Двенадцать вопросов и ответов о флуоресценции хлорофилла, вызванной солнечным светом

Что такое SIF и почему его называют зондомфотосинтеза?

Полное название SIFFluorescence (Sun /Solarinduced Chlorophyll Fluorescence)флуоресценция на длине волны 650 -800 нм, излучаемая хлорофилламирастительного покрова после поглощения фотосинтетического эффективного излученияпод воздействием солнечного света.

Когда солнечный свет облучает растительность, энергия имеет три направления: отражение, пропускание и поглощение лопаткой. Послетого, как лопатка поглощает энергию, онавысвобождается тремя способами: фотосинтезом, флуоресценцией и тепловым рассеянием. Этитри вида высвобождения энергии конкурируют друг с другом. Сила SIF связана с способностью к фотосинтезу и поэтому называетсязондом фотосинтеза.

Как соотносятся SIF и GPP?

С 2011 года, когдаФранкенберг использовал GOSAT для инверсии SIF в глобальном масштабе, многочисленныеисследования показали, что SIF сильнокоррелирует с GPP в масштабе лопастей,растений, коронарных слоев и экосистем. Однако эта линейная зависимость нестабильна и зависит от типаэкосистемы, наблюдаемой геометрии, структурыкоронарного слоя, соотношения между листьями инь и ян иэкстремальных климатических явлений, которые меняются взависимости от типа экосистемы, временных масштабов и состояниянеба.

LAI и NDVI ужесвязаны с GPP, зачем нужен мониторингSIF?

Связь между SIF иGPP лучше, чем связь между индексом растительности, таким как NDVI иGPP. SIF обнаруживает изменения фотосинтеза, которыене могут быть отражены в видимых характеристиках растительности, и имеет очевидные преимущества среди вечнозеленых и лиственныхпород.

Например, NDVI не синхронизируется сизменениями GPP весной и осенью, вто время как SIF более точно отражает фотосинтез и можеттакже использоваться для мониторинга давления растительного покрова.

Может ли значение SIF выражать интенсивностьфотосинтеза и какова его единица?

Значение SIF имеет размер и являетсяфизически значимым энергетическим значением, а не соотношением. Он не может напрямую выражать интенсивность фотосинтеза, но сильно коррелирует с интенсивностью фотосинтеза. Его единицаw / m² / nm / sr (значение энергии на нанометр на квадратный метр наквадратный угол), и интенсивность фотосинтеза можно понятьс помощью значения SIF.

5 Как оценить тепловое рассеяние?

Тепловое рассеяние, то есть нефотохимическоегашение, является механизмом самозащиты растительности. В настоящее время трудности с количественной оценкой тепловогорассеяния в коронарном масштабе могут быть проиллюстрированы фотохимическим индексомрастительности (PRI). Тепловая диссипация вызвана изменениемформы пигмента хлорофилла, которое приводит к снижению альбедона 531 нм и оказывает незначительное влияние на альбедона 570 нм. Формула PRI является

Спектрометры измеряют соответствующие спектры и одновременновыводят SIF и PRI.

6, флуоресценция настолько мала, что ее можно измерить?

SIF при естественном освещении невелик, но может быть извлечен с помощью определенных технических методов. Некоторые элементы атмосферы Солнца и Земли поглощают солнечнуюрадиацию на определенных длинах волн, образуя темную линиюФраунгофера. Солнечное излучение в темной линии падает, коронарное отражательное излучение повышает кажущуюся отражательнуюспособность изза заполнения SIF, и SIF может быть извлечен путем соотношения падающего и отраженногоизлучения внутри и снаружи темной линии.

Есть ли разница между SIF различных растений? Где старые и новые листья?

SIF у разных растений, как правило, различны, и его значение в основном зависит от содержания хлорофилла влистьях и способности к фотосинтезу, а также от условийсолнечного света. SIF старых и новых лопастей также следуетэтому закону, молодой лист имеет слабый фотосинтез, значение SIF низкое, по мере роста лезвия значение SIF увеличивается, значение SIF при старении лезвия снижается.

8 Есть ли разница между SIF с обеих сторон?

Теоретически, положительные и отрицательныехарактеристики отражения лопастей отличаются от поверхностной структуры, и значения SIF должны отличаться, но в этой области меньше исследований.

Влияют ли наблюдения SIF на угол?

SIF зависит от угла наблюдения, значение SIF для наблюдения за горячимнаправлением (направлением падения солнечного излучения) более очевидно и может лучше представлятьGPP. Кроме того, на него влияют угол зенита и азимутпадения Солнца. Если изучать фотосинтез растительности, то лучше всего использовать данные многофазных наблюдений, а метод автоматического наблюдения на основе такси являетсяидеальным.

Влияет ли затвор между лопастями кроны на наблюдения SIF?

Защитное покрытие между лопастями кроны влияет на эффект наблюдения SIF, наблюдение SIF зависит от структурыкоронарного слоя, чем выше неоднородность растительности, тем больше ошибка инверсии коронарного слоя.

Влияет ли SIF на угол высоты Солнца?

SIF подвержен влиянию угла высоты Солнца, который в течение дня изменяется в однопиковом дневном режимев зависимости от угла высоты Солнца и интенсивности излучения.Данные, полученные при угле Солнца ниже 30° или выше 85°, какправило, не используются для извлечения SIF, поскольку косинусные корректоры не могут полностью собиратьспектр Солнца, когда угол высоты Солнца слишком низок; При чрезмерном облучении возрастает риск нисходящих измененийоблучения.

Заметна ли разница между воздействием солнечной, пасмурной и облачной погоды на наблюденияSIF?

Как правило, солнечные дни имеют SIF, пасмурные и облачные и другие более слабые лучи света вслучае SIF меньше или нет. Значения SIF, наблюдаемые в пасмурные и облачные дни,обычно фильтруются или отбрасываются для использования.