لا تستطيع النباتات التحدث إلينا عند شعورها بالعطش، ولا تبدأ المؤشرات المرئية -مثل الانكماش أو الأوراق البنية- بالظهور إلا بعد جفاف معظم مائها. صنع الباحثون التابعون لمجلة ACS للواجهات والمواد التطبيقية جهاز استشعار قابل للارتداء، من أجل أوراق النباتات، بهدف اكتشاف خسارة الماء مبكرًا. ينقل النظام البيانات لاسلكيًا إلى تطبيق هاتف ذكي، ما يسهم في إدارة ضغط الجفاف في الحدائق والمحاصيل عن بعد.
تسهم الأجهزة الحديثة القابلة للارتداء في أكثر من مجرد إحصاء الخطوات، إذ تراقب بعض الساعات الذكية الآن النشاط الكهربائي لقلب الشخص الذي يرتديها، من طريق الأقطاب الكهربائية التي توضع فوق الجلد. يستطيع الأطباء مراقبة صحة مرضاهم وتقييمها عن بعد، نظرًا إلى إمكانية مشاركة البيانات المجموعة لاسلكيًا من طريق أجهزة عدة.
وبنحو مماثل، يمكن أن تساعد الأجهزة (التي توضع على النباتات) المزارعين والبستانيين على مراقبة صحة نباتاهم عن بعد، متضمنةً محتوى الأوراق المائي الذي يُعد المؤشر الأول لعملية الاستقلاب وضغط الجفاف.
طور الباحثون سابقًا أقطابًا معدنية كهربائية للغاية ذاتها، ولكنها فشلت في البقاء متصلة جيدًا، ما أدى إلى تراجع دقة البيانات. لذا أراد ريناتو ليما وزملاؤه تحديد تصميم أقطاب كهربائية موثوق به من أجل مراقبة طويلة الأمد لإجهاد النباتات المائي، مع التأكد من ثباته في الوقت ذاته.
صنع الباحثون نوعين من الأقطاب الكهربائية: أحدهما مصنوع من معدن النيكل المترسب في نمط ضيق متعرج، والآخر مقطوع من ورقة محروقة جزئيًا مغطاة بغشاء شمعي. وعندما ثبت الفريق نوعي الأقطاب المغناطيسية الاثنين على أوراق فول صويا منفصلة باستعمال شريط لاصق شفاف، عملت الأقطاب الكهربائية المصنوعة من النيكل بنحو أفضل، ما أدى إلى إنتاج إشارات أكبر في أثناء جفاف الأوراق.
صمدت الأقطاب الكهربائية المعدنية في وجه الرياح بقوة أكبر أيضًا، الأمر الذي كان متوقعًا نظرًا إلى تصميم الغلاف المعدني المتعرج الرقيق الذي أتاح التصاق جزء أكبر من الشريط بسطح الورقة. صنع الباحثون لاحقًا جهازًا يوضع على النباتات مستخدمين الأقطاب الكهربائية المعدنية ووصلوها بعد ذلك بنبات حي في مستنبت زجاجي.
شارك الجهاز بيانات لاسلكيًا مع تطبيق هاتف ذكي وموقع إلكتروني، ثم حولت تقنية تعلم آلي سريعة وبسيطة هذه البيانات بنجاح إلى نسبة مئوية توضح خسارة المحتوى المائي. قال الباحثون إن مراقبة محتوى الأوراق المائي قد يوفر معلومات حول تعرض النباتات للآفات والعوامل السامة بنحو غير مباشر.
يخطط الباحثون الآن لاختبار الأجهزة التي توضع على النباتات في الحدائق والمحاصيل الخارجية لتحديد موعد سقايتها، نظرًا لكونها وفرت معلومات موثوقة عند تجربتها في الداخل، ما قد يسهم في توفير الموارد وزيادة العائدات.
اقرأ أيضًا:
نوع جديد من المواد النانوية يحاكي قدرة النباتات بتنفيذ التركيب الضوئي
7 عناصر غذائية مهمة للصحة لا يمكن الحصول عليها من النباتات
ترجمة: ربيع شحود
تدقيق: عبد الرحمن داده
مراجعة: حسين جرود
