Desde el espacio: cómo las plantas usan el agua

Los médicos aprenden mucho sobre la salud de sus pacientes tomando su temperatura. Una temperatura elevada o fiebre puede ser un signo de enfermedad. Lo mismo ocurre con las plantas, pero sus temperaturas en una escala global son más difíciles de medir que las temperaturas de las personas individuales.

Eso está a punto de cambiar, gracias a un nuevo instrumento de la NASA que pronto se instalará en la Estación Espacial Internacional llamado ECOSTRESS, o ECOsystem Space Radne Thermal Radiometer Experiment en la Estación Espacial. ECOSTRESS medirá la temperatura de las plantas desde el espacio. Esto permitirá a los investigadores determinar el uso de agua de las plantas y estudiar cómo las condiciones de sequía afectan la salud de las plantas.

Las plantas extraen el agua del suelo y, a medida que el Sol las calienta, el agua se libera a través de los poros de las hojas de las plantas a través de un proceso llamado transpiración. Esto enfría la planta, al igual que lo hace la sudoración en los humanos. Sin embargo, si no hay suficiente agua disponible para las plantas, cierran sus poros para conservar el agua, lo que hace que aumente la temperatura.

Las plantas usan esos mismos poros para absorber el dióxido de carbono de la atmósfera para la fotosíntesis, el proceso que utilizan para convertir el dióxido de carbono y el agua en el azúcar que usan como alimento. Si continúan experimentando insuficiente disponibilidad de agua, o “estrés hídrico”, eventualmente se mueren de hambre o sobrecalentamiento, y mueren.

Simulación de los datos de temperatura de la superficie terrestre de ECOSTRESS alrededor de Salton Sea, California (área azul oscura, arriba a la izquierda). Las áreas más frías aparecen en azul y verde, las áreas más cálidas están en amarillo y rojo. La región al sur del lago que parece verde es en su mayoría campos agrícolas, y otras áreas circundantes son desérticas. Los datos de temperatura de la superficie terrestre de ECOSTRESS se usarán para crear un producto de evapotranspiración que se puede usar para monitorear el estrés de la planta. Créditos: NASA / JPL-Caltech

Los datos de ECOSTRESS mostrarán estos cambios en las temperaturas de las plantas, proporcionando información sobre su salud y el uso del agua, mientras que todavía hay tiempo para que los administradores del agua corrijan los desequilibrios hídricos agrícolas.

“Cuando una planta está tan estresada que se vuelve marrón, a menudo es demasiado tarde para que se recupere”, dijo Simon Hook, investigador principal de ECOSTRESS en el Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL) de la NASA en Pasadena, California. “Pero medir la temperatura de la planta, le permite ver que una planta está estresada antes de llegar a ese punto”.

Estas medidas de temperatura también se consideran un indicador temprano de posibles sequías. Cuando las plantas en un área determinada comienzan a mostrar signos de estrés hídrico debido a la temperatura elevada, es probable que haya una sequía agrícola en curso. Tener estos datos por adelantado le da a la comunidad agrícola la oportunidad de prepararse y o responder en consecuencia.

“ECOSTRESS nos permitirá monitorear cambios rápidos en el estrés de los cultivos a nivel de campo, permitiendo estimaciones más tempranas y más precisas de cómo los rendimientos se verán afectados”, dijo Martha Anderson, miembro del equipo de ciencia ECOSTRESS del Departamento de Agricultura de los EE.UU. en Beltsville, Maryland . “Incluso el estrés por humedad a corto plazo, si se produce durante una etapa crítica del crecimiento del cultivo, puede afectar significativamente la productividad”.

ECOSTRESS viajará a la estación espacial en una misión de reabastecimiento de carga espacial SpaceX, contratada por la NASA y programada para lanzarse desde la Estación de la Fuerza Aérea de Cabo Cañaveral en Florida el 29 de junio. Una vez que llegue, será instalada en forma robotizada en el exterior de la estación Unidad de instalación expuesta del módulo de experimento.

Durante el próximo año, ECOSTRESS utilizará la órbita terrestre baja única de la estación espacial para recopilar datos sobre múltiples áreas de la tierra en diferentes momentos del día. El instrumento producirá imágenes detalladas de áreas de hasta 40 por 70 metros, aproximadamente del tamaño de una granja pequeña, cada tres o cinco días.

Otros instrumentos en el espacio pueden hacer mediciones con el mismo nivel de detalle o en diferentes momentos del día, pero no en ambos. La capacidad dual de ECOSTRESS lo hace especialmente importante para los científicos que intentan comprender mejor nuestros ecosistemas naturales y para otros que trabajan para mejorar la seguridad alimentaria y la gestión de los recursos hídricos.

“A medida que los recursos hídricos se vuelven más críticos para nuestra creciente población, necesitamos rastrear con precisión la cantidad de agua que necesitan nuestros cultivos”, dijo el líder de la ciencia de ECOSTRESS, Josh Fisher, del JPL. “Necesitamos saber cuándo las plantas se vuelven susceptibles a las sequías, y necesitamos saber qué partes del ecosistema son más vulnerables debido al estrés hídrico”.

Aunque no forma parte de su misión principal, los datos de temperatura de ECOSTRESS también serán valiosos para otros estudios que requieren información sobre la temperatura, como la detección y caracterización de volcanes, incendios forestales y olas de calor.

JPL construyó y gestiona la misión ECOSTRESS para la División de Ciencias de la Tierra de la NASA en la Dirección de Misión Científica en la Sede de la NASA en Washington. ECOSTRESS está patrocinado por el programa Pathfinder Science del Sistema de la Tierra de la NASA, administrado por el Centro de Investigación Langley de la NASA en Hampton, Virginia.

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