23/04/2023
0Эта технология может быть использована для повышения эффективности воздушного посева.
Некоторые семена могут внедряться в почву, как крошечные сверла, и механизм одного из таких растений ( Erodium ) вдохновил на создание нового сконструированного носителя семян, который может успешно зарываться в почву в 80% случаев.
Согласно новому исследованию в журнале Nature , трехзубый штопорообразный стебель E-seed раскручивается и скручивается в землю при воздействии влаги, закапывая семена, которые он несет, чтобы безопасно укорениться вдали от голодных птиц и суровых условий окружающей среды.
Изготовленный из деревянного шпона, биоразлагаемый носитель семян может повысить скорость прорастания при воздушном посеве в труднодоступных местах, которая обычно страдает из-за того, что незарытые семена остаются открытыми для элементов.
Новую технологию можно использовать даже для доставки нематод (червей, используемых в качестве природных пестицидов), удобрений и грибков.
«Захоронение семян активно изучается в течение десятилетий с точки зрения механики, физики и материаловедения, но до сих пор никто не создал инженерного эквивалента», — говорит Лининг Яо, директор лаборатории Morphing Matter Lab в Университете Карнеги-Меллона в США . и старший автор статьи.
«Исследование носителей семян было особенно полезным из-за его потенциального социального воздействия. Нас волнуют вещи, которые могут оказать благотворное влияние на природу».
Улучшение функциональности за пределами того, что можно найти в природе
Некоторые разновидности Erodium — род пятилепестковых цветов, произрастающих в Северной Африке, Индомалае, на Ближнем Востоке и в Австралии — развили механизм самозакапывания своих семян, поскольку они адаптировались к засушливому климату.
Семя находится внутри тонкого, плотно свернутого стебля с длинным изогнутым хвостиком наверху. Когда стебель начинает раскручиваться, его изгибающийся хвост соединяется с землей и заставляет носитель семян подниматься вверх. Затем, по мере того, как он продолжает раскручиваться, он создает крутящий момент для бурения почвы и закапывания семян.
Но однохвостая версия, встречающаяся в природе, хорошо работает только в почвах с расщелинами, поэтому команда разработала версию E-seed с тремя.
Значительно повышая свою способность подниматься в вертикальном положении, E-seed имеет 80% успешности посева на равнине после двух циклов дождя (по сравнению с 0% для Erodium ), что делает его применимым в гораздо более широком диапазоне условий.
«Геометрия может улучшить функциональность материалов сверх того, что предлагает нам природа. Это также делает дизайн универсальным для применения к другим материалам», — говорит Шу Янг, материаловед из Пенсильванского университета и соавтор исследования.
Носители E-seed изготовлены из тонкого, как бумага, шпона белого дуба, широко используемого в мебели, который реагирует на влагу набуханием.
Команда разработала пятиэтапный процесс изготовления держателей семян в лаборатории, который включает в себя обработку древесины путем химической промывки и формование полос шпона на трехмерной печатной форме. Исследователи ожидают адаптации процесса в промышленных масштабах в будущем.
По словам соавтора Андреа Даниелеску, директора группы исследований и разработок Future Technologies в Accenture Labs в США, E-seed можно использовать для повышения экологической устойчивости.
«Такие технологии, как E-seed, могут помочь нам решить реальные проблемы — помочь нам избежать оползней, уменьшить воздействие инвазивных видов и улучшить лесовосстановление в труднодоступных местах», — говорит она.
