Рослини тепер повідомляють про брак води
«Можна закопати датчик в землю або зробити знімки і карти із супутників, але так ви ніколи не зрозумієте, який насправді водний потенціал рослин», — говорить Майкл Страно, професор Массачусетського технологічного інституту і старший автор дослідження, пише Хайтек.
Сенсори, розроблені в Массачусетському технологічному інституті, аналізують продихи рослин, невеликі пори на поверхні аркуша, через які випаровується волога. В результаті випаровування водний тиск в листі падає, що дозволяє втягувати нову порцію рідини з грунту. Коли рослина звернена до сонця, її продихи розкриті, а в темряві вони закриваються, але динаміка цього процесу була досі мало вивчена, оскільки не було відповідного способу прямого її вимірювання в реальному часі.
«Люди знали, що продихи реагують на світло, на концентрацію вуглекислого газу, на посуху, але тепер ми змогли спостерігати за цим процесом безперервно, — каже Володимир Коман, провідний дослідник проекту. — Методи, що існували до цих пір, не дозволяли отримати таку інформацію».
Для створення сенсорів вчені використовували чорнило з вуглецевих нанотрубок, розчинені в додецільсульфаті натрію, органічній речовині, яка не пошкоджує продихи. Щоб нанести чорнило на листя, вони створили друковану форму з мікрорідинним каналом. Коли форма вміщується на аркуші, чорнило, що протікають по каналу, осідають на поверхню аркуша. Чорнило наносяться прямо на пори аркуша (в даному випадку піддослідним виступала лілія, у якої великі пори) і створюють електронний ланцюг. Коли пора закривається, ланцюг замикається. Так вчені можуть отримувати точну інформацію про те, коли відкривається і закривається кожна окрема пора.
Вимірюючи цей показник протягом кількох днів, при різних погодних умовах, дослідники виявили, що можуть за два дні визначити наступ порушення водного режиму у рослини. Також вони дізналися, що продихам потрібно близько семи хвилин, щоб розкритися під сонячними променями, і 53 хвилини, щоб закритися з настанням темряви, але під час посухи ці показники змінюються — продихи відкриваються набагато довше, а закриваються швидше.
Схожі сенсори, що одночасно вимірюють товщину листа рослини, розробили вчені з Університету штату Пенсільванія. Вони збирають дані і відсилають їх на центральний процесор, який запускає поливну установку.