O čem se mluví Bizarní svět zábavy
Vědci z Carnegie Mellon University optimalizovali strukturu semen, aby vyvinuli robota, který dokáže efektivně sázet semena. Letecké setí je v odlehlých oblastech rozšířená technika k setí semen. Jsou stříkány z letadla, vrtulníku nebo dronu. Tento proces je však neefektivní – je to řešeno použitím nosičů semen, které mohou zlepšit účinnost klíčení tím, že semenům pomohou proniknout do půdy. A když semínko leží na povrchu, je náchylné k různým rizikům. Může být poškozeno povětrnostními podmínkami nebo sežráno divokou zvěří, což má za následek nízkou klíčivost. Některá semena travních druhů se nyní mohou zahrabat – to je schopnost, která by byla velmi výhodná pro všechna semena.
Lining Yao, asistent profesora Human-Computer Interaction Institute (HCII) na Carnegie Mellon University, School of Computer Science, a spoluautoři byli inspirováni semeny Erodia, rodem rostlin se semeny, která mají stočené ocasy, aby fungovaly jako vývrtka, která je zasadí do země. Jejich samozavrtávací chování ovlivnilo nový biologicky odbouratelný nosič semen, který je účinnější a má vyšší úspěšnost implantace než samotná semena Erodia. Tato technologie může „zlepšit účinnost leteckého setí při řešení zemědělských a ekologických stresů v degradovaných oblastech“, jak uvádí tisková zpráva.
Nosiče osiva jsou vysoce účinné a udržitelné
Výzkumníci navrhli biodegradabilní systém semen na bázi dřeva obsahující nosič semen se třemi stočenými ocasy. Ty se po navlhčení rozvinou a mohou nést semena stejně velká jako semena bělokorých borovic, která jsou asi 11 mm dlouhá a váží asi 72 mg.
Jak to tedy funguje? Dron rozpráší nosiče semen. Jakmile se usadí na zemi, „vlhkost způsobí, že buňky nabobtnají a cívka se rozvine, čímž se náklad odvrtá; cívka se poté, jak vyschne, znovu navine, čímž se náklad zatlačí hlouběji pod zem“.
Počet odvíjecích ocasů byl zvýšen, aby bylo zajištěno, že bude vrták více nakloněn k povrchu pro snadné vrtání. Inovativní nosiče osiva mají 80procentní úspěšnost dostat semena do země na rovině, což je nejnáročnější terén. Snižuje také riziko jejich odfouknutí nebo sežrání zvířaty.
Vědci porovnali úspěšnost přirozeného semene Erodia za stejných terénních podmínek a zjistili, že úspěšnost je nula procent. Autoři dospěli k závěru, že tyto nosiče mohou také nasadit hnojiva nebo jiné materiály, jako jsou senzory, které by mohly být užitečné pro zemědělské a konzervační aplikace.
Abstrakt studie:
Letecký výsev může rychle pokrýt velké a fyzicky nepřístupné oblasti1 pro zlepšení kvality půdy a zachycení zbytkového dusíku v zemědělství a pro zalesňování po požáru a obnovu divoké přírody. Trpí však nízkou klíčivostí v důsledku přímého vystavení nepohřbených semen ostrému slunečnímu záření, větru a žravým ptákům a také nežádoucí vlhkosti a teplotě vzduchu. Zde, inspirováni semeny Erodia, navrhujeme a vyrábíme samořezné nosiče semen, měníme dřevěnou dýhu na vysoce tuhé (asi 4,9 GPa za sucha a asi 1,3 GPa za mokra) a hygromorfní ohýbací nebo navíjecí pohony s extrémně velkým zakřivením ( 1 854 m−1), 45krát větší než hodnoty v literatuře. Náš tříocasý nosič má 80% úspěšnost vrtání na tlusté zemi po dvou spouštěcích cyklech, díky příznivému klidovému úhlu (25°–30°) jeho ukotvení ocasu, zatímco úspěšnost přirozeného semene Erodia je 0%. Naše nosiče mohou přepravovat užitečné zatížení různých velikostí a obsahu, včetně biohnojiv a semen rostlin tak velkých jako borovice bělokorá, která jsou asi 11 mm dlouhá a váží asi 72 mg. Porovnáváme data z experimentů a numerické simulace, abychom objasnili transformaci zakřivení a ovládací mechanismy, abychom vedli návrh a optimalizaci nosičů semen. Náš systém zlepší účinnost leteckého setí, aby se zmírnily zemědělské a environmentální stresy, a má potenciální aplikace při získávání energie, měkké robotice a udržitelných budovách.
Zdroje:
https://www.nature.com/articles/s41586-022-05656-3
https://press.springernature.com/autonomous-self-burying-seed-carriers-for-aerial-seeding/23856870
Foto: Univerzita Carnegie Mellon
