Wydruk strony BezPluga.pl

USA: Cyber dżdżownice będą badały jak rośliny reagują na suszę

Profesor Taryn Bauerle wraz z zespołem naukowców pracuje nad stworzeniem robotów-dżdżownic, które będą sprawdzały m.in. stan gleby i reakcję korzeni na suszę. Badania mają pomóc wyhodować nowe gatunki roślin. Do opracowania analiz wykorzystywana jest bionika.

Taryn Bauerle to profesor nadzwyczajna ogrodnictwa Kolegium Rolnictwa i Nauk Przyrodniczych Szkoły Integracyjnej Nauki o Roślinach (SIPS) przy Uniwersytecie Cornella. W obszarze jej zainteresować znajdują się badania dotyczące reakcji korzeni roślin na suszę. Lepsze zrozumienie tych zagadnień może pomóc wyhodować nowe gatunki odporne na suszę, które są tak bardzo potrzebne, aby sprostać globalnym wyzwaniom związanym ze zmianami klimatu, niedoborem żywności i wzrostem populacji.

Robot i bionika zamiast kopania

Przekopywanie gleby, w celu obserwacji korzeni zakłóca środowisko i funkcjonowanie znajdujących się w nim mikroorganizmów i grzybów. Potrzebne było więc znalezienie nowych narzędzi, które pozwolą prowadzić obserwacje w sposób bardziej naturalny i z mniejszymi zakłóceniami niż użyty do kopania szpadel. Z pomocą przyszła bionika (nazywana też biomimetyką), czyli interdyscyplinarna nauka badająca budowę i zasady działania organizmów oraz ich adaptowanie w technice i budowie urządzeń technicznych na wzór organizmu. Opracowywane rozwiązania opierają się tu na tych występujących w naturze. Przykładami biomimetyki  są np. kadłuby łodzi imitujące grubą skórę delfinów, a w medycynie implant ślimakowy dla osób niesłyszących.

Projekt Bauerle  jest wspierany przez grant w wysokości 2 mln USD na prowadzenie badań gleby oraz grant o wartości 750 tys. USD na opracowanie robotów do monitorowania gleby. W skład zespołu badawczego wchodzą naukowcy z SIPS i College of Engineering. Badania realizowane są m.in. we współpracy z prof. Robertem Shepherdem, którego zadaniem było stworzenie urządzenia, mogącego poruszać się w trudno dostępnym środowisku i przechwytywać z niego dane.

„Istnieją ograniczenia fizyczne. Istnieją ograniczenia energetyczne, ograniczenia komunikacyjne. To naprawdę skrajne środowisko do pracy ”- mówi Shepherd.

Roboty wyposażone w czujniki

Plan zakłada opracowanie robotów przypominających dżdżownice, o długości 1-2 stóp, które będą wwiercały się w glebę i naśladowały ich ruchy podczas kopania tuneli w glebie, ale z minimalnymi zakłóceniami tego środowiska. Urządzenie przemieszczając się pod rzędem roślin, wyposażone w czujniki temperatury i wilgotności, ma posłużyć do zbierania danych. Jednym z testów robota będzie przemierzenie całego rzędu kukurydzy i zebranie informacji dotyczących gęstości gleby, zwięzłości, temperatury i wilgotności. Czujniki pozwolą uzyskać obraz kształtu korzeni, obecność mikroorganizmów glebowych oraz skład chemiczny korzeni, w tym związków węgla wydzielanych przez korzenie roślin.

„Powinniśmy być w stanie z grubsza określić, jakie związki chemiczne i organizmy przeważają na powierzchni korzeni i otaczającej ich gleby” - wyjaśnił Shepherd.

Określając cechy korzeni, właściwości gleby, związki chemiczne, mikroorganizmy i wodę, naukowcy będą starali się stworzyć modele, aby przewidzieć np. plon ziarna czy tolerancja na stres.

Bauerle mówi, że istnieje wiele pytań, na które roboty mogą dać odpowiedź - od tego, jak rośliny reagują na zmiany klimatu, w tym dostępność wody i jak rosną podczas suszy. 

„Myślę, że rolnicy od dawna wiedzą, że granica między roślinami a glebą jest bardzo ważna dla uprawy roślin i ma wiele wspólnego z produktywnością roślin, a także z ochroną i właściwościami gleby” - mówi Bauerle. „Chociaż wiedzieliśmy o tym od tak dawna, nie mieliśmy do niego dostępu. Tak więc zrozumienie tego systemu podziemnego w znacznie lepszy sposób może pomóc w wielu przyszłych pytaniach dotyczących irygacji, fertygacji, zdrowia gleby - jest tam cały koszyk możliwości ”.

Laboratorium Shepherd's dostarczyło już wstępne prototypy robotów i spodziewa się, że podstawowe pomiary, takie jak wilgotność i temperatura, uda się uzyskać w niecały rok.

 Źródło: Cornell Uniwersity/ Food and Farming Technology