La ciencia dispone de drones, aviones e incluso satélites que orbitan la Tierra para rastrear la sabia relación entre clorofila-sol-fotosíntesis. Mas aún, sobre la luz roja tenue que emite la clorofila durante la fotosíntesis y que es invisible para el ojo humano. Del conocimiento que se tenga de esa «fluorescencia de la clorofila», se podrán despejar muchas interrogantes vitales para la sostenibilidad del planeta.
¿Cuánto dióxido de carbono atmosférico asimila un bosque a través de la fotosíntesis? ¿Qué variedades de plantas son menos sensibles al cambio climático, al calentamiento global? Responder a esas preguntas podría ser posible mediante la observación de la fluorescencia de la clorofila.
La clorofila es un pigmento que le da el color verde a las plantas y algas. Ese verdor de campos y bosques, además de encantador, tiene una importancia fundamental para la vida. Sin la clorofila, la fotosíntesis no sería posible. La coloración se produce cuando las plantas se exponen al sol. Y gracias a la luz solar, los árboles capturan dióxido de carbono (CO2) y expulsan oxígeno durante el día. Este increíble proceso proporciona el oxígeno que necesitamos para respirar.
Un estudio publicado en Nature Plants asegura que la fluorescencia de la clorofila transmite información sobre la tasa instantánea de fotosíntesis. Lo que proporciona una «ventana óptica» para localizar e identificar el estado funcional y de salud de la planta.
En la investigación participó José Ignacio García Plazaola, del grupo de investigación Ekofisko, del Departamento de Biología Vegetal y Ecología de la Universidad del País Vasco/Euskal Herriko Unibertsitatea.
La importancia de la fluorescencia de la clorofila
Desde hace décadas se conocen diferentes métodos manipulativos que permiten medir e interpretar la fluorescencia de la clorofila en una hoja o a nivel subcelular. Pero solo desde recientemente se puede calcular la fluorescencia de la clorofila inducida directamente por el sol y obtener imágenes en un ecosistema o a escalas regionales.
Las mediciones actuales de la SIF se realizan con sensores ópticos hiperespectrales montados en torres. Drones, aviones e, incluso, satélites.
Se espera que la misión satelital FLuorescence EXplorer (FLEX) de la Agencia Espacial Europea (ESA) proporcione mapas globales de SIF con una resolución de unos pocos cientos de metros. Su lanzamiento está previsto para 2024.
Esos desarrollos allanan el camino para múltiples aplicaciones científicas y comerciales en ecofisiología vegetal, ecología, biogeoquímica. Así como para la agricultura de precisión y silvicultura.
«Estas herramientas abren la puerta a la realización de estudios de fotosíntesis espacial y 3D en el campo. Ayudará a resolver cuestiones relacionadas con la dinámica fotosintética de las diferentes partes de una planta o ecosistema en condiciones del mundo real. SIF también se puede aplicar en fenotipado fisiológico y detección pre-visual de estrés, que es una herramienta poderosa para las prácticas de manejo de cultivos. Y bosques de próxima generación”, explica José Ignacio García Plazaola.
Sugiere el estudio que para cumplir con esos ambiciosos objetivos, se requieren estudios colaborativos multidisciplinarios y a múltiples escalas. La experiencia de la biología vegetal, la teledetección, la agronomía y la silvicultura deben fusionarse para traducir el contenido de información de SIF en aplicaciones innovadoras. El objetivo es que aprovechen el conocimiento a través de las escalas moleculares, foliares y del dosel.
Adelantos científicos para abordar crisis climática
Cuando las plantas consumen demasiada energía, no engordan, se aligeran. Absorben más luz solar de la que necesitan para potenciar la fotosíntesis, y eliminan el exceso de energía solar emitiéndola como un brillo muy tenue. La luz es tan suave que no la notemos en circunstancias normales, pero se puede medir con un espectrómetro. La fluorescencia de la clorofila inducida por el sol es la señal más precisa de la fotosíntesis que se puede observar desde el espacio.
Eso es importante porque, a medida que cambia el clima de la Tierra, las estaciones de crecimiento en el mundo también están cambiando, tanto en tiempo como en duración. Estos cambios pueden afectar la producción mundial de alimentos y el ritmo del calentamiento.
No es posible medir la fotosíntesis a nivel mundial desde el nivel del suelo, y los experimentos de laboratorio no pueden replicar fácilmente todos los factores ambientales que afectan el crecimiento de las plantas, como la disponibilidad de agua, los incendios forestales y la competencia de otras plantas, factores que también están cambiando con el clima.
La medición de esta fluorescencia inducida por el sol, ayudará a los científicos a comprender mejor el papel que tienen las plantas en la eliminación del dióxido de carbono de la atmósfera.
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