Биогеоинженерия — это форма климатической инженерии , которая стремится увеличить отражательную способность ( альбедо ) солнечной энергии сельскохозяйственных культур путем изменения физиологических характеристик листьев и/или полога, чтобы помочь снизить региональное потепление поверхности . [1] [2]
Биогеоинженерия опирается на манипуляцию свойствами сельскохозяйственных культур, например, посредством селективного разведения растений или генной инженерии , для увеличения чистого альбедо сельскохозяйственных культур. Хотя существуют заметные различия в альбедо между различными типами сельскохозяйственных культур, биогеоинженерия в основном фокусируется на внутрикультурной модификации и замене, что по своей сути ограничивает ее общее изменение альбедо, но эти изменения гораздо легче реализовать. [2]
Чистое альбедо набора сельскохозяйственных культур можно разбить на два слоя: отражательную способность отдельных листьев сельскохозяйственных культур и общее эффективное альбедо растительного покрова , обусловленное положением, углом и покрытием листьями. [1]
На уровне отдельных листьев базовое количество света, отраженного данным листом, во многом зависит от типа культуры и длины волны света, с которой вы работаете. Можно изменить чистую (или конкретную длину волны) отражательную способность листьев культуры либо путем селективного разведения и/или генной инженерии, либо путем нанесения своего рода отражающего спрея (возможно, вместе с уже существующими пестицидами ) непосредственно на листья. [2]
Для видимой части электромагнитного спектра стресс растений , как было обнаружено, напрямую коррелирует с повышенной отражательной способностью определенных видимых длин волн. Однако, когда вы усредняете по всему видимому спектру с большим содержанием хлорофилла , было обнаружено, что существует сильная положительная связь между содержанием хлорофилла в растениях и отражательной способностью. [2]
Что касается длин волн ближнего инфракрасного диапазона , которые обеспечивают около 50% общей энергии солнечного излучения на уровне моря, существует отрицательная связь между гидратацией растений и отражательной способностью. Это, в дополнение к тому факту, что этот эффект менее заметен на уровне полога, делает маловероятным, что отражательная способность длин волн ближнего инфракрасного диапазона будет изменена для целей биогеоинженерии. [2]
При попытке изменить чистое альбедо сельскохозяйственных культур в более крупном масштабе (например, поле сельскохозяйственных культур или, как это потребуется для достижения любого значительного количества глобального похолодания, целые регионы мира), различные морфологические черты полога сельскохозяйственных культур вносят гораздо больший вклад, чем различия в отражательной способности отдельных листьев сельскохозяйственных культур. Когда солнечный свет падает на поле сельскохозяйственных культур, часть его будет падать и отражаться от сельскохозяйственных культур (и в большинстве случаев от их листьев), в то время как остальная часть отраженного света будет исходить от фоновой почвы . Таким образом, общая отражательная способность полога сельскохозяйственных культур во многом зависит от ориентации, угла и размещения листьев (которые можно измерить с помощью индекса площади листьев и распределения углов листьев ), а также альбедо фоновой почвы. [2]
Из-за своей изначально низкой инвазивности (особенно с точки зрения изменения землепользования и уже существующих систем производства продовольствия) по сравнению с другими формами геоинженерии, биогеоинженерия, как утверждается, предлагает множество преимуществ и гораздо меньше рисков. Одним из преимуществ является тот факт, что уже существующая инфраструктура уже достаточна для распространения этих специфических черт в крупномасштабных сельскохозяйственных культурах. Другое заключается в том, что для продовольственных культур, которые составляют подавляющее большинство пахотных культур , уже существует ежегодная система пересадки модифицированных сортов сельскохозяйственных культур, чтобы идти в ногу с современной наукой в разработке растений, которые будут более устойчивы к негативным внешним факторам (чтобы достичь более высокой урожайности и качества), что делает процесс автоматического внедрения нового сорта сельскохозяйственных культур вполне выполнимым, даже в больших масштабах. [1]
В некоторых частях электромагнитного спектра поглощающая способность листьев сельскохозяйственных культур иногда напрямую связана с общим здоровьем и урожайностью данной культуры, поэтому необходимо соблюдать баланс между максимизацией отражательной способности отдельных листьев и обеспечением того, чтобы это не оказывало отрицательного влияния на общее производство сельскохозяйственных культур. [2]