Una investigación de la NASA revela que hay más que aprender acerca de las flores de lo que se ve a simple vista. Un análisis de las flores silvestres de California muestra cómo los instrumentos en aeronaves y desde el espacio pueden emplear el color para rastrear los ciclos estacionales de las flores. Los resultados sugieren que se trata de una nueva herramienta potencial para los agricultores y administradores de recursos naturales que dependen de las plantas con flores.
En su estudio, los científicos examinaron cientos de hectáreas de reservas naturales utilizando una tecnología creada por el Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL, por sus siglas en inglés) de la NASA en el sur de California. El instrumento, un espectrómetro de imágenes, cartografió la campiña en cientos de longitudes de ondas de luz, tomando imágenes de las flores a medida que florecían y envejecían en el transcurso de meses.
Ha sido la primera vez que este instrumento se despliega para hacer seguimiento de la vegetación de manera constante durante la temporada de crecimiento, lo que lo convierte en un estudio “primero en su tipo”, dijo David Schimel, científico investigador de JPL.
Para muchas especies de plantas, desde especies de cultivo hasta cactus, la floración está sincronizada con los cambios estacionales de temperatura, luz natural y precipitación. Los científicos están analizando más de cerca la relación entre la vida vegetal y las estaciones —conocida como fenología de la vegetación— para comprender cómo el aumento de las temperaturas y los cambios en los patrones de precipitaciones podrían afectar a los ecosistemas.
Por lo general, los estudios sobre las flores silvestres se basan en observaciones de “botas en el suelo” y herramientas como secuencias fotográficas a intervalos de tiempo. Pero estos enfoques no pueden observar cambios más generales que podrían estar ocurriendo en diferentes ecosistemas del mundo, dijo Yoseline Angel, quien es la autora principal del estudio y científica de la Universidad de Maryland en College Park y el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland.
“Un desafío es que, en comparación con las hojas u otras partes de una planta, las flores pueden ser muy efímeras”, dijo. “Pueden durar solo unas pocas semanas”.
Para rastrear las flores a gran escala, Angel y otros científicos de la NASA están buscando una de las cualidades distintivas de las flores: el color.
Cartografía de arbustos nativos
Los pigmentos de las flores se dividen en tres grupos principales: carotenoides y betalaínas (asociados con los colores amarillo, naranja y rojo) y antocianinas (responsables de muchos rojos oscuros, violetas y azules). Las diferentes estructuras químicas de los pigmentos reflejan y absorben la luz en patrones únicos.
Los espectrómetros permiten a los científicos analizar los patrones y catalogar las especies de plantas según su “huella” química. Como todas las moléculas reflejan y absorben un patrón único de luz, los espectrómetros pueden identificar una amplia gama de sustancias biológicas, minerales y gases.
Los dispositivos portátiles se utilizan para analizar muestras en el campo o en el laboratorio. Para el estudio de lunas y planetas, incluyendo la Tierra, en los últimos 45 años la NASA ha desarrollado espectrómetros de imágenes cada vez más potentes.
Uno de estos instrumentos es el Espectrómetro de imágenes aéreas visibles y en el infrarrojo: Nueva generación (AVIRIS-NG, por sus siglas en inglés), construido por JPL para ser transportado a bordo de aeronaves.
En 2022, fue utilizado en una gran campaña de campo ecológica para estudiar la vegetación en la Reserva Jack y Laura Dangermond y la Reserva Sedgwick, ambas en el condado de Santa Bárbara, California. Entre las plantas observadas, de febrero a junio, se encuentran dos especies de arbustos nativos: Coreopsis gigantea y Artemisia californica.
Los científicos desarrollaron un método para extraer la huella espectral de las flores y distinguirla de otras características del paisaje que llenaban los píxeles de sus imágenes. De hecho, fueron capaces de capturar el 97% de las sutiles diferencias espectrales entre las flores, las hojas y la cobertura de fondo (suelo y sombras) e identificar diferentes etapas de floración con un 80% de certeza.
Predicción de superfloraciones
Los resultados abren la puerta a más estudios desde el aire y el espacio de las plantas con flores, las cuales representan alrededor del 90% de todas las especies de plantas que hay en los suelos. Uno de los objetivos finales, dijo Angel, sería apoyar a los agricultores y administradores de recursos naturales que dependen de estas especies junto con los insectos y otros polinizadores de su entorno. Frutas, frutos secos, muchos medicamentos y algodón son algunos de los productos básicos que se obtienen a partir de las plantas con flores.
Angel está trabajando con nuevos datos recopilados por el espectrómetro hermano de AVIRIS que orbita la Tierra a bordo de la Estación Espacial Internacional. Con el nombre de Investigación de las Fuentes de Polvo Mineral en la Superficie de la Tierra (EMIT, por sus siglas en inglés), este instrumento fue diseñado para cartografiar minerales en las regiones áridas de la Tierra. La combinación de sus datos con otras observaciones ambientales podría ayudar a los científicos a estudiar las superfloraciones, un fenómeno en el que extensas parcelas de terreno se cubren con flores del desierto después de recibir lluvias intensas.
Uno de los deleites de investigar las flores, dijo Angel, es el entusiasmo de los científicos ciudadanos. “En mi teléfono tengo alertas de las redes sociales”, añadió, señalando una forma en que se mantiene al tanto de la actividad de las flores silvestres en diferentes partes del mundo.
El estudio de las flores silvestres fue apoyado como parte de la campaña Series Temporales de Alta Frecuencia de Biología y Geología de Superficie (SHIFT, por sus siglas en inglés). SHIFT es un esfuerzo de investigación aérea y de campo dirigido conjuntamente por la organización The Nature Conservancy, la Universidad de California en Santa Bárbara y JPL. Caltech, con base en Pasadena, gestiona JPL para la NASA.
El instrumento AVIRIS fue desarrollado originalmente con fondos de la Oficina de Tecnología de Ciencias de la Tierra de la NASA.
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