النباتات تتواصل هاتفيا مع البشر في سنغافورة

سنغافورة - يمكن أن تصبح “النباتات الآلية” والمحاصيل التي تخبر المزارعين عندما تصاب بالمرض حقيقة بعد أن طور علماء من جامعة نانيانغ التكنولوجية في سنغافورة نظاما عالي التقنية للتواصل بين البشر والنباتات عبر الهاتف الذكي.

وتوصل الباحثون لابتكار هذه التقنية من خلال ربط النباتات بأقطاب كهربائية قادرة على مراقبة النبضات الكهربائية الضعيفة المنبعثة بشكل طبيعي من المساحات الخضراء.

وقال تشين شياودونغ، المؤلف الرئيسي لدراسة حول البحث في جامعة نانيانغ التكنولوجية، “من خلال مراقبة الإشارات الكهربائية، قد نتمكن من الكشف عن إشارات الاستغاثة المحتملة والتشوهات”.

وأشار إلى أن “عند استخدام التقنية للأغراض الزراعية، قد يكتشف المزارعون متى يكون المرض في طور التقدم، حتى قبل ظهور الأعراض الكاملة على المحاصيل”.

وتعتمد الطريقة المتطورة، على هاتف ذكي وقطب كهربائي، يُوضَع على النبات لكي يستطيع من خلاله إرسال إشارات تنبيهية، بحيث يمكن اعتبار القطب الكهربي هامسا للنباتات.

واستخدم العلماء هذه التقنية على نبتة “خَنَّاق الذباب” أو “مصيدة فينوس” (وهي إحدى النباتات أكلة اللحوم)، حيث قاموا بالتحكم في إغلاق فكها عن طريق ضغطة زر على تطبيق هاتف ذكي، ثم عمدوا إلى ربط أحد فكي النبتة بذراع آلية لتحقيق عملية ميكانيكية مكنت من التقاط سلك بسمك نصف ملليمتر، والتقاط جسم صغير يسقط قبل أن يصل الأرض.

وسمح هذا النظام أيضا بالتقاط الإشارات المنبعثة من النباتات، مما يزيد من احتمال أن يكون المزارعون قادرين على اكتشاف مشاكل محاصيلهم في مرحلة مبكرة.

ويعد نجاح الباحثين في التواصل مع النبتة، في ما يخص تمكنهم من جعلها تغلق أوراقها، خطوة نحو فهم الإشارات الكهربائية الضعيفة التي تصدرها النباتات.

ويعتقد الباحثون أن مثل هذه التكنولوجيا يمكن أن تكون مفيدة بشكل خاص لأن المحاصيل تواجه تهديدات متزايدة من تغير المناخ.

لكن هناك تحديات يجب التغلب عليها، إذ يمكن للعلماء تحفيز فكيّ “مصيدة فينوس” لإغلاقهما إلا أنه لا يمكنهم إعادة فتحهما بعد، وهي عملية تستغرق 10 ساعات أو أكثر لتحدث بشكل طبيعي.

ورغم أن هذه التقنية لا تزال في مراحلها الأولى، فإن الباحثين يعتقدون أنه يمكن استخدامها في النهاية لبناء “روبوتات نباتية” متقدمة يمكنها التقاط مجموعة من الأجسام الهشة التي تعتبر حساسة للغاية بالنسبة إلى الأذرع الروبوتية الصلبة.

وأوضح شياودونغ “يمكن لهذه الأنواع من الروبوتات الطبيعية أن تتفاعل مع روبوتات اصطناعية أخرى لصنع أنظمة هجينة”.

لقد عرف العلماء منذ فترة طويلة أن النباتات تصدر إشارات كهربائية ضعيفة للغاية، لكن أسطحها غير المستوية والشمعية تجعل من الصعب تركيب أجهزة الاستشعار بشكل فعال.

وطور باحثو جامعة نانيانغ التكنولوجية وهم الأحدث في إجراء أبحاث التواصل مع النباتات، أقطابا ناعمة ورفيعة وتتناسب بإحكام مع سطح النبات ويمكنها اكتشاف الإشارات بدقة أكبر. ويتم إرفاقها باستخدام “ثيرمو جيل”، وهو سائل عند درجات حرارة منخفضة ولكنه يتحول إلى هلام في درجة حرارة الغرفة.

وكان فريق من الباحثين في سنغافورة ابتكر، في ديسمبر الماضي، نوعية من وحدات الاستشعار الضوئية متناهية الصغر يمكنها أن ترصد معدلات مادة الزرنيخ السامة في التربة الزراعية، والتي تنطوي على خطورة كبيرة على صحة الإنسان في حالة تناول نباتات تحتوي على هذه المادة التي تنتمي إلى فئة المعادن الثقيلة.

وفي عام 2016، قام فريق معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا بتحويل أوراق السبانخ إلى أجهزة استشعار يمكنها إرسال تنبيه بالبريد الإلكتروني للعلماء عندما يكتشفون مواد متفجرة في المياه الجوفية.

وقام الفريق بتضمين الأنابيب النانوية الكربونية التي تصدر إشارة عندما تكتشف جذور النباتات المواد النيترواروماتية – وهي مركبات غالبا ما توجد في المتفجرات، ثم تتم قراءة الإشارة بواسطة كاميرا تعمل بالأشعة تحت الحمراء ترسل رسالة إلى العلماء.