Biolog udvikler ny model til analyse af fotosyntese in vivo

En RUDN Universitetsbiolog har udviklet en model til analyse af fotosyntese in vivo. Denne metode beregner lysets absorptionskoefficient for klorofyl baseret på dets reflektionsevne. Analyse af lysabsorption er vigtig for at vurdere økosystems produktivitet, som påvirker biosfærens tilstand og det globale klima. Artiklen er publiceret i tidsskriftet Fjernmåling af miljø .

Målinger af effektiviteten af ​​fotosyntese i levende systemer er nødvendige, fordi de gør det muligt for forskere at estimere kulstofkredsløbet, og dermed påvirkningen af ​​klimaet. At studere fotosyntese in vivo, forskere bruger vegetationsabsorptionskoefficienten, en værdi, der viser, hvor dybt den indfaldende stråling trænger ind i baldakinen. Det afhænger af biokemisk, strukturelle og eksterne faktorer, så dens evaluering er meget vanskelig. Alexei Solovchenko, en ansat ved RUDN Universitet, og hans kolleger fra USA og Israel har fundet en ny måde at vurdere denne indikator på.

Først, biologer beregnede forholdet mellem absorption og transmissionskoefficienter for individuelle blade og baldakin generelt. Det er svært at måle disse koefficienter for baldakinen "i summen" men for et enkelt blad er det enkelt, så ved at kende forholdet mellem dem, videnskabsmænd kan beregne absorption og transmission af baldakin ud fra koefficienterne for et enkelt blad. Derefter opnåede forskerne fra RUDN University en ligning, der forbinder baldakinens absorptionskoefficient med pigmenternes absorptionskoefficient - primært klorofyl - i blade. Det viste sig, at baldakinen, i modsætning til et enkelt blad, kan absorbere lys i det infrarøde område, og at absorptionskoefficienterne for pigmenter for planter med forskellige densiteter af krone kan variere. Derfor, biologerne skulle foretage passende ændringer i den endelige model.

Forskerne testede denne matematiske model, der beskriver baldakinens absorptionskoefficient på afgrøder med forskellige typer fotosyntese - majs (C4 fotosyntese), sojabønner og ris (C3-fotosyntese), måling af spektre af absorberet og reflekteret solstråling.

Modellen viste, at i det blå spektralområde, baldakin af ris afspejler mere end baldakin af andre afgrøder. Forskere mener, at det skyldes, at ris vokser i vand. Også, absorptionskurver for planter med C3-type fotosyntese (sojabønner og ris) opnået med modellen adskilte sig fra planter med C4-type fotosyntese (majs), på grund af biokemiske forskelle.

Dermed, modellen skabt af biologer kan forudsige absorption af lys af forskellige typer planter med forskellige typer fotosyntese, forskellige baldakinarkitekturer og forskelligt pigmentindhold i bladet.