Cómo las plantas “brillantes” podrían ayudar a los científicos a predecir sequías

Científicos de la NASA afirman que las plantas “brillantes” podrían ayudar a los investigadores a predecir sequías, sobre todo las de corto plazo. ¿Cómo lo detectan? A través de los satélites de la agencia espacial.

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Un caso concreto fue la sequía que afectó gran parte de los Estados Unidos en el verano de 2012 fue una de las más extensas que el país había visto desde la Dust Bowl de la década de 1930. Esta “sequía relámpago”, alimentada por un calor extremo que secó la humedad del suelo y las plantas, provocó extensos fracasos en los cultivos y pérdidas económicas que superaron los $30 mil millones.

Mientras que las sequías arquetípicas pueden desarrollarse a lo largo de estaciones, las sequías relámpago se caracterizan por su rápido proceso de secado. Pueden establecerse en cuestión de semanas y son difíciles de predecir.

En un estudio reciente, un equipo liderado por científicos del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en el sur de California logró detectar signos de sequías relámpago hasta tres meses antes de su inicio. En el futuro, tal aviso previo podría ayudar en los esfuerzos de mitigación.

Qué son las plantas “brillantes”

Durante la fotosíntesis, cuando una planta absorbe la luz solar para convertir dióxido de carbono y agua en alimento, su clorofila “emite” algunos fotones no utilizados. Este débil resplandor se llama fluorescencia inducida por el sol, o SIF. Cuanto más fuerte sea la fluorescencia, más dióxido de carbono está absorbiendo la planta de la atmósfera para alimentar su crecimiento, explican desde la NASA.

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Las plantas en crecimiento emiten una forma de luz detectable por los satélites de la NASA que orbitan a cientos de millas sobre la Tierra. Partes de América del Norte parecen brillar en esta visualización, que representa un año promedio. El gris indica regiones con poca o ninguna fluorescencia; rojo, rosa y blanco indican alta fluorescencia.

Aunque el resplandor es invisible a simple vista, puede ser detectado por instrumentos a bordo de satélites como el Orbiting Carbon Observatory-2 (OCO-2) de la NASA. Lanzado en 2014, el OCO-2 ha observado que el Medio Oeste de Estados Unidos brilla durante la temporada de crecimiento.

Los investigadores compararon años de datos de fluorescencia con un inventario de sequías relámpago que afectaron a Estados Unidos entre mayo y julio de 2015 a 2020. Encontraron un efecto dominó: en las semanas y meses previos a una sequía relámpago, la vegetación prosperaba inicialmente a medida que las condiciones se volvían cálidas y secas. Las plantas florecientes emitían una señal de fluorescencia inusualmente fuerte para esa época del año.

Pero al agotar gradualmente la reserva de agua en el suelo, las plantas crearon un riesgo. Cuando las temperaturas extremas llegaron, los niveles de humedad ya bajos se desplomaron, y la sequía relámpago se desarrolló en cuestión de días.

El equipo correlacionó las mediciones de fluorescencia con datos de humedad del suelo del satélite SMAP de la NASA. SMAP, siglas de Soil Moisture Active Passive, rastrea los cambios en el agua del suelo midiendo la intensidad de las emisiones de microondas naturales desde la superficie terrestre.

Los científicos encontraron que el patrón de fluorescencia inusual se correlacionaba extremadamente bien con las pérdidas de humedad del suelo en las seis a doce semanas previas a una sequía relámpago. Un patrón consistente emergió en paisajes diversos, desde los bosques templados del este de Estados Unidos hasta las Grandes Llanuras y arbustos del oeste.

Por esta razón, la fluorescencia de las plantas “promete ser un indicador confiable de advertencia temprana de sequías relámpago, con suficiente anticipación para tomar medidas”, dijo Nicholas Parazoo, científico terrestre en JPL y autor principal del estudio reciente.

Rastreando las emisiones de carbono

Además de intentar predecir sequías relámpago, los científicos querían entender cómo estas impactan las emisiones de carbono. Al convertir dióxido de carbono en alimento durante la fotosíntesis, las plantas y árboles son “sumideros” de carbono, absorbiendo más CO2 de la atmósfera de lo que liberan. Muchos tipos de ecosistemas, incluidos los terrenos agrícolas, juegan un papel en el ciclo del carbono, el constante intercambio de átomos de carbono entre la tierra, la atmósfera y el océano.

Los científicos utilizaron mediciones de dióxido de carbono del satélite OCO-2, junto con modelos informáticos avanzados, para rastrear la absorción de carbono por la vegetación antes y después de las sequías relámpago. Las plantas estresadas por el calor absorben menos CO2 de la atmósfera, por lo que los investigadores esperaban encontrar más carbono libre. Sin embargo, encontraron en cambio un acto de equilibrio.