La fluorescence, un signe de bonne santé chez les plantes

La fluorescence étudiée en laboratoire
12 février 2014

Une peau lumineuse est considérée comme un signe de bonne santé chez les hommes, mais également chez les plantes, qui émettent de la lumière lorsqu’elles se portent bien. Un nouveau satellite potentiel de l’ESA pourrait utiliser cette fluorescence pour surveiller la santé et la productivité de la végétation à l’échelle mondiale.

Le Florescence Explorer, FLEX, est l’un des candidats pour le huitième Explorateur Terrestre de l’ESA. Il vise à cartographier la fluorescence de la végétation au niveau mondial, ce qui pourra ensuite permettre de calculer l’activité photosynthétique réelle. 

Ces informations permettraient de mieux comprendre les échanges de carbone entre les plantes et l’atmosphère,  et comment ces échanges influent sur les cycles du carbone et de l’eau. 

En plus de fournir des informations nouvelles qui pourraient être utilisées pour améliorer la gestion de l’eau et des engrais, FLEX pourrait également améliorer la productivité de l’agriculture. 

Une fois que la chlorophylle d’une plante a absorbé la lumière, le noyau de l’appareil photosynthétique émet une lumière rouge – la fluorescence. Celle-ci reflète l’efficacité avec laquelle la plante effectue la photosynthèse, autrement dit sa « respiration », et par conséquent, sa santé.

La campagne Hyflex

Mesurer la fluorescence des plantes est néanmoins un challenge. Comme pour beaucoup de nouvelles technologies à destinations des satellites, le concept a d’abord du faire ses preuves depuis un avion pour démontrer son efficacité avant que l’on songe à construire et lancer un instrument dans l’espace. 

Hyplant possède deux spectromètres imageurs – qui sont fondamentalement des caméras qui peuvent voir à des longueurs d’ondes différentes. 

La fluorescence émise par différents types de végétation

L’une a une couverture large, qui va du bleu à l’infrarouge moyen. L’autre va de rouge au proche infrarouge, et sépare précisément les longueurs d’ondes pour repérer la fluorescence. 

Avec plus de cent passes effectuées à bord d’un avion en 2012, au-dessus de l’Europe entière et sur certaines parties des Etats-Unis, les données récoltées ont maintenant permis de créer de manière consistante des cartes de la fluorescence. 

Le coordinateur de la campagne pour l’ESA, Dirk Schüttemeyer, explique, « Hyplant est un démonstrateur aéroporté éprouvé, qui nous permet d’exploiter pleinement le potentiel du candidat de mission FLEX. 

« Nous sommes impatients de pouvoir analyser les mesures faites au-dessus des forêts et de travailler sur des applications et des produits pour la santé de la végétation. » 

Comme le montre l’image ci-dessus, la fluorescence la plus intense a été observée chez la betterave sucrière, qui est récoltée deux fois par an, et qui est encore bien verte avec un feuillage dense au mois d’octobre. Les résultats obtenus montrent que c’est l’une des plantes les plus actives au niveau photosynthétique à cette période de l’année. 

Les vergers de pommes, les forêts de pin et les forêts mixtes émettent moins de fluorescence en comparaison. Des zones sans végétation, par exemple le sol nu, les routes ou les bâtiments, n’émettent pas du tout de fluorescence.

Matthias Drusch, responsable scientifique de la mission FLEX pour l’ESA, explique, « Pour la première fois, nous avons la preuve scientifique que nous pouvons véritablement effectuer des estimations de la fluorescence à partir de mesures aéroportées sur une gamme complète de types de plantes agricoles. 

« Cette nouvelle technique d’observation pourrait être une contribution significative au ‘phénotypage’, l’observation des caractéristiques et des traits de la plante, avec des applications dans l’agriculture de précision et la reproduction guidée. »

Un atelier portant sur les derniers progrès se tiendra du 22 au 24 avril dans les locaux du CNES, le Centre National d’Études Spatiales, à Paris. 

La mission CarbonSat, qui vise à quantifier et à surveiller la quantité de dioxyde de carbone et de méthane contenus dans l’atmosphère, est étudiée en parallèle de FLEX dans le cadre de la sélection du huitième Explorateur Terrestre de l’ESA.

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