Ce vor să afle oamenii de știință cu ajutorul „smartwatch-urilor” pentru plante?

Adaugă-ne ca sursă preferată

Urmărește-ne in Discover

Ce vor să afle oamenii de știință cu ajutorul „smartwatch-urilor” pentru plante? La fel cum un smartwatch poate măsura nivelul oxigenului din sânge, calitatea somnului sau numărul de pași, cercetătorii au creat un sistem asemănător pentru plante. Noii senzori pot detecta rapid semnele de stres, înainte ca frunzele să se ofilească sau creșterea să încetinească, oferindu-le fermierilor timp să intervină.

Ce vor să afle oamenii de știință cu ajutorul „smartwatch-urilor” pentru plante? O echipă de la Universitatea Tufts (SUA) a dezvoltat doi senzori flexibili: unul, asemănător unui tatuaj temporar, se aplică pe frunze, iar celălalt se fixează în jurul tulpinii. Împreună, aceștia monitorizează temperatura și umiditatea de sub frunză, dar și ritmul de creștere al tulpinii. Dispozitivele nu folosesc baterii externe, ci sunt alimentate cu energia obținută din umezeala evaporată de plantă.

„Miza nu este ca fiecare plantă să poarte câte un senzor. În viitor, câmpurile ar putea fi acoperite de rețele de senzori care să semnaleze din timp lipsa apei, excesul de sare, bolile sau dezechilibrele de nutrienți. Dacă sateliții și dronele oferă o imagine de ansamblu, aceste dispozitive arată situația din perspectiva plantei”, spune Sameer Sonkusale, coordonatorul studiului.

Ce vor să afle oamenii de știință cu ajutorul „smartwatch-urilor” pentru plante? Invenția i-ar putea ajuta pe agricultori!

Astăzi, fermierii folosesc imagini din satelit, drone, senzori de sol și stații meteo pentru a monitoriza culturile. Aceste metode indică însă condițiile de mediu sau pagubele deja produse. „Senzorul aplicat pe frunză funcționează ca un sistem de avertizare timpurie și arată cum reacționează planta înainte de apariția simptomelor vizibile”, explică Nafize Hossain, autor principal al cercetării.

Tehnologia poate fi adaptată și pentru măsurarea nivelului de nutrienți și hormoni implicați în dezvoltarea rădăcinilor, frunzelor, tulpinilor și a fructelor sau în răspunsul la agenți patogeni. Spre deosebire de alte dispozitive, acești senzori sunt flexibili, îi permit plantei să respire și să se miște în bătaia vântului și nu depind de baterii, scrie EurekAlert.

Ce măsoară acești senzori?

Senzorul de pe frunză măsoară deficitul presiunii vaporilor (VPD), un indicator care arată cât de ușor pierde apă planta. Când aerul este foarte uscat, planta își închide stomatele pentru a limita evaporarea, însă acest lucru încetinește fotosinteza și creșterea. Dispozitivul folosește nanofoi de pentoxid de vanadiu și un strat de grafen care transformă umezeala în energie electrică. Puterea produsă este foarte mică, dar suficientă pentru funcționarea periodică a senzorului.

Senzorul montat pe tulpină se bazează pe principiile artei japoneze kirigami și folosește un gel conductor care își schimbă rezistența electrică pe măsură ce tulpina se dilată sau se contractă. Astfel poate indica dacă planta crește normal sau este afectată de stres.

În testele realizate pe plante de ardei gras, sistemul a făcut cu succes diferența dintre exemplarele sănătoase și cele afectate de lipsa apei sau de salinitate. De asemenea, dispozitivele au fost concepute să reziste în condiții de teren, inclusiv la îndoire, întindere și rafale puternice de vânt. Cercetătorii lucrează acum la integrarea unei platforme de comunicații fără fir, bazată pe tehnologiile LoRa și Bluetooth, pentru transmiterea datelor în timp real.

Studiul a fost publicat în revista ACS Applied Materials & Interfaces.

Vă recomandăm să citiți și:

Test de cultură generală. Din ce sunt făcuți atomii?

Optica cuantică ar putea transforma un fenomen vizual rar într-un test de vedere

Oamenii de știință au creat cea mai realistă celulă artificială de laborator

Test de cultură generală. Din ce este făcut ADN-ul?