Για πρώτη φορά, επιστήμονες κατάφεραν να παρακολουθήσουν τον τρόπο με τον οποίο αναπνέουν τα φυτά, με έναν μηχανισμό που τους επιτρέπει να ρυθμίζουν τον αέρα και το νερό που λαμβάνουν, σε πραγματικό χρόνο. Αυτό το κατάφεραν με ένα νέο σύστημα που αναπτύχθηκε στο Urbana του Ιλινόις, το οποίο συνδέει την απεικόνιση ζωντανών φύλλων με μετρήσεις αερίων, ενώ καταγράφονται δεκάδες πόροι του φυτού ταυτόχρονα.
Τα «στόματα» των φύλλων, μικροσκοπικοί πόροι που ανοίγουν και κλείνουν στα φύλλα, ανοίγουν όταν τα γύρω κύτταρα διογκώνονται με νερό, αφήνοντας τον άνθρακα να εισέλθει ενώ διαρρέουν ατμούς.
Η μελέτη διεξήχθη από τον καθηγητή Andrew DB Leakey στο Πανεπιστήμιο του Illinois Urbana-Champaign. Η ομάδα του παρακολουθεί πως οι καλλιέργειες διαχειρίζονται την θερμότητα, την ξηρασία και την αύξηση του διοξειδίου του άνθρακα. Με αυτό τον τρόπο συνδέουν τη βιολογία των φύλλων, με τις αποδόσεις των χωραφιών.
Στη νέα μέθοδο, χρησιμοποίησαν ειδικά laser και αισθητήρες ώστε να βλέπουν σε πραγματικό χρόνο του πόρους των φυτών, χωρίς όμως να δημιουργούν ζημιές στο ίδιο το φύλο, όπως οι προηγούμενες υλοποιήσεις. Αυτό τους επιτρέπει να έχουν ζωντανή ενημέρωση για την απόδοση μιας καλλιέργειας, σε διαφορετικές συνθήκες, όπως η ξηρασία και η υψηλή υγρασία.
Γιατί αναπτύχθηκε η νέα μέθοδος;
Όλα αυτά γιατί η παραδοσιακή μικροσκοπία έχει και αυτή τα όριά της. Αυτό γιατί οι εικόνες που παίρνουμε από ένα μικροσκόπιο, μπορεί να είναι εντυπωσιακές, αλλά χάνουν την αίσθηση της αλλαγής του αέρα, του φωτός και της υγρασίας, που τα στόματα των φυτών αντιλαμβάνονται πολύ γρήγορα και αντιδρούν σε αυτές.
Αυτή η επιλογή περιόρισε όσα μπορούσαν να μάθουν οι επιστήμονες σχετικά με το πώς οι πόροι των φύλλων αντιδρούν στις πραγματικές διακυμάνσεις του καιρού.
Τρία εργαλεία γίνονται ένα
Στο UIUC, το σύστημα Stomata In-Sight συνδυάζει ένα μικροσκόπιο λέιζερ, αισθητήρες αερίου και έναν σφραγισμένο θάλαμο σε μία μόνο ρουτίνα.
Ελέγχοντας το φως, τη θερμοκρασία, την υγρασία και το διοξείδιο του άνθρακα, ο θάλαμος διατηρεί το φύλλο σταθερό, ενώ οι κάμερες και οι αισθητήρες καταγράφουν μαζί.
Επειδή αυτές οι μετρήσεις συμβαίνουν ταυτόχρονα, το σύστημα μπορεί να συνδέσει την κίνηση ενός πόρου με την ακριβή ροή αερίου που παρήγαγε.
Η καταγραφή του πως αναπνέουν τα φυτά είναι πιο δύσκολη
Η ομοεστιακή μικροσκοπία , η σάρωση με λέιζερ που δημιουργεί ευκρινείς οπτικές φέτες, επιτρέπει στους ερευνητές να μετρούν τα ανοίγματα πόρων σε ζωντανά φύλλα χωρίς να κόβουν ιστό.
Νέο προειδοποιητικό σημάδι έκρηξης ηφαιστείων: Η μέθοδος Jerk
Τα laser διεγείρουν τα φωτοευαίσθητα σημεία των φύλλων και το λογισμικό ανακατασκευάζει μια τρισδιάστατη αναπαράσταση, ώστε οι άκρες των πόρων να παραμένουν ευκρινείς όταν αλλάζουν οι συνθήκες. Αυτό όμως απαιτεί σταθερή τοποθέτηση, ώστε οι κραδασμού να μην θολώνουν την εικόνα.
Πως αναπνέουν τα φυτά;
Αν και ο σκοπός του εγχειρήματος δεν ήταν να βιντεογραφηθεί το πως αναπνέουν τα φυτά, το παραγόμενο βίντεο παραμένει πολύ εντυπωσιακό. Το να μπορούμε να δούμε με τόση λεπτομέρεια τα στόματα του φυτού, χωρίς να χρειαστεί να το τραυματίσουμε, παραμένει εντυπωσιακό, αλλά όχι όσο το βίντεο παρακάτω:
Η μελέτη δημοσιεύεται στο περιοδικό Plant Physiology.
Ακολουθήστε το Techmaniacs.gr στο Google News για να διαβάζετε πρώτοι όλα τα τεχνολογικά νέα. Ένας ακόμα τρόπος να μαθαίνετε τα πάντα πρώτοι είναι να προσθέσετε το Techmaniacs.gr στον RSS feeder σας χρησιμοποιώντας τον σύνδεσμο: https://techmaniacs.gr/feed/.
