The photochemical reflectance index (PRI) as an indicator of changes in photosynthetic dynamics and gross primary productivity in response to climate change

Resum

Quantificar les dinàmiques fotosintètiques des de diferents escales espacio-temporals és molt important en la recerca de l’absorció de carboni, particularment en les condicions actuals de canvi climàtic. L’índex de reflectància fotoquímica (PRI) ha demostrat ser útil per estimar de forma remota el funcionament la vegetació i constitueix un mètode prometedor per estimar la productivitat primària bruta (GPP) a escala global. Als últims anys, diversos treballs han presentat possibles millores en la comprensió i formulació del PRI per tal de millorar la seva aplicabilitat a escales espacials i temporals més grans. El principal objectiu d’aquesta tesi va ser clarificar els mecanismes que causen la variabilitat del PRI i avaluar l’aplicabilitat de PRI per detectar les dinàmiques fotosintètiques i l’absorció de carboni sota diferents condicions d’estrès i a diferents escales espacio-temporals. En aquesta tesi es van plantejar tres objectius al llarg de sis capítols. El primer objectiu va ser resumir els principals factors que afecten la variació del PRI segons les publicacions més recents, també la relació entre PRI i RUE (eficiència en l’ús de la radiació)/GPP i altres variables al llarg de les escales diària i estacional i a nivell foliar de coberta i d’ecosistema, i també les millores en la implementació del PRI. El segon objectiu va ser avaluar la capacitat del PRI per seguir les dinàmiques de l‘activitat fotosintètica estacional d’espècies perennifòlies i sota estressos hídrics i de temperatura. L’objectiu final va ser avaluar si el PRI obtingut amb MODIS (MODerate resolution Imaging Spectroradiometer) pot ser utilitzat per detectar els efectes de les sequeres severes en la GPP i l’emissió d’isoprè a nivell d’ecosistema. La principal conclusió d’aquesta tesi en el primer capítol va ser que el PRI és un bon estimador de la RUE i el GPP a diferents escales espacials i temporals i que a escala temporal curta està controlat principalment pels canvis facultatius en els pigments del cicle de les xantofil·les, mentre que a escala temporal llarga ho està pels canvis constitutius en el contingut de clorofil·les i carotenoides. Una altra conclusió és que es pot millorar la estimació de la RUE i el GPP corregint el PRI per disminuir els efectes dels factors físics i fisiològics que l’afecten, i també combinant PRI amb índexs de fluorescència induïda pel sol (SIF) o índexs convencionals de biomassa verda. El segon capítol mostra com l’espectre de fluorescència a nivell de fulla te un potencial similar a totes les longituds d’ona (de 670 a 800 nm) per seguir les dinàmiques estacional de la fotosíntesi durant el període de recuperació a la primavera en fules de pi roig, i que PRI i WI (índex d’aigua) també van ser bons indicadors de la recuperació de la fotosíntesi. El tercer capítol demostra que ambdós, el PRI i un índex de fluorescència basat en reflectància (R690/R630), no nomes van ser sensibles a un estrès hídric progressiu sinó que també van ser sensibles a la recuperació de la fotosíntesi en fulles d’una espècie perennifòlia mediterrània. El capítol quatre mostra que PRI i ΔPRI (PRI al matí menys PRI al migdia) van poder seguir l’estacionalitat i la depressió del migdia de la fotosíntesi en un matollar mediterrani en resposta a la sequera i escalfament experimentals. Al capítol cinquè la conclusió va ser que el PRI calculat amb MODIS normalitzat per la llum absorbida (APAR) (sPRIn) va detectar els efectes dels esdeveniments de sequera en la GPP de boscos mediterranis, però no en ecosistemes de prats. En el capítol final vaig concloure que el PRI és un índex prometedor per estimar les emissions d’isoprè, especialment quan es complementa amb informació sobre els potencials d’emissió.

Data del Ajut	6 d’oct. 2017
Idioma original	Anglès
Supervisor	Josep Peñuelas Reixach (Director/a) & Yolanda Filella Cubells (Director/a)