Забыли полить растение на вашем столе? Вполне возможно, скоро удастся получить сигнал SOS.
Инженеры MIT создали датчики, которые могут быть нанесены на листья растений и выявить, когда растения испытывают нехватку воды. Такая технология может не только спасти домашние растения, но, что более важно, дать фермерам раннее предупреждение, когда урожай в опасности.
Говорит Майкл Страно — профессор химической инженерии в массачусетском технологическом институте и главный автор нового исследования:
“Это, по-видимому, самый ранний показатель засухи. Трудно получить эту информацию любым другим способом. Вы можете поместить датчики в почву, или вы можете сделать спутниковую съемку и картографирование, но вы никогда не узнаете, что конкретное растение испытывает нехватку воды”
Страно уже начал работать с крупным сельхозпроизводителем над разработкой этих датчиков для использования на сельскохозяйственных культурах, и он считает, что эта технология может быть также полезна садоводам и фермерам. Она также может помочь исследователям разработать новые способы проектирования засухоустойчивых растений.
Когда почва высыхает, растения замедляют свой рост, снижают активность фотосинтеза и страдают от повреждения тканей. Некоторые растения начинают увядать, другие не показывают видимых признаков, хотя уже терпят значительный вред.
Новый датчик МИТ использует устьица растений — мелкие поры на поверхности листа, через которые происходит испарение. По мере испарения воды из листьев, давление воды в растении падает, позволяя ему черпать воду из почвы.
Устьице открыто при воздействии света и закрыто в темноте, но динамика этого открытия и закрытия плохо изучена, потому что не было способа измерить ее в режиме реального времени.
”Известно, что устьице реагирует на свет, на концентрацию углекислого газа, на засуху, но теперь мы смогли контролировать его постоянно. Предыдущие методы не могли предоставить такого рода информацию” говорит Владимир Коман, доктор МИТ.
Для создания своего сенсора исследователи МИТ использовали чернила из углеродных нанотрубок — крошечных полых трубок углерода, которые проводят электричество — растворенные в органическом соединении под названием додецилсульфат натрия, который не повреждает растения. Эти чернила наносят на пору чтобы создать электронную цепь. Когда поры закрыты, цепь не повреждена и ток можно измерить мультиметром. Когда пора открывается, цепь разрывается, что позволяет исследователям измерять, очень точно, когда пора открыта или закрыта.
Измеряя в течение нескольких дней, в нормальных и сухих условиях, исследователи научились определять, когда растение начинает испытывать нехватку воды. Они обнаружили, что требуется около семи минут, чтобы пора открылась после воздействия света и 53 минуты, чтобы пора закрылась, с началом темноты. Но в условиях засухи, когда растения лишены воды, открытие занимает в среднем 25 минут, а закрытие примерно 45 минут.
Для этого исследования датчики устанавливались на растении под названием мирная лилия, которую выбрали отчасти из-за того, что она имеет большое устьице. Для нанесения чернил на листья исследователи создали печатную форму с микрофлюидным каналом. Когда форма установлена на лист, чернила проходят через канал и оседают на поверхности листа.
В настоящее время исследователи разрабатывают новый способ установки датчика — простая наклейка на поверхность листа.
По материалам: http://news.mit.edu/2017/sensors-applied-plant-leaves-warn-water-shortage-1108
