Kasmet sausra tampa vis rimtesniu iššūkiu. Būtent sausros sukeltas stresas žaliajai gamtai lemia biocheminius, fiziologinius augalų pokyčius, mažina maistinių medžiagų kiekį bei žaloja ekosistemos funkcijas, taip kenkdamas žmonių sveikatai ir net keldamas grėsmę gyvybei. Siekdami įvertinti augalų reakciją į sausrą, KTU mokslininkai sukūrė specialų prietaisą.
 KTU nuotr. |
|---|
Kasmet sausra tampa vis rimtesniu iššūkiu, paveikiančiu net 55 milijonus žmonių visame pasaulyje bei keliančiu milžinišką pavojų gyvuliams ir augalams. Būtent sausros sukeltas stresas žaliajai gamtai lemia biocheminius, fiziologinius augalų pokyčius, mažina maistinių medžiagų kiekį bei žaloja ekosistemos funkcijas, taip kenkdamas žmonių sveikatai ir net keldamas grėsmę gyvybei. Siekdami įvertinti augalų reakciją į sausrą, Kauno technologijos universiteto (KTU) mokslininkai sukūrė specialų prietaisą.
Idėja sukurti prietaisą kilo bendradarbiaujant KTU ir Ispanijos Mokslo tarybos (CSIC) mokslininkams. Augalų fiziologinės būsenos stebėsena yra svarbi norint apsaugoti juos nuo žalingų poveikių ir siekiant geresnio derliaus. Tačiau esami būsenos įvertinimo metodai augalą žaloja, be to, daugeliu atveju ir rezultatų tenka laukti ilgai. Naujasis prietaisas tuo ir išsiskiria – jis neinvazinis, matavimams naudoja ultragarso sklidimą per nenuskintą augalo lapą jo neliesdamas bei rezultatus pateikia iškart.
Būtent ultragarsą augalų įvertinimui panaudoti sugalvojo mokslininkai iš CSIC bei Žemės ūkio tyrimų ir technologijų centro (CITA) Ispanijoje. Pirmiausia buvo planuojama tirti vynmedžius, tačiau metodas pasirodė tinkamas ir kitiems augalams.
Nuo sausros kenčia Europos vynuogynai
Vynmedžiai – ypač sausrai ir jos keliamam stresui neatsparūs augalai, nes jų šaknų sistema yra dirvos paviršiuje, o gebėjimas išgauti vandenį iš dirvožemio – ribotas.
Vandens trūkumo kamuojami vynmedžiai sulaukia mažesnio derliaus, o ir išaugintų vynuogių sudėtis keičiasi – sausra gali paveikti cukraus ir rūgščių kiekį, o tai turi įtakos vyno kokybei bei skoniui. Dėl šių priežasčių bei siekiant išvengti kito kraštutinumo – vynmedžių perliejimo – šių augalų stebėjimas ir vandens reguliavimas yra būtinas.
Europos vynuogynai, kuriuose pagaminama daugiau kaip 50 proc. pasaulio vyno, dar 2022 metais kentėjo nuo karštesnių ir sausesnių sąlygų nei įprasta, todėl net 18 proc. jų susidūrė su sausros pavojumi. Šiemet Ispanijos žemės ūkio, maisto ir žuvininkystės ministerija taip pat sunerimusi prognozuoja, jog Ispanijos vyno gamyba, palyginti su praėjusiaisiais metais, sumažės daugiau kaip 20 proc., nes visoje šalyje vynuogių augintojus kamuoja užsitęsusi sausra.
„Remdamiesi mūsų sukurto ultragarsu mechanines savybes išmatuojančio prietaiso parodymais botanikai gali analizuoti augalų fiziologinę būseną“, – teigia vienas iš išradimo autorių KTU profesorius Linas Svilainis.
„Vienas iš keitiklių veikia kaip signalą siunčiantis garsiakalbis, o kitas jį priima kaip mikrofonas. Bet kas, kas papuola tarp jų, tą signalą pakeičia. Pagal tai, koks įvyko pokytis, mes ir galime nustatyti bandinio, o šiuo atveju augalo lapo, mechanines savybes“, – aiškina KTU Elektros ir elektronikos fakulteto (EEF) profesorius L. Svilainis.
Naudojantis prietaisu, gali būti išmatuojamas augalo lapų rezonansinis dažnis, storis, tankis ir slopinimas. „Ispanų mokslininkai jau parodė, kad šie matavimai koreliuoja su augalo fiziologinę būseną rodančiais parametrais, būtent vandens potencialu ir santykiniu drėgmės kiekiu, kurie yra skirti sausros stresui įvertinti“, – papildo profesorius.
Leidžia tirti augalus jų nepažeidus, jų augimo vietoje
„Tam, kad įgyvendintume tokią idėją ir matavimus būtų galima būtų atlikti tiesiog lauke, teko įdėti daug darbo“, – teigia mokslininkas.
Į delno dydžio prietaisą buvo sutalpinta elektronika, kuri žadina ultragarsą, priima signalus ir perduoda duomenis į išmanųjį telefoną. Prie duomenų, gautų iš jutiklio, prisegamos ir geografinės koordinatės, ir nuotraukos, viskas siunčiama į debesų saugyklą.
L. Svilainis pasakoja, jog nors išskirtinis, tai – ne vienintelis prietaisas, gebantis išmatuoti panašias augalų savybes. „Skirtumas toks, jog vietoj, pavyzdžiui, slėgio jutiklio įsriegiamo į medžio kamieną, mes naudojame neinvazinę, bekontaktę technologiją. Be to, prietaisas lengvas, patogus, duomenys gaunami iš karto. Norint naudotis kitais prietaisas, lapus tenka skinti, vežti į laboratoriją, laukti rezultatų, o čia juos galime ištirti tiesiog laukuose“, – privalumus vardina KTU EEF dėstytojas.
L. Svilainis pažymi, jog augalas – gyvas organizmas, kuriame medžiagų kiekiai kinta priklausomai nuo oro temperatūros, saulės šviesos, drėgmės. „Pavyzdžiui, ignoruojant temperatūros kaitą, matavimų paklaidos gali siekti net iki 30 proc.“, – teigia KTU profesorius.
Jo teigimu, užuot rezultatų korekcijai naudojus tradicinius termometrus, kurie yra per lėti, kad užfiksuotų staigius temperatūros pokyčius, oro būklė matuojama naudojant ultragarso signalų, sklindančių tarp keitiklių, uždelsimo laiką. Šis uždelsimas naudojamas garso greičiui, kuris koreliuoja su oro temperatūra ir drėgme, įvertinti, todėl nereikia atlikti papildomų matavimų. „Taip matavimai tampa tikslesni be papildomų jutiklių“, – paaiškina L. Svilainis.
Šiuo metu visi prietaiso paruošimo darbai yra baigti bei galutinis rezultatas pristatytas keliose specializuotose mokslo konferencijose. Išradimui išduotas Lietuvos patentas, pateikta paraiška Europos patentų biurui, laukiamas ir verslo susidomėjimas.
Šiuo metu prietaisas pritaikytas pakankamai dideliems, didesnio nei 3 cm skersmens, plokštiems, keitiklius pilnai uždengiantiems, bandiniams, tačiau ateityje išradimas gali būti tobulinamas ir pritaikomas ir kitiems augalams, augalų ligų kontrolei ar pramonės gaminiams, pavyzdžiui, plėvelėms matuoti.
