Forscher der Freien Universität Berlin und der NASA messen Fotosynthese-Aktivität
Fluoreszierende Felder: Das Foto zeigt eine Satellitenaufnahme von Nordamerika, auf der man gut den Getreidegürtel als hell leuchtenden Bereich in derMitte des amerikanischen Kontinents sehen kann.
Bildquelle: JPL/NASA; NASA’s Goddard Space Flight Center
Auf einen Blick erkennen, wie gut der Mais in einer ganzen Region wächst.Und zwar vom Weltall aus. Das ist keine Zukunftsvision mehr, sondern ein praktisches Verfahren, das von Forschern der Freien Universität und Wissenschaftlern der amerikanischen Weltraumbehörde NASA entwickelt wurde. In einer Studie zeigten sie so, dass der Mittlere Westen der USA die Erdregion mit der höchsten fotosynthetischen Aktivität ist.
Der Hintergrund: Gesunde Pflanzen wandeln durch Fotosynthese Licht in chemische Energie um. Dabei sondert das Chlorophyll einen Teil der Strahlung, die es aufnimmt, als für das menschliche Auge unsichtbares, fluoreszierendes Scheinen ab. Je mehr Fotosynthese stattfindet, desto stärker ist das Fluoreszieren. Umgekehrt ist die Intensität des Scheinens für eine bestimmte Region der Studie zufolge ein „exzellenter Indikator“ für die Fotosynthese-Rate. Schon 2011 zeigten Untersuchungen unter der Leitung von Joanna Joiner vom NASA Goddard Space Flight Center, dass sich die von Pflanzen abgegebene Fluoreszenz- Strahlung aus bereits vorhandenen Daten aus Satellitenmessungen ablesen lässt, die ursprünglich anderen Zwecken dienten, etwa um herauszufinden, wie sich die Atmosphäre zusammensetzt.
Für neuere Forschungen, die von den Weltraumwissenschaftlern Luis Guanter und Yongguang Zhang von der Freien Universität Berlin geleitet wurden, waren diese Ergebnisse die Grundlage, um die Fotosynthese-Raten für landwirtschaftlich genutzte Flächen bestimmen zu können. Die Resultate wurden im März 2014 in der renommierten Zeitschrift Proceedings of the National Academy of Sciences veröffentlicht. Aus der Studie ging hervor, dass die Tropen zwar auf das Jahr bezogen die höchste Produktivität aufweisen, der sogenannte Corn Belt im Mittleren Westen der USA jedoch während der Wachstumsphase im Juli weit produktiver ist. Die Fluoreszenz des Corn Belt ist sogar um 40 Prozent stärker als in den Regenwäldern des Amazonas. „Es gibt kein anderes Gebiet auf der Welt, das eine solch hohe Produktivität aufweist“, schreibt Co-Autor Christian Frankenberg vom NASA Jet Propulsion Laboratory in Pasadena, Kalifornien. Messungen am Boden bestätigten die Ergebnisse der Satellitenbild-Auswertung.
Da die Satellitendaten nur niedrig aufgelöste Bilder produzieren, konnten die Forscher bisher nur die Produktivität großer homogener Flächen berücksichtigen, also auch die der US-amerikanischen Getreidefelder. Derzeit arbeiten Guanter und seine Kollegen daran, dies zu verbessern.