Mitä tutkit?
Tutkin sitä, miten lehdistä, kasveista ja kokonaisista ekosysteemeistä heijastuvaa tai säteilevää valoa voidaan hyödyntää kuvaamaan niiden toiminnallista dynamiikkaa.
Kasvit saattavat näyttää melko hitailta ja passiivisilta, sillä valtaosa niiden toiminnasta tapahtuu näkymättömissä. Kasvit ovat kuitenkin hyvin aktiivisia eliöitä, jotka sopeuttavat jatkuvasti toimintojaan elinympäristöönsä.
Kasvien toiminnoista saatavaa tietoa voidaan hyödyntää ekologisissa, biofysikaalisissa sekä maa- ja metsätalouden sovelluksissa. Esimerkiksi kotipihan omenapuun tai mökin ympärillä olevan metsän hiilidioksidin oton kausiluonteista vaihtelua mittaamalla voimme ymmärtää, miten ilmasto, kuivuus ja muut ääri-ilmiöt sekä hoitokäytännöt vaikuttavat puiden ja metsien tuottavuuteen.
Meillä ei kuitenkaan toistaiseksi ole riittävästi tehokkaita menetelmiä kasvien toimintojen seuraamiseen eri mittakaavassa. Tutkimusryhmäni kehittää uusia menetelmiä optisen datan keräämiseen ja tulkitsemiseen kasvien toiminnallisen dynamiikan näkökulmasta. Mittakaava ulottuu molekyylitasolta maailmanlaajuiseksi ja sekunneista vuosiin.
Hyödynnämme työssä laboratorio- ja kenttämittauksiin yhdistettynä klorofylli a:n fluoresenssia eli hyvin himmeää punaista valoa, jota kaikki kasvit säteilevät, kun niitä valaisee. Lisäksi käytämme hyperspektrisiä eli näkyvän valon aallonpituusalueen ulkopuolelle ulottuvia heijastuskyvyn mittauksia.
Mihin ja miten tutkimusaiheesi vaikuttaa?
Tutkimukseeni liittyvät tekniset ratkaisut ovat kehittyneet viime vuosikymmeninä nopeasti. Teknologinen kehitys on ollut paljon nopeampaa kuin sen asiantuntemuksen kehitys, jota tarvitaan uusien tutkimus- ja liiketoimintamahdollisuuksien luomiseen.
Nykyään esimerkiksi voi tilata verkosta monikaista- tai hyperspektrikameran ja droonin, joilla voi ottaa spektrikuvaa viljelyalasta, taimitarhasta tai metsästä. Satojen kilometrien korkeudessa maapalloa kiertää yhä suurempia datavirtoja tuottavia satelliitteja, joiden avulla voidaan kuvata planeetan spektridynamiikkaa entistä yksityiskohtaisemmin.
Tutkimukseni tavoitteena on tarjota työkalut siihen, että nämä uudet spektridatavirrat saadaan muunnettua merkitykselliseksi tiedoksi. Työkalujen avulla voidaan rakentaa satelliittidatasta maanpintaa kuvaavia malleja, jotka tarjoavat lisätietoa ilmastonmuutoksen vaikutuksista. Työkalut voivat myös auttaa kehittämään spektrimenetelmiä erilaisiin sovelluksiin esimerkiksi täsmämetsätalouden tai maatalouden tarpeisiin.
Tällä tiedolla on merkitystä niin tiedeyhteisölle kuin päättäjillekin sekä paikallis- että aluetasolla.
Mikä alallasi inspiroi sinua erityisesti juuri nyt?
Kasvien ekofysiologian asiantuntijat ovat perinteisesti tutkineet kasvien tai ekosysteemien toimintaa mittaamalla niiden osia ja yhdistämällä näitä erillisiä havaintoja matemaattisten mallien avulla. Esimerkiksi kasvien eri osista tehdyistä erillisistä mittauksista voidaan tehdä päätelmiä prosesseista, jotka koskevat kasvia kokonaisuutena.
Datan tulkitsemiseen tarkoitetut menetelmät yhdessä hyperspektrikuvantamisen ja laserkeilauksen uusien järjestelmien kanssa mahdollistavat uudenlaisia tutkimussuuntia. Tämä saattaa mullistaa käsityksen siitä, miten kasvit toimivat ja ovat vuorovaikutuksessa ekosysteemien sisällä. Miten esimerkiksi kasvin kolmiulotteinen rakenne liittyy sen kolmiulotteiseen toimintaan? Miten kasviyhteisön eri yksilöt ja lajit ovat vuorovaikutuksessa keskenään ja vaikuttavat näin koko ekosysteemin toimintaan?
Albert Porcar-Castell on fysiologisen metsäekologian professori maatalous-metsätieteellisessä tiedekunnassa.