Z oběžné dráhy prozkoumáme stres rostlin

Není to sice tak, že by zelí mělo nervy z toho, že ztratí práci, nebo že by se rododendron klepal strachy z maturitní zkoušky, ale i rostliny mohou zažívat stres. Kdo někdy pracoval na přímém slunci, ten moc dobře ví, že je v takové situaci nejdůležitější zůstat dobře hydratován. Teplo však neovlivňuje jen živočichy, ale i rostliny. Přístroj ECOSTRESS (Ecosystem Spaceborne Thermal Radiometer Experiment on Space Station), který bude již brzy umístěný na japonský modul Kibó na ISS, má pomoci pochopit, jak které druhy rostlin reagují na zvyšující se teplotu okolního vzduchu.

Rostliny jsou pro život na Zemi nezbytné. Na některých je naše civilizace přímo bytostně závislá.

Rostliny jsou pro život na Zemi nezbytné. Na některých je naše civilizace přímo bytostně závislá.
Zdroj: https://www.nasa.gov/

Rostliny využívají živin ve svém okolí k tomu, aby rostly – v tomto procesu hrají důležitou roli póry v jejich listech. Rostliny čerpají vodu z kořenů a  přes póry vypařují přebytečnou vodu, přičemž je tento pocení podobný proces ochlazuje. Přes póry však také přijímají oxid uhličitý, aby jej mohli společně s vodou přetvořit na uhlovodíky. Stejně jako každý člověk reaguje na teplo jinak, tak jsou i mezi rostlinami značné rozdíly. Některé přirozeně zavírají své póry během horkých částí dne, aby šetřily vodou a to i přesto, že uzavřením pórů zastaví fotosyntézu. Jiné rostliny póry nezavírají vůbec, nebo jen nepravidelně. Některé rostliny tak v horkém počasí spotřebují více vody, u jiných naopak rozdíly ve spotřebě nejsou znát. Vědci už v laboratořích a na izolovaných polích studovali tyto rozdíly, ale neznají efektivitu hospodaření s vodou všech rostlin v globálním ekosystému.

ECOSTRESS ve vakuové komoře při předstartovních zkouškách.

ECOSTRESS ve vakuové komoře při předstartovních zkouškách.
Zdroj: https://ecostress.jpl.nasa.gov

Při změnách klimatu jsou některé oblasti vystaveny delším a častějším suchům a vlnám veder, přičemž do budoucna by se tyto extrémy měly dále vyhrocovat. Pokud rostliny v těchto oblastech nedokáží udržet své póry otevřené dost dlouho k načerpání oxidu uhličitého, který je „zasytí“, tak zahynou na nedostatek oxidu uhličitého. Jiné rostliny budou naopak ve změněném podnebí perfektně prospívat. Jenže jak určit, které rostliny patří do které skupiny?

Odpověď nejen na tuto, ale i na další otázky, jako: „Jak nejlépe zavlažovat naše pole“, musíme nejdříve pochopit denní cykly vypařování z rostlin. A právě tady nastupuje na scénu ECOSTRESS, který do vesmíru vynesla ve svém nehermetizovaném prostoru loď Dragon v rámci mise SpaceX CRS-15. Zatím ještě žádná družice nezkoumala z oběžné dráhy globální vypařování z rostlin během celého dne s takovou přesností, aby bylo možné vyčíst rozdíly v měřítku jednoho relativně malého pole. Většina environmentálních družic je na heliosynchronní dráze, takže nad daným místem přelétávají vždy ve stejnou část dne. Například nad Českou republikou proletí vždy v 10 ráno místního času.

Měření z jediné části dne – především pak když je měření provedeno ráno místního času – poskytuje jen omezené informace o tom, jak si rostliny vedou po zbytek dne. Satelity na geostacionární dráze sledují neustále stejnou oblast zemského povrchu, ale z výšky 36 000 kilometrů, což je moc daleko na to, aby jakýkoliv přístroj dokázal rozeznat rozdíly na ploše běžného pole. „ISS otevírá dveře nové vědě,“ popsal hlavní vědecký pracovník projektu ECOSTRESS, Simon Hook z kalifornské JPL a dodal: „Jsme na nízké oběžné dráze, takže můžeme pořizovat podrobné fotky, ale během různých částí dne, takže můžeme sledovat celodenní cyklus.“ Stanice přelétává nad každým místem světa mezi 50. stupněm severní a 50. stupněm jižní šířky jednou za několik dní a vždy je to v jiný čas.

ECOSTRESS při předstartovní kontrole.

ECOSTRESS při předstartovní kontrole.
Zdroj: https://www.nasa.gov

„ECOSTRESS má poskytnout jakési včasné varování o tom, že rostliny jsou vystaveny stresové situaci,“ vysvětluje Woody Turner, vědec zapojený do programu biologické diverzity v ředitelství NASA. Satelitní data například o barvě rostlin, mohou odhalit oblasti, kde jsou rostliny vystaveny takovému stresu, že zhnědnou. V té době už jsou samozřejmě některé z nich mrtvé a další sice žijí, ale na záchranu jsou již moc poškozené. ECOSTRESS naopak bude díky svým měřením teploty schopen ukázat, kde jsou rostliny stále zelené a zdravé, ale mají problémy s ochlazováním a udržením vody. Údaje by mohly pomoci hospodářům s vodou poskytnout včasný náskok pro dostatečné zavodnění rostlin v dané oblasti. Voda tak navíc může proudit tam, kde je nejvíce potřeba, a v době, kdy ještě může pomoci.

ECOSTRESS

ECOSTRESS
Zdroj: https://ecostress.jpl.nasa.gov

Radiometr na přístroji ECOSTRESS měří velmi přesně termální infračervené paprsky (teplo) vycházející z povrchu Země. A když píšeme velmi přesně, tak myslíme opravdu velmi přesně – sledovaný svazek má šířku jen několik desetin stupně, což na povrchu Země vytvoří pixel s rozměry 40 × 70 metrů. Data z tohoto přístroje mohou po spojení s údaji o teplotě z dalších meteorologických družic vypočítat, kolik vody rostliny uvolní do okolí svým vypařováním. „Snímky z ECOSTRESSu jsou dostatečně detailní na to, abychom viděli rozdíly v teplotě i na ploše malého pole,“ udává Hook.

Je důležité říct, že projekt ECOSTRESS je z velké části technologickým demonstrátorem, který má vyšlapat cestu k dalším misím. Má demonstrovat, že sběr těchto dat je možný, a naznačit, jak by se dala využívat. Přístroj má fungovat jeden rok, takže vědci nasbírají dostatek údajů o tom, kdy k vypařování dochází a kdy ne – a to vše v globálním měřítku. Do programu se zapojí i pozemní stanice, jejichž údaje budou pořízeny v době, kdy nad nimi přístroj proletí, což napomůže přesnější kalibraci.

ECOSTRESS před startem

ECOSTRESS před startem
Zdroj: https://www.nasa.gov

To, jak rostliny hospodaří s vodou, představuje poměrně důležitý článek v celém řetězci koloběhu vody v přírodě, ale i v koloběhu uhlíku, nebo i v počasí. Rostliny totiž umí přenést vodu a uhlík z půdy do atmosféry a obráceně. „Jedná se o spojení koloběhů vody a uhlíku, takže vznikají širší predikce včetně důležitých náznaků pro zemědělství a celkově hospodaření s vodou,“ uvedl Turner. Bylo by ale mylné domnívat se, že ECOSTRESS bude zkoumat jen to, jak se rostliny potí. Ano, bude to jeho hlavní úkol, ale NASA avizovala, že by se údaje daly využít i pro další oblasti výzkumu.

Radiometr ECOSTRESSu bude schopen detekovat třeba požáry – velmi účinný bude při zaznamenávání menších ohnisek, třeba když budou požáry v pustině teprve v zárodku. Stejně tak se může hodit i u zemědělských požárů, které trvají sotva den. Takové věci se z oběžné dráhy až doposud studovaly jen obtížně. Mnoho družic pořizuje měření energie tím, že zprůměruje údaje z poměrně velké oblasti. „Pokud požár nezabírá moc velkou plochu, nemusí být zaznamenán,“ popisuje Simon Hook: „My budeme schopni na volné pláži zachytit i běžný táborák.“

Oběžná dráha ECOSTRESSu navíc poskytuje výhodu při hledání lesních požárů. Družice na heliosynchronní dráze prolétávají nad rovníkem, kde je nejvíce vegetace většinou dopoledne, ale zemědělské požáry povětšinou vznikají spíše později a přirozeně zaniknou ještě v noci. Takže i kdybychom na družici na heliosynchronní dráze dali sebecitlivější senzor, pravděpodobně bude na správném místě ve špatnou chvíli. Na této dráze se navíc družice na stejné místo vrátí až za několik týdnů – v případě ISS se tato doba počítá na dny.

ECOSTRESS může pomoci se sledováním vulkanické činnosti.

ECOSTRESS může pomoci se sledováním vulkanické činnosti.
Zdroj: https://www.nasa.gov/

Další možností využití přístroje ECOSTRESS je sledování vulkanické činnosti. Není to tak dávno, co zpravodajské portály plnily novinky z Havaje, kde o sobě dala vědět místní sopka Kilauea. Novináři občas sáhli i po družicových informacích, přičemž nejčastěji šlo o údaje z japonského přístroje ASTER ( Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer) na družicei Terra. ASTER patří mezi víceúčelové snímače vulkanické aktivity, protože zaznamenává teplo i výtrysky oxidu siřičitého, což jsou dobré známky blížící se erupce.  Tepelný infračervený snímkovač z ECOSTRESSu má stejné pozorovací možnosti a navíc disponuje i výhodou vyšší frekvence opětovné návštěvy – nad vulkánem přelétne znovu za pár dní a bude schopen sledovat nové praskliny a horká místa dříve, než starý ASTER.

Průřez přístrojem ECOSTRESS

Průřez přístrojem ECOSTRESS
Zdroj: https://directory.eoportal.org

Velké město se dokáže během vlny veder proměnit ve žhnoucí skvrnu, která představuje skutečné riziko pro zdraví svých obyvatel – především pak těch nejmladších a naopak nejstarších. Které lokality měst se však zahřívají nejvíce? Které metody omezující tento negativní trend jsou nejúčinnější? „Snímky z ECOSTRESS budou mít nejvyšší rozlišení ze všech termálních infračervených vesmírných snímků. Díky nim budeme schopni vyhodnotit snahy o omezení negativních vlivů, které se snaží udržovat své okolí v chladu,“ popisuje Hook. Města se tak budou moci na základě přesných dat rozhodnou, jakou metodu vybrat.

Umístění přístroje ECOSTRESS na ISS.

Umístění přístroje ECOSTRESS na ISS.
Zdroj: http://firsttimenews.com

Podél pobřeží a u velkých vnitrozemských ploch jako jsou jezera, může vítr odvanout povrchovou vodu, aby ji nahradila chladnější voda z větší hloubky, která s sebou přináší živiny. Tyto výrony chladné vody jsou důležitým zdrojem živin pro pobřežní rostliny a zvířata. Ovšem vědci, kteří chtějí studovat tyto výrony s pomocí družic naráží na stejné problémy jako ti, kteří chtějí studovat malé požáry. Jednak rozlišení snímků je příliš hrubé k detekci těchto jevů a jejich snímání má příliš nízkou frekvenci. ECOSTRESS může tyto vzestupy odhalit a poskytnout informace o tom, jak se chladná, na živiny bohatá voda dostává k povrchu a jak se zde dále distribuuje.

Zdroje informací:
https://www.nasa.gov/
https://www.nasa.gov/

Zdroje obrázků:
http://space.skyrocket.de/img_sat/ecostress__1.jpg
https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/ecostress20180625.jpg
https://ecostress.jpl.nasa.gov/downloads/images/ecostress11.jpg
https://www.nasa.gov/…/alt-4_ecostress-2_ksc-20180410-ph_kls01_0044_orig_4.jpg
https://ecostress.jpl.nasa.gov/downloads/images/ecostress12.jpg
https://www.nasa.gov/…/alt-3_ecostress-1_ksc-20180410-ph_kls01_0021_orig_3.jpg
https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/ecostress.jpg
https://directory.eoportal.org/documents/163813/3559492/ISS-ECOStress_Auto7.jpeg
http://firsttimenews.com/wp-content/uploads/2018/06/ecostress.png

Z oběžné dráhy prozkoumáme stres rostlin, 5.0 out of 5 based on 12 ratings
Pin It
(Visited 1 001 times, 1 visits today)
Kontaktujte autora článku - hlášení chyb a nepřesností, rady, či připomínky

Hlášení chyb a nepřesnostíClose

VN:F [1.9.22_1171]
Rating: 5.0/5 (12 votes cast)
(Visited 1 001 times, 1 visits today)
Níže můžete zanechat svůj komentář.

Více se o tomto tématu dočtete zde »
(odkaz vede na příslušné vlákno diskuzního fóra www.kosmonautix.cz)


2 komentáře ke článku “Z oběžné dráhy prozkoumáme stres rostlin”

  1. pbpitko napsal:

    Škriatok :
    „tak jsou i rostlinami značné rozdíly. ”
    =>
    „tak jsou i mezi rostlinami značné rozdíly.”
    pb 🙂

Zanechte komentář