Stell Dir vor: Pflanzen leuchten! Und sie verraten uns damit, wie glücklich sie sind!
Das Leuchten ist zwar nicht sichtbar für unser Auge, aber messbar, sogar aus dem All!!! 

Spezielle Satellitendaten sollen anzeigen, wie gut Pflanzen gerade Photosynthese betreiben. Damit sollen Landwirte, Wissenschaftlerinnen und Entscheidungsträger im Dienste der Bioökonomie wichtige Ableitungen treffen können – zum Wohle aller.

Aber fangen wir von vorne an: Was genau leuchtet wie und aus welchem Grund bei Pflanzen?
Trifft Sonnenlicht auf ein Blatt, wird ein Teil absorbiert, der Rest wird reflektiert oder durchgelassen. 

Das absorbierte Licht wird vor allem für die Photosynthese gebraucht.
Überschüssige Energie wird aber wieder abgegeben: zum Beispiel als Wärme. Oder als Strahlung. Genauer: 0,5 bis 2 Prozent des absorbierten Sonnenlichtes strahlt ab als sogenannte Sonneninduzierte Chlorophyll-Fluoreszenz, kurz SIF.

SIF ist ein rötliches Leuchten im Wellenlängenbereich von ca. 640 bis 800 Nanometer. SIF funktioniert ähnlich wie eine Leuchtstofflampe: Angeregte Elektronen geben ihre Energie als Strahlung ab. Allerdings haben die Lampen eine millionenfach höhere Intensität als SIF.

Das schwache SIF-Glimmen, kann unser Menschenauge nicht wahrnehmen. Doch spezielle Instrumente können das. Demnächst sogar vom All aus. Die Weltraum-Mission FLEX wird das SIF-Signal global vermessen, und das klappt dank eines neuentwickelten Sensors, der das mit einer sehr hohen Präzision sogar durch die Atmosphäre messen kann.

Jetzt kommt der Clou, warum sich so viele im Dienste der Bioökonomie und des Schutzes von Klima und Ökologie für diese Mission interessieren: SIF ist ein direktes Signal für die Photosynthese-Aktivität einer Pflanze. Und wie eine Pflanze leuchtet erlaubt Rückschlüsse darüber, wie effizient sie arbeitet und wie gut oder schlecht es ihr gerade geht! Quasi, wie glücklich sie ist.

Mit solchen Fluoreszenz-Messungen können wir die Pflanzenproduktion abschätzen und  Vorhersagen treffen...

Ein Beispiel von der Erde aus: Agrarforschende machten 2020 in Arizona Trockenstressversuche mit Weizensorten und untersuchten dabei Veränderungen im Fluoreszens-Signal. Sie testeten die Anpassung und Widerstandskraft von Weizen gegenüber Wassermangel. Es stellte sich heraus: Fluoreszenzparameter können Hinweise auf beginnenden Trockenstress geben und sind daher vielversprechend für die Pflanzenzüchtung von dürreresistenten Sorten. Für die Pflanzenzüchtung bietet SIF also einen nicht-invasiven Indikator, um Sorten bezüglich ihrer Stressresistenz schnell zu bewerten und Auswahlprozesse zu verbessern.

Mit SIF kann die Landwirtschaft präzisere Ertragsprognosen erhalten. Sie kann sogar Stickstoffmangel anhand bestimmter SIF-Ratios frühzeitig erkennen. Das ist großartig für Düngestrategien, denn: Präzisionslandwirtschaft spart Ressourcen, sichert Erträge und trägt zur Nachhaltigkeit bei. Wir könnten mit SIF-Karten auch Wälder nach ihrer Widerstandskraft gegen Klimawandel und Dürren evaluieren. Oder Naturschutzgebiete nach Restaurationserfolgen monitoren. Oder bessere Klimamodelle machen. Oder Ökosysteme und CO2-Bilanzen besser verstehen.

Fazit:

Der Mehrwert globaler SIF-Messungen ist für die Bioökonomie von unschätzbarem Wert: Wir können Ernte Wochen im Voraus prognostizieren, schneller resiliente Sorten züchten, Düngung optimieren, Wälder und Ökosysteme gegen Klimawandel schützen.

Und das alles, weil Pflanzen leuchten.

Mehr Infos zur Weltraummission und ein Experteninterview mit einem der Wegbereiter dieser Mission Professor Uwe Rascher gibt’s jetzt auf Bioökonomie.de