Un nuevo estudio , basado en datos recopilados por el satélite PACE (Plancton, Aerosol, Nubes y Ecosistemas Oceánicos) de la NASA, estableció un método novedoso para determinar la productividad de las plantas a nivel mundial. Los hallazgos se publicaron en IEEE Geoscience and Remote Sensing Letters.
por Sarah Hansen, Universidad de Maryland, Condado de Baltimore
La nueva técnica de teledetección podría ayudarnos a comprender mejor el papel de las plantas en la captura de carbono a escala global y revelar cómo responden las plantas a factores como los cambios en la disponibilidad de agua y la temperatura, con relevancia para la conservación, la agricultura y más.
La investigación, dirigida por Karl F. Huemmrich, científico investigador de la UMBC en el Centro II de Tecnología e Investigación de Ciencias de la Tierra Goddard (GESTAR), demuestra que la cámara avanzada de PACE puede rastrear la salud de las plantas mediante el análisis de la luz que reflejan las hojas. Al comparar estas observaciones satelitales con mediciones realizadas sobre el terreno, el estudio confirmó que el nuevo método funciona en diversos paisajes, lo que abre la puerta a un mejor monitoreo global de los ecosistemas.
Lanzado en febrero de 2024 , el Instrumento de Color del Océano (OCI) de PACE captura imágenes diarias de la Tierra que muestran cómo las plantas responden a su entorno en tiempo real. Si bien la misión principal del OCI es estudiar los océanos (de ahí su nombre), también recopila datos terrestres.
«Aunque no nos parecen muy activas, las plantas realizan constantemente ajustes fisiológicos a su entorno, respondiendo a factores como los cambios de luz, temperatura, humedad, agua y disponibilidad de nutrientes», explica Huemmrich.
Una planta puede cambiar el área y la orientación de sus hojas, así como la prevalencia de diferentes pigmentos, explica. Todos estos cambios alteran la intensidad y las longitudes de onda de la luz que reflejan las plantas, lo cual detecta OCI.
«PACE proporciona observaciones repetidas casi a diario», excepto en las áreas bloqueadas por nubes, dice Huemmrich.
Esta serie temporal puede utilizarse para describir cambios en la productividad de la vegetación relacionados con el cambio estacional, por ejemplo, el momento del reverdecimiento primaveral y la senescencia otoñal, o efectos más transitorios, como sequías o olas de frío.
Un algoritmo para rastrearlos a todos
A diferencia de los métodos satelitales más antiguos, como MODIS Bruto de Productividad Primaria , que necesitaba datos meteorológicos como temperatura y humedad para estimar el crecimiento de las plantas , PACE se basa únicamente en la luz reflejada por las plantas.
«Al utilizar únicamente la información de la reflectancia espectral, permitimos que las plantas nos muestren sus respuestas a las condiciones ambientales , en lugar de intentar predecirlas», explica Huemmrich. Este enfoque facilita la captura precisa de cambios a corto plazo.
El estudio probó los datos de PACE contra mediciones terrestres de sitios de la Red Nacional de Observatorios Ecológicos (NEON) en todo Estados Unidos, cubriendo todo, desde la tundra ártica hasta los bosques secos tropicales.
«Los sitios NEON se eligieron para cubrir todos los principales tipos de ecoclima de Estados Unidos», señala Huemmrich, «y, francamente, fue sorprendente que un único algoritmo pudiera funcionar tan bien con todos esos tipos de vegetación tan diferentes».
Este éxito sugiere que el método puede utilizarse globalmente y hay planes para incluir más sitios en todo el mundo en estudios futuros para cubrir aún más ecosistemas.
‘Una visión completamente nueva’
Esta investigación podría transformar la forma en que los científicos monitorean el secuestro de carbono (cómo las plantas absorben y almacenan dióxido de carbono, un gas de efecto invernadero clave), mejorando así la comprensión de cómo los diferentes ecosistemas influyen en el cambio climático. La capacidad de detectar eventos de estrés de forma temprana también podría ayudar a agricultores y gestores ambientales a actuar con rapidez para mejorar los resultados de los cultivos y la vida silvestre.
El alcance global de PACE representa un gran avance. «Creo que esta nueva capacidad para describir la dinámica global de los ecosistemas abre una perspectiva completamente nueva del funcionamiento ecológico de la Tierra, algo que antes no habíamos podido ver», afirma Huemmrich.
A diferencia de los métodos anteriores que dependían de mediciones terrestres que requerían mucho trabajo o de costosos vuelos aéreos, PACE ofrece una forma rentable de monitorear los ecosistemas en todo el mundo.
Al comenzar el segundo año de PACE, Huemmrich está entusiasmado por explorar cómo cambian las respuestas de las plantas con el tiempo. «Me interesa observar las diferencias interanuales», afirma.
Quiero ver cómo aprovechar al máximo la información espectral para la detección temprana de eventos de estrés. ¿Podemos aprender a diagnosticar los tipos de respuestas al estrés? ¿Varían estas respuestas entre los diferentes tipos de plantas?
Estas preguntas impulsarán la investigación futura, con el objetivo de mejorar la detección y comprensión del estrés vegetal en diversos ecosistemas. Los datos satelitales frecuentes y detallados de PACE ayudarán a científicos, legisladores y conservacionistas a proteger los ecosistemas y comprender cómo responden las plantas a un mundo cambiante.
Más información: Karl Fred Huemmrich et al., Determinación de la productividad primaria bruta de los ecosistemas terrestres, de PACE OCI, IEEE Geoscience and Remote Sensing Letters (2025). DOI: 10.1109/LGRS.2025.3587584
