حسگرهایی که تشنگی گیاهان را تشخیص می‌دهند

کشاورزان هرچه زودتر بدانند که محصولاتشان نیاز به آب دارد، بهتر است. آنها فقط می‌توانند منتظر بمانند تا گیاهان به طور چشمگیری پلاسیده شوند تا مشخص شود که تشنه هستند. با توجه به این، دانشمندان MIT یک نوع جدید از سنسور تولید کرده‌اند که مستقیما روی برگ گیاهان قرار داده می‌شود.

به گزارش بولتن نیوز، به نقل از گیزمگ، گیاهان دارای حفره‌های کوچک در برگ‌های خود هستند و به نام "روزنه هوایی"(stomata) شناخته می‌شوند که در طول روز باز می‌شوند و در شب بسته می‌شوند.

در حالی که آنها باز هستند، اجازه می‌دهند که آب از داخل گیاه تبخیر شود. این باعث می‌شود فشار آب درون گیاه کاهش یابد که به نوبه خود سبب می‌شود گیاه از طریق ریشه آب بیشتری را از خاک بکشد.

در گیاه‌شناسی به سوراخ‌های موجود در روپوست برگ یا دیگر اندام‌های گیاهی که برای جابجایی گازها کاربرد دارد، روزنه هوایی گفته می‌شود.

قطر دهانه روزنه‌های هوایی توسط یاخته‌های محافظ تنظیم می‌شود.

در مورد گل‌های برگ قاشقی که مورد آزمایش قرار گرفتند، روزنه‌های هوایی آن به طور معمول حدود هفت دقیقه پس از قرار گرفتن در معرض نور باز می‌شوند و هنگام غروب، حدود 53 دقیقه طول می‌کشد تا بسته شوند. این در حالی است که گیاه از آب کافی برخوردار باشد.

اگر گیاه از آب محروم باشد، زمان باز شدن روزنه‌های هوایی به طور متوسط 25 دقیقه افزایش می‌یابد، در حالیکه زمان بسته شدن آن تا 45 دقیقه کاهش می‌یابد.

اینجا زمانی است که حسگر وارد عمل می‌شود.

این حسگر از یک جوهر رسانای الکتریکی حاوی نانولوله‌های کربنی ساخته شده است و برای ایجاد یک مدار الکتریکی در یک روزنه هوایی چاپ می‌شود.

در حالیکه روزنه هوایی بسته شده است، مدار کاملا دست نخورده است و آب می‌تواند بدون وقفه جریان یابد. با این حال، هنگامی که روزنه باز می‌شود، مدار شکسته و آب دیگر نمی‌تواند جریان یابد.

دانشمندان MIT به رهبری پروفسور مایکل استرانو دریافتند که پس از تحت نظارت گرفتن حسگر برای دو روز با استفاده از یک دستگاه اندازه‌گیری جریان موسوم به مولتی‌متر، می‌توانند براساس مدت زمان باز و بسته شدن روزنه‌های هوایی تعیین کنند که آیا یک گیاه تشنگی را تجربه کرده یا نه.

پروفسور استرانو می‌گوید: به نظر می‌رسد که این موضوع اولین شاخص خشکی گیاه است که ما برای برنامه‌های کاربردی کشاورزی داریم. دریافتن این اطلاعات به شیوه دیگر بسیار دشوار است. شما می‌توانید سنسورها را در خاک قرار دهید، یا می‌توانید تصویربرداری و نقشه‌برداری ماهواره‌ای انجام دهید، اما شما هرگز نمی‌دانید که یک گیاه خاص دقیقا چه وقت به آب نیاز دارد.

MIT در حال حاضر به دنبال تجاری سازی این فناوری است که در نهایت می‌تواند به شکل یک برچسب عرضه شود و روی برگ‌ها چسبانده شود.

یک مقاله در مورد این تحقیق اخیرا در مجله Lab on a Chip منتشر شده است.