La recherche de la NASA révèle qu'il y a plus de fleurs qui rencontrent l'œil humain. Une analyse récente des fleurs sauvages en Californie montre comment les instruments basés sur les avions et l'espace peuvent utiliser la couleur pour suivre les cycles de fleurs saisonniers. Les résultats suggèrent un nouvel outil potentiel pour les agriculteurs et les gestionnaires de ressources naturelles qui comptent sur des plantes à fleurs.
Dans leur étude, les scientifiques ont interrogé des milliers d'acres de conservation de la nature en utilisant une technologie construite par le laboratoire de propulsion Jet de la NASA en Californie du Sud. L'instrument – un spectromètre d'imagerie – a clappoté le paysage dans des centaines de longueurs d'onde de lumière, capturant des fleurs alors qu'ils s'épanouissaient et vieillis au cours des mois.
La recherche est publiée dans la revue Écosphère.
C'était la première fois que l'instrument était déployé pour suivre la végétation régulièrement tout au long de la saison de croissance, ce qui en faisait une « étude premier de son genre », a déclaré David Schimel, chercheur chez JPL.
Pour de nombreuses espèces végétales des cultures aux cactus, la floraison est chronométrée à des fluctuations saisonnières de température, de lumière du jour et de précipitations. Les scientifiques examinent de plus près la relation entre la vie végétale et les saisons – connue sous le nom de phénologie de la végétation – pour comprendre comment la hausse des températures et l'évolution des modèles de précipitations peuvent avoir un impact sur les écosystèmes.
En règle générale, les relevés de fleurs sauvages reposent sur des observations et des outils de bottes sur le sol tels que la photographie en accéléré. Mais ces approches ne peuvent pas saisir des changements plus larges qui peuvent se produire dans différents écosystèmes du monde entier, a déclaré l'auteur principal Yoseline Angel, un scientifique du parc des vols spatiaux Goddard de l'Université du Maryland et du Goddard Space Flight Center à Greenbelt, Maryland.
« Un défi est que par rapport aux feuilles ou à d'autres parties d'une plante, les fleurs peuvent être assez éphémères », a-t-elle déclaré. « Ils ne peuvent durer que quelques semaines. »
Pour suivre les fleurs à grande échelle, l'ange et d'autres scientifiques de la NASA se tournent vers l'une des qualités de fleurs signature: la couleur.
Cartographie des arbustes indigènes
Les pigments de fleurs se répartissent en trois grands groupes: les caroténoïdes et les bétalaines (associés aux couleurs jaune, orange et rouge) et les anthocyanes (responsables de nombreux rouges profonds, violettes et blues). Les différentes structures chimiques des pigments réfléchissent et absorbent la lumière dans des motifs uniques.
Les spectromètres permettent aux scientifiques d'analyser les modèles et de cataloguer les espèces végétales par leur «empreinte digitale» chimique. Comme toutes les molécules reflètent et absorbent un modèle unique de lumière, les spectromètres peuvent identifier une large gamme de substances biologiques, de minéraux et de gaz.
Les dispositifs portables sont utilisés pour analyser les échantillons sur le terrain ou le laboratoire. Pour enquête sur les lunes et les planètes, y compris la Terre, la NASA a développé des spectromètres d'imagerie de plus en plus puissants au cours des 45 dernières années.
Un tel instrument est appelé Aviris-NG (abréviation de la génération d'imagerie visible / infrarouge aéroportée-génération), qui a été construite par JPL pour voler sur avion. En 2022, il a été utilisé dans une grande campagne sur le terrain de l'écologie pour étudier la végétation dans la réserve Jack et Laura Dangermond et la réserve Sedgwick, toutes deux dans le comté de Santa Barbara. Parmi les plantes observées figuraient deux espèces d'arbustes indigènes – Cocoreopsis gigantea et Artemisia californica – de février à juin.
Les scientifiques ont développé une méthode pour démêler l'empreinte spectrale des fleurs des autres caractéristiques du paysage qui ont encombré leurs pixels d'image. En fait, ils ont pu capturer 97% des différences spectrales subtiles entre les fleurs, les feuilles et la couverture de fond (sol et ombres) et identifier différents stades de floraison avec 80% de certitude.
Prédire des superblooms
Les résultats ouvrent la porte à des études plus basées sur l'air et l'espace sur les plantes à fleurs, qui représentent environ 90% de toutes les espèces végétales sur terre. L'un des objectifs ultimes, a déclaré Angel, serait de soutenir les agriculteurs et les gestionnaires de ressources naturelles qui dépendent de ces espèces ainsi que des insectes et d'autres pollinisateurs au milieu d'eux. Les fruits, les noix, de nombreux médicaments et le coton sont quelques-uns des produits produits à partir de plantes à fleurs.
Angel travaille avec de nouvelles données collectées par le spectromètre sœur d'Aviris qui orbite sur la Station spatiale internationale. Appelé Emit (Earth Surface Mineral Dust Source Investigation), il a été conçu pour cartographier les minéraux autour des régions arides de la Terre. La combinaison de ses données avec d'autres observations environnementales pourrait aider les scientifiques à étudier les super-blooms, un phénomène où de vastes parcelles de fleurs du désert fleurissent après de fortes pluies.
L'un des délices de la recherche de fleurs, a déclaré Angel, est l'enthousiasme des scientifiques citoyens. « J'ai des alertes sur les réseaux sociaux sur mon téléphone », a-t-elle ajouté, notant une façon dont elle reste au top de l'activité de fleurs sauvages dans le monde.
Effort de recherche aérienne et aérien, Shift a été conjointement dirigé par la Nature Conservancy, l'Université de Californie, Santa Barbara et JPL. Caltech, à Pasadena, gère JPL pour la NASA.
