Reakcja fluorescencji indukowanej promieniowaniem słonecznym oraz fotosyntezy roślinności torfowiska na stres wywołany symulowanym deficytem wodnym i podwyższoną temperaturą w warunkach klimatycznego eksperymentu manipulacyjnego

Nadrzędnym celem projektu jest ocena wpływu czynników stresowych –symulowanego ocieplenia/stres u termicznegoi suszy –na indukowaną promieniowaniem słonecznym fluorescencję chlorofilu (SIF) mierzoną nadszatą roślinną oraz produkcję pierwotnąbrutto (GPP) roślinności torfowiska. Odpowiemy na pytania: czy zmiany w SIF skorelowane będą ze zmianami GPP roślinności torfowiskai całego ekosystemu?Czy zależności te zmieniać się będą pod wpływem czynników stresowych?Czy mierząc SIF jesteśmy w stanie określić kondycję roślin i status powierzchni torfowiska? Obecnie, programy badawcze Europejskiej Agencji Kosmicznej(FLEX)i NASAdynamicznie napędzają rozwój innowacyjnych technologii niezbędnychdo pomiarówSIF, a także pionierskich badań nad wpływem czynników stresowych na zależność SIF-GPP. Czy jednak, przy obecnym stanie wiedzy możemy ocenić produktywność ekosystemówi całej biosferyza pomocą SIF, zważywszy na fakt, że większość czynników stresowych zaburza w istotnym stopniu zależność SIF-GPP?Biorąc powyższe pod uwagę, projekt ma celu: 1) Określenie zmian w SIF oraz w zależnościach SIF, wskaźników spektralnych (np. NDVI, PRI) iGPPróżnych reprezentatywnych powierzchni torfowiska narażonych na oddziaływanie symulowanego stresu termicznego i suszę z wykorzystaniem zarówno aktywnych, jak i pasywnych metod manipulacjiklimatemna terenie kontrolowanych eksperymentów manipulacyjnych natorfowisku w Rzecinie,2) Określenie dobowej, sezonowej i przestrzennej zmienności SIF oraz wskaźników spektralnychdla reprezentatywnych powierzchni torfowiska o różnym udziale roślin naczyniowych i mchów torfowców3) Określenieczy, i w jakim stopniuzależności SIF-GPP zależą od zmieniających się warunków atmosferycznych iczynników środowiskowych oraz charakterystyk biofizycznychszaty roślinnej.Aby osiągnąć te cele,pomiary SIF, GPP i wskaźnikówspektralnychprowadzone będą na terenie istniejącego (od 2014 r) klimatycznego eksperymentu manipulacyjne go WETMAN (www.wetman.pl) z aktywnymi metodami manipulacji (radiatory na podczerwień podnoszą temperaturę torfu i powietrza, zaś automatyczna kurtyna rozsuwająca się podczas opadu nocnego ograniczailość wody docierającej do powierzchni torfowiska). Pomiary strumieni CO2i charakterystyk spektralnych oraz SIF wykonywane będą za pomocą istniejącej prototypowej mobilnejplatformy pomiarowej. Ponadto, utworzone zostaną dwa inne stanowiska,na których manipulacje osiągane będą metodami pasywnymi z wykorzystaniem otwartych komór OTC oraz zadaszenia odcinającego opad. Pomiary SIF i strumieni CO2na tych stanowiskach będą wykonywane okresowo za pomocą sytemu Piccolo Doppio z zestawem dwóch spektrometrów(pomiary SIFi reflektancji)orazmanualnych komór dynamicznych (do pomiarów wymiany netto i emisji CO2).W projekcie wykorzystamy pierwszą w Polsce wysokorozdzielczą mapę przestrzennej zmienności SIF wygenerowanądla torfowiska Rzecińskiego podczas kampanii lotniczej SWAMP w lipcu 2015 roku(kampania FLEX,ESA). W projekcie ocenimy krytycznie, czy na podstawie tej mapy i analizyprzestrzennej zmiennościSIF jesteśmy wstanie wyodrębnić funkcjonalne grupy roślin na torfowisku?Za pomocą drona mierzyć będziemy SIF powierzchni torfowiska i opracujmy mapy zmiennościSIF dla torfowiska.Spróbujemy odpowiedzieć na pytanie, czy porównując te zobrazowaniaSIF imając wiedzę uzyskaną z eksperymentów manipulacyjnych, będziemy mogli określić wstecz stan torfowiska w lipcu 2015 roku? Określimy też przydatność dronów do pomiarów SIF ekosystemów o heterogenicznych powierzchniach. Przenalizuje my również zależności pomiędzy SIF a strumieniami CO2mierzonymi za pomocą systemu kowariancji wirów (EC) celem weryfikacji hipotezy, że w heterogenicznym krajobrazie średnie wartości SIF mierzonewzasięguobszaru oddziaływania systemu EC mogą być dobrym wskaźnikiem produktywności ekosystemu(ilości zasymilowanego CO2). Ponadto, dla każdego stanowiska pomiarowego oszacujemy produkcję ekosystemu brutto za pomocą klasycznego modelu LUE (stosując pomierzone wartości SIF i wskaźników spektralnych jako proxy parametrów modelu). Wykorzystując natomiast zaawansowany model SCOPE, oszacujemy zarówno SIF, jak i GPP tych powierzchni. Błąd oszacowania wartości SIF i strumieni GPP wysymulowanych za pomocą modelu SCOPEbędzie określony poprzez porównanie wartości wymodelowanych z pomierzonymi. Tym samym, określimy przydatność tego modelu do szacowania SIF powierzchni ekosystemów. Choć badania SIF prowadzono na wielu ekosystemach homogenicznych w swej strukturze, to jednak nigdy wcześniej nie prowadzono podobnych pomiarów na torfowisku. Proponowane badania mają charakter pionierski i nowatorki. Zrozumienie jakie czynniki determinują wartości SIF roślinności torfowiska pozwoli lepiej zrozumieć dynamiczne interakcje ekosystem–atmosferai dokładniej szacować produktywność ekosystemów i całej biosfery, co jest obecnie przedmiotem zainteresowania grup badawczychspecjalizujących się w pomiarach SIFi ma kolosalne znaczenie dla przyszłej misji FLEX w ramach ESA Earth Explorer 8.