters energie door een soort winterslaap te houden. Ze stoppen hun fotosynthese (grotendeels) en halen geen koolstofdioxide (CO2) uit de lucht. Voor klimaat- en broeikasgasmodellen is het daarom belangrijk om te weten wanneer die winterslaap begint en eindigt.
‘Ik probeer robots te ontwikkelen die ook echt een nieuwe stap maken’
Hoe werkt vliegen? Dat lijkt een simpele vraag, maar voor luchtvaarttechnicus en bioloog David Lentink is het een levenslange zoektocht.
Altijd groene bossen
Als het warm en zonnig is, zetten planten via fotosynthese zonlicht, water en CO2 om in glucose en zuurstof. Glucose dient als brandstof en als bouwsteen voor groei. Het licht dat nodig is voor fotosynthese vangen planten op met de kleurstof chlorofyl. Chlorofyl zit in bladgroenkorrels en geeft planten hun groene kleur.
‘s Winter is er minder zonlicht en door de kou kunnen planten geen water transporteren. Daarom stoppen ze hun fotosynthese.
Bij loofbomen is het duidelijk wanneer de fotosynthese stopt. In de herfst, als het kouder wordt, kleuren de groene bladeren bruin en vallen ze van de bomen. Zonder groene bladeren met chlorofyl is er geen fotosynthese. Bij loofbossen is de winterslaap gemakkelijk waar te nemen.
Altijd groene bossen, met naaldbomen, hebben ook een winterslaap waarbij ze de fotosynthese op een laag pitje draaien. Maar omdat ze altijd groen zijn, was die tot nu nauwelijks waar te nemen op grote schaal.
Gloeiende planten
Gelijktijdig met fotosynthese zenden planten ook een heel klein beetje nabij-infraroodstraling uit, zegt Troy Magney van NASA Jet Propulsion Laboratory in de Verenigde Staten. ‘Dat kunnen we niet direct zien, maar wel detecteren met sensoren op de grond en nu ook vanuit satellieten. Door die straling te meten kunnen we zien wanneer en hoeveel een bos CO2 inademt.’
Die straling wordt uitgezonden door fluorescentie in planten. Hierbij wordt een piepklein gedeelte van het zonlicht dat bladeren of naalden absorberen omgezet in nabij-infraroodstraling die de plant vervolgens uitstraalt.
Dit verschijnsel was al eerder op het niveau van takken, naalden en bladeren gemeten met kleine mobiele sensoren. De onderzoekers hebben nu gekeken of deze straling ook voor een heel naaldboombos te meten is. Daarvoor plaatsten ze sensoren boven op een hoge toren in een naaldbomenbos in Colorado en maten een jaar lang de gloed. Die metingen vergeleken ze met onderzoek naar fysiologische veranderingen in de naalden van de bomen. Aan de hand van die veranderingen werd vastgesteld wanneer er fotosynthese plaatsvond.
Met hun metingen bereikten de onderzoeker twee belangrijke resultaten. Ze lieten zien dat de stralingsgloed van een groot gebied meetbaar is vanaf hoogte. En ze toonden dat fluorescentiestraling en fotosynthese tijdens hetzelfde proces in de plant plaatsvinden. Dat betekent dat de straling een goede indicator is voor fotosynthese.
Satellietmetingen
Toevallig blijkt dat aardobservatiesatellieten de fotosynthesegloed kunnen detecteren. De nabij-infraroodstraling heeft een golflengte van 650 à 850 nanometer en de meeste aardobservatiesatellieten kunnen straling van 740 à 770 nanometer detecteren. ‘Drie satellieten die de gloed kunnen zien zijn: NASA OCO-2, NASA OCO-3 en TROPOMI van ESA’, zegt Magney. ‘Die instrumenten zijn niet ontworpen voor het meten van deze fluorescentie, maar om gassen in de atmosfeer te meten.’
Met deze en toekomstige satellieten willen de onderzoekers de variaties in fotosynthese wereldwijd vastleggen. ‘Om beter begrijpen hoe bossen reageren op klimaatverandering’, zegt Magney.