Vědci vynalezli senzor, který odhalí nedostatek vody dřív, než rostlina začne vadnout. Stačí ho nalepit na jediný list

Dosud se pro měření vlhkosti používaly například půdní sondy, které sice měří přítomnost vody v půdě, ale ne její reálný fyziologický příjem samotnou rostlinou. Existují také pokročilé letecké metody, jako je například sledování pomocí speciálních zemědělských dronů. Ty sice dokáží poznat počáteční stavy usychání rostlin na základě lokálního zvýšení teploty v korunách stromů, ale mnohdy tato data zkresluje vítr, sluneční záření či atmosférická vlhkost. Týmy z předních amerických výzkumných institucí proto vyvinuly speciální senzory, které dokáží v reálném čase analyzovat buněčnou hydrataci.

Snímání na úrovni iontů

Jak již bylo zmíněno, dosavadní metody měření vlhkosti nebo hydratace rostlin fungovaly s určitým zpožděním. Pokud totiž vidíme sesychající list, rostlina již může být nenávratně poškozena a nelze ji zachránit. Tým vědců z The University of Texas at Austin vyvinul pod vedením docentky Jean Anne Incorviové senzor s využitím grafenu, který přináší revoluční výsledky. Grafen je uhlíkový nanomateriál, který vyniká extrémní elektrickou vodivostí a mechanickou odolností. Zařízení se aplikuje na spodní stranu listu, kde je nejvyšší koncentrace průduchů zodpovědných za regulaci plynů a vody. Technologie pak pracuje na principu přesného měření elektrické vodivosti buněčné tkáně.

 

 

 

 

 

Zobrazit příspěvek na Instagramu

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Příspěvek sdílený Tufts School of Engineering (@tuftsengineer)

Ačkoliv to může znít složitě, samotný princip je poměrně přímočarý. Mikroskopický elektrický impuls vygenerovaný senzorem vyvolá v listu pohyb iontů směrem k zařízení nebo od něj. Rychlost a odpor tohoto iontového přesunu přímo a s vysokou přesností odráží aktuální míru hydratace. Tento jednoduchý princip dokáže včas odhalit, jestli má rostlina dostatek vody či nikoliv. Energetická náročnost tohoto řešení je pak na hranici současných fyzikálních možností a je absolutně minimální. Výhodou je, že zařízení vykazuje umělou synaptickou aktivitu, tedy že do určité míry analyzuje a filtruje data přímo na místě. To eliminuje energeticky náročné odesílání dat k externímu zpracování.

Zemědělci by mohli rostliny zavlažovat přesně podle jejich potřeb. , ...

Energetická autonomie

Zatímco texaský model minimalizuje spotřebu, vědci z Tufts University navrhli senzor, který se dokonce napájí zcela sám a využívá vlastní vlhkostní elektrický generátor. Právě takové řešení pak nabízí univerzální možnost sledování stavu rostlin bez nutného napájení a dalších složitých systémů. Senzor nepotřebuje ani baterie a měl by dokázat měřit data déle než 10 dní. Všechno jsou to skutečně převratné a revoluční technologie, které mohou pomoci zemědělcům a lesníkům po celém světě v době klimatických změn a extrémního počasí.

Senzory se aplikují většinou formou neinvazivních nálepek. Obrovským benefitem je tak možnost přesného řízení agrokultury. V současné době klasické zemědělství spotřebovává asi 70 % celosvětových zásob sladké vody. Namísto kalibrování harmonogramů závlahových systémů by tak bylo možné řídit zálivku přesně podle toho, jak rostliny potřebují. Tím by se ušetřilo obrovské množství vody a rostliny by mohly být v ještě lepším stavu, což logicky zvýší výnosnost produkce. Využití mohou mít takové senzory i v lesnictví. Zajímavé možnosti nabízí sledování tzv. živé vlhkosti paliva, tedy množství vody obsažené ve stromech a keřích a jejího vlivu na případný požár. Taková data by pomohla lépe analyzovat, předvídat, ale i hasit lesní požáry, které byly v roce 2026 pohromou po celém světě.

Sledovat lze i stonky rostlin

Měření samotného listu nemusí být konečným řešením. Vědci přišli s dalším zajímavým zařízením, které funguje jako elastický páskový senzor obepínající stonek rostliny. Pásek je potažen tenkou vrstvou iontově vodivého eutektogelu a měří fyziologické změny elektrického odporu při růstu nebo pohybu stonku. Zdravý stonek rostliny neustále radiálně roste díky buněčnému dělení a silnému vnitřnímu tlaku. Pokud se rostlina dostane do stresu z nedostatku vláhy, stonek se mikroskopicky smršťuje. Právě tento jev senzor sleduje a dokáže v reálném čase upozornit na tyto změny.

Moderní zemědělství se neustále vyvíjí a přestože existují různé metody měření, nové druhy senzorů nabízejí reálná a živá data, která lze okamžitě vyhodnotit a reagovat na ně. Příchod levných, pasivně napájených a neinvazivních elektronických senzorů by tak mohl výrazně změnit hospodaření a pomoci lépe reagovat na extrémy v počasí. Navíc lze také předpokládat, že se podobné senzory objeví pro domácí použití a budeme moci sledovat stav našich květin online a nonstop třeba pomocí mobilní aplikace.