Rośliny trafiły pod podsłuch. Naukowcy z AGH w Krakowie sprawdzali czy w przypadku np. niedoboru wody, nadmiernego przesuszenia czy ataku szkodników emitują odgłosy, niesłyszalne dla ludzkiego ucha. Efekty są zaskakujące.
Z pomocą hodowcom roślin przychodzą akustycy z AGH, którzy przy użyciu specjalistycznych, czułych na ultradźwięki mikrofonów są w stanie rejestrować odgłosy generowane przez rośliny.
– Tego typu badania uznajemy za innowacyjne, a wyniki mogą nam pomóc m.in. w badaniach nad stresem roślin wywoływanym przez czynniki fizjologiczne, takie jak niedobór wody, nadmierna temperatura, niedostatek składników pokarmowych, jak również tymi spowodowanymi przez choroby i szkodniki. W produkcji ogrodniczej szybkie, a w tym wypadku również bezinwazyjne rozpoznanie problemu determinuje skuteczność działań podejmowanych przez producentów. Wpisuje się to w szeroko pojęte działania związane z produkcją integrowaną – wyjaśnia Dr inż. Janusz Mazurek z Katedry Ogrodnictwa
Człowiek tego nie usłyszy
Odgłosy wydawane przez rośliny to dźwięki o częstotliwościach, które nie są słyszalne dla ludzkiego ucha. Emitowane ultradźwięki mogą być zarejestrowane wyłącznie przy pomocy specjalistycznych mikrofonów, których używają naukowcy i naukowczynie na co dzień pracujący w Laboratorium Akustyki Technicznej w Katedrze Mechaniki i Wibroakustyki Wydziału Inżynierii Mechanicznej i Robotyki AGH.
Zobacz
– Pierwszy etap badań przeprowadziliśmy w Szklarni doświadczalnej Centrum Innowacyjnych Technologii Produkcji Ogrodniczej Uniwersytetu Przyrodniczego we Wrocławiu i badaliśmy małe sadzonki pomidorów, które przy odpowiednich warunkach szybko rosną. Ważne dla nas było, aby warunki dla uprawy roślin były jak najlepsze. Takie warunki mogła zapewnić nam wyłącznie kompetentna kadra, która na co dzień pracuje w szklarniach doświadczalnych i wie jak takie warunki roślinom stworzyć. Przyrost pomidorów w trakcie naszych pomiarów dochodził do 30 cm na tydzień – wyjaśnia początkowy etap badań doktorantka z AGH, Klara Chojnacka.
Rośliny generowały impulsy
– Pomiary w szklarni pokazały, że faktycznie rośliny emitowały impulsy w ultradźwiękach i ich częstotliwość zmieniała się w zależności od pory dnia. Więcej impulsów rośliny generowały w ciągu dnia – mówi dr inż. Bartłomiej Chojnacki z Laboratorium Akustyki Technicznej AGH
Dźwięki generowane przez rośliny to tzw. hałas impulsowy, który – jak wyjaśnia zespół akustyków z AGH – jest łatwy do odróżnienia od np. hałasu stałego generowanego przez oświetlenie, sprzęt czy ludzi. Zatem wyniki pozyskane z pomiarów z wrocławskich szklarni potwierdzają nieliczne dotychczasowe badania na roślinach (wyniki badań przeprowadzonych na roślinach opublikował zespół z Uniwersytetu w Tel Awiwie).
Pomiary w komorze bezechowej
Kolejny etap badań przeprowadzony był już w warunkach całkowicie kontrolowanych, w komorze bezechowej Laboratorium Akustyki Technicznej w AGH. Pomiary przeprowadzono przy użyciu mikrofonów do zastosowań bioakustycznych. Dzięki takiemu sprzętowi naukowcy są w stanie rejestrować dźwięki powyżej 200 kHz. Zakres pomiarowy sprzętu pozwala tym samym eksperymentować z różnymi roślinami, które emitują impulsy dźwiękowe na różnych częstotliwościach. Badane pomidory hałasowały w zakresie 20–50 kHz.
Drugi etap w komorze
Drugi etap pomiarów przeprowadzony w komorze bezechowej AGH trwał kilka tygodni. Naukowcy umieścili roślinę w kontrolowanym środowisku akustycznym o poziomie tła akustycznego poniżej 0 dB i braku dodatkowych odbić dźwięku, a następnie rozmieścili wokół rośliny osiem specjalistycznych mikrofonów.
Przebadano kilka sadzonek, najpierw podtrzymując odpowiednie nawożenie i podlewanie w celu uzyskania danych kontrolnych. Następnie przesuszano roślinę, aż do jej całkowitego wysuszenia. Wstępna analiza danych pozyskanych z pomiarów w Laboratorium Akustyki Technicznej wskazuje, że podobnie jak w szklarniach pomidory emitowały impulsy dźwiękowe na poziomie 30–50 kHz. Intensyfikacja impulsów następowała w momencie kiedy roślina była przesuszona.
Pomoc dla sadowników
Dane z nasłuchu akustycznego mogą podpowiadać sadownikom w czasie rzeczywistym, kiedy uprawa wymaga dodatkowego działania ze strony człowieka. Dzięki tego typu diagnostyce hodowcy roślin będą mogli z jeszcze większą starannością zadbać o swoje uprawy lub zareagować z wyprzedzeniem.
– Badania akustyczne mogłyby znaleźć zatem zastosowanie w kolejnym, bardzo nieoczywistym, obszarze jakim są hodowle kontrolowane roślin. Wiemy, że takie hodowle zyskują na coraz większej popularności na świecie. Oprócz danych związanych z wilgotnością czy temperaturą otoczenia hodowcy mogliby na podstawie sygnału bezpośrednio od rośliny decydować o wzmocnieniu nawożenia, intensywniejszym podlewaniu czy ochronie przed szkodnikami, bez fizycznej obecności na miejscu – wyjaśniają naukowcy z AGH.
Tym samym prowadzone badania wpisują się w założenia przemysłu 4.0, który zakłada wspomaganie decyzyjności człowieka. Dane dostarczane przez akustyków mogą w niedalekiej przyszłości być wsparciem dla sadowników oraz podnieść jakość uprawianych roślin.
fot. Piotr Książek, /AGH/
Źródło: AGH w Krakowie
