Zaloguj się, aby obserwować tę zawartość
Obserwujący
0
Naukowcy z AGH opracowali i zbadali nawozy biodegradowalne w 100%
dodany przez
KopalniaWiedzy.pl, w Technologia
-
Podobna zawartość
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Naukowcy z Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie i Katedry Ogrodnictwa Uniwersytetu Przyrodniczego we Wrocławiu badają dźwięki wydawane przez rośliny. Naukowcy chcą sprawdzić, czy w warunkach stresowych – jak susza lub atak szkodników – rośliny informują dźwiękiem o swoim stanie. To nie tylko zwiększy naszą wiedzę o roślinach, ale pomoże też lepiej dbać o uprawy wielkopowierzchniowe. Dotychczas na świecie prowadzono niewiele badań nad tym zagadnieniem.
Pierwsze eksperymenty przeprowadzono w szklarni doświadczalnej Centrum Innowacyjnych Technologii Produkcji Ogrodniczej Uniwersytetu Przyrodniczego we Wrocławiu. Badaniu poddano tam małe sadzonki pomidorów. Okazało się, że rośliny emitowały impulsy w ultradźwiękach, a ich częstotliwość zmieniała się wraz ze zmianą pory dnia. Więcej impulsów generowane było za dnia niż w nocy.
Kolejny etap badań prowadzono w komorze bezechowej Laboratorium Akustyki Technicznej AGH. Użyty tam specjalistyczny sprzęt pozwolił na rejestrowanie dźwięków o częstotliwości powyżej 200 kHz. Tak duża czułość jest potrzebna, gdyż różne rośliny emitują dźwięki o różnej częstotliwości. O ile zakres dźwięków emitowanych przez pomidory wynosi 20–50 kHz, to z literatury wiadomo, że zboża czy winorośl wydają dźwięki o częstotliwości 80–150 kHz.
Badania w komorze bezechowej trwały kilka tygodni. Umieszczona w niej roślina została otoczona przez 8 specjalistycznych mikrofonów, dzięki czemu można było też sprawdzić kierunek emisji dźwięku. W ten sposób przebadano kilka sadzone pomidorów. Najpierw były one prawidłowo nawożone i podlewane, następnie je przesuszano, aż do całkowitego wyschnięcia. Okazało się, że gdy rodzina schła, emitowała coraz bardziej intensywne impulsy dźwiękowe. Teraz naukowcy zajmują się analizą zmian zachodzących w dźwiękach wydawanych przez wysychającą roślinę.
Badania akustyczne mogłyby znaleźć zatem zastosowanie w kolejnym, bardzo nieoczywistym, obszarze jakim są hodowle kontrolowane roślin, a te jak wiemy zyskują na coraz większej popularności na świecie. Oprócz danych związanych z wilgotnością czy temperaturą otoczenia hodowcy mogliby na podstawie sygnału bezpośrednio od rośliny decydować o wzmocnieniu nawożenia, intensywniejszym podlewaniu czy ochronie przed szkodnikami, bez fizycznej obecności na miejscu, stwierdzają naukowcy.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Naukowcy z The University of Western Australia i Flinders University odnaleźli największą znaną roślinę na świecie. To pojedyncza roślina trawy morskiej, która rozciąga się na 180 kilometrów. Roślina jest też niezwykle odporna, gdyż liczy sobie co najmniej 4500 lat, musiała więc poradzić sobie z wieloma zmianami w swoim otoczeniu. Niezwykła roślina znajduje się w jasno oświetlonych promieniami słonecznymi wodach Shark Bay w Australii Zachodniej. To teren wpisany na listę Światowego Dziedzictwa.
Biolog ewolucyjna doktor Elizabeth Siclair z Uniwersytetu Zachodniej Australii i jej zespół chcieli zbadać różnorodność genetyczną łąk trawy morskiej w Shark Bay i określić, które rośliny warto zebrać w celu przeprowadzenia projektu restauracji traw morskich. Często zadajemy sobie pytanie, jak wiele różnych roślin rośnie na takich łąkach i postanowiliśmy wykorzystać narzędzia genetyczne, by na nie odpowiedzieć, mówi doktor Sinclair.
Naukowcy pobrali więc próbki z całej Shark Bay i – wykorzystując 18 000 markerów – wykonali genetyczny odcisk palca roślin. Odpowiedź dosłownie zwaliła nas z nóg. Okazało się, że to jedna roślina. Jedna roślina, która rozprzestrzeniła się na 180 kilometrów Shark Bay. To czyni ją największą znaną nam rośliną na Ziemi, mówi główna autorka badań, Jane Edgeloe. Cała podwodna łąka o powierzchni 200 km2 pochodzi z jednej rośliny, która skolonizowała tak olbrzymi obszar.
Doktor Sinclair podkreśla jeszcze jedną cechę niezwykłej rośliny. Jest ona poliploidem, co oznacza, że posiada dwukrotnie więcej chromosomów, niż inne klony trafy morskiej. Całkowita duplikacja genomu drogą poliploidalności dochodzi, gdy ma miejsce hybrydyzacja roślin rodzicielskich. Ich potomstwo posiada po 100% genomu każdego z rodziców, zamiast standardowych 50%, wyjaśnia doktor Sinclair. Rośliny poliploidalne często występują w ekstremalnych środowiskach i często nie mogą mieć potomstwa, ale potrafią się rozrastać. Ta gigantyczna trawa morska właśnie to zrobiła. Nawet bez możliwości kwitnienia i wytwarzania nasion odniosła sukces. Jest naprawdę wytrzymała, doświadcza dużych różnic temperatur i zasolenia oraz wystawiona jest na ekstremalne oddziaływanie promieniowania słonecznego. Wszystkie te czynniki byłyby bardzo trudne do zniesienia dla większości roślin, dodaje uczona.
Obecnie australijscy naukowcy planują serię eksperymentów, dzięki którym chcą dowiedzieć się, jak roślina przeżyła i rozrosła się w tak trudnych warunkach.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Astronauci z misji Apollo przywieźli próbki księżycowej gleby. Była to część wizjonerskiego planu, w ramach którego regolit trafił na Ziemię i został zapieczętowany, by w przyszłości mogli go zbadań naukowcy dysponujący nowoczesnymi narzędzi. Teraz, 50 lat później, próbki z Księżyca zostały użyte do uprawy roślin. Pierwszą rośliną wyhodowaną na księżycowym gruncie jest rzodkiewnik pospolity.
To krytyczne badania dla długotrwałej załogowej eksploracji kosmosu, gdyż będziemy potrzebowali zasobów z Księżyca i Marsa, by pozyskać żywność dla astronautów żyjących i pracujących w dalszych regionach kosmosu, mówi Bill Nelson, dyrektor NASA. To również przykład prowadzonych przez NASA badań, które można wykorzystać do usprawnienia rolnictwa na Ziemi. Pozwalają nam one bowiem zrozumieć, jak rośliny mogą poradzić sobie w niekorzystnych warunkach w regionach, gdzie brakuje żywności, dodaje.
Pierwsze pytanie, które zadali sobie autorzy najnowszych badań, brzmiało: czy rośliny mogą rosnąć na regolicie. Okazało się, że tak. Co prawda nie rosły tak dobrze, jak na Ziemi, nie dorównywały też roślinom stanowiącym grupę kontrolną, które hodowano na popiołach wulkanicznych, ale rosły.
W ramach kolejnych badań uczeni chcą zaś odpowiedzieć na drugie pytanie: w jaki sposób może to pomóc podczas długotrwałego pobytu ludzi na Księżycu.
Żeby badać dalsze obszary kosmosu i dowiedzieć się więcej o Układzie Słonecznym, powinniśmy korzystać z zasobów Księżyca, żebyśmy nie musieli zabierać wszystkiego ze sobą z Ziemi. Chcielibyśmy uprawiać rośliny na Księżycu. Nasze badania na Ziemi są krokiem w tym kierunku, wyjaśnia Jacob Bleacher, który pracuje przy programie Artemis na stanowisku Chief Exploration Scientist.
Naukowcy użyli próbek przywiezionych w ramach misji Apollo 11, 12 i 17. Na każdą z roślin przypadał zaledwie gram regolitu. Naukowcy dodali do księżycowej gleby wodę i wsadzili nasiona. Codziennie dodawali też nawóz. Po dwóch dniach wszystkie nasiona wykiełkowały. "Wszystko wykiełkowało! Byliśmy niesamowicie zaskoczeni. Każda roślina – te z regolitu i grupy kontrolnej – wyglądała tak samo do mniej więcej szóstego dnia", mówi profesor Anna-Lisa Paul z Wydziału Nauk Ogrodniczych University of Floryda.
Po sześciu dniach stało się jednak jasne, że rośliny rosnące na regolicie nie są tak silne, jak grupa kontrolna rosnąca na popiele wulkanicznym. Te z regolitu rosły wolniej, miały słabiej rozbudowany system korzeniowy, niektórym słabiej rosły liście i pojawiło się na nich czerwonawe zabarwienie.
Po 20 dniach, na krótko przed kwitnięciem, rośliny zebrano i zbadano ich RNA. Sekwencjonowanie RNA pozwoliło na określenie wzorców ekspresji genów. Okazało się, że u roślin z regolitu dochodziło do takiej ekspresji genów, jaką obserwowano u rzodkiewnika pospolitego w eksperymentach laboratoryjnych, w których rośliny poddawano czynnikom stresowym, jak zasolona gleba lub gleba zawierająca metale ciężkie.
Rośliny reagowały też różnie w zależności od próbki, w której rosły. Te z próbek zebranych przez Apollo 11 były najsłabsze. Pamiętajmy, że każda z misji zbierała próbki regolitu z innego miejsca.
Eksperyment stanowi przyczynek do zadania sobie kolejnych pytań. Czy możliwe jest wprowadzenie takich zmian genetycznych w roślinach, by lepiej radziły sobie w księżycowej glebie? Czy regolit z różnych miejsc Księżyca lepiej lub gorzej nadaje się pod uprawy? Czy badania księżycowego regolitu powiedzą nam coś o regolicie marsjańskim i możliwości uprawy roślin na Marsie? Na wszystkie te badania naukowcy chcieliby w przyszłości poznać odpowiedź.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Do 2040 roku dojdzie do znaczącej zmiany wzorca opadów na terenach uprawy pszenicy, soi, ryżu i kukurydzy. Jak wykazały badania przeprowadzone przez Międzynarodowe Centrum Rolnictwa Tropikalnego (Centro Internacional de Agricultura Tropical – CIAT), zmian należy się spodziewać, nawet jeśli zostaną spełnione warunki paryskiego porozumienia klimatycznego i dojdzie do redukcji emisji dwutlenku węgla.
Autorzy badań, opublikowanych w PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences), informują, że w ciągu 2 dekad należy się spodziewać, że nawet 14% terenów, gdzie uprawiane są pszenica, soja, ryż i kukurydza będzie bardziej suchych, a 31% – bardziej wilgotnych.
Zmniejszą się opady nad obszarami uprawnymi w południowo-zachodniej Australii, południowej Afryce, południowo-zachodniej Ameryce Południowej, środkowym Meksyku oraz w basenie Morza Śródziemnego. Bardziej wilgotno będzie w Kanadzie, Rosji, Indiach i na wschodzie USA.
Wspomniane cztery rośliny dostarczają ludzkości aż 40% kalorii. Specjaliści z CIAT ostrzegają, że właściciele pól już teraz powinni rozpocząć inwestycje, by przygotować się na zmiany wzorców opadów. Te i tak zajdą, nawet jeśli ludzkość zredukowałaby emisję gazów cieplarnianych. Przy scenariuszu wysokiej emisji większość regionów ma 2 dekady na przygotowanie się do zmian, przy niskiej emisji będzie to o 2-3 dekady więcej.
Zmniejszenie opadów jest spodziewane na polach wielu ważnych producentów pszenicy. W Australii dotknie ono 27% upraw pszenicy, w Algierii będzie to 100% upraw, w Maroko 91%. Odczują je też producenci w RPA (79% upraw), Meksyku (74%), Hiszpanii (55%), Chile (40%), Turcji (28%), Włoszech (20%), Egipcie (15%) i innych krajach.
"Nasze przewidywania są raczej ostrożne co do tempa zmian. Ponadto zauważalne zmiany w opadach to nie tylko problem dla rolnictwa, ale dla całego systemu zarządzania zasobami wodnymi, więc nasze badania dotyczą też innych dziedzin życia", mówi główna autorka badań, Maisa Rojas z Universidad de Chile.
Naukowców najbardziej zaskoczyło tempo zmian. Okresem bazowym, do którego porównywano wyniki badań, były lata 1986–2005. Okazuje się, że już teraz w Rosji, Norwegii, Kanadzie i częściach wschodniego wybrzeża USA mamy do czynienia z zupełnie innymi wzorcami opadów niż wówczas. Naukowcy twierdzą, że aż 36% obszarów uprawnych doświadczy zwiększonych opadów. Rolnicy będą mieli do czynienia z innymi warunkami uprawy niż te, do których są przyzwyczajeni. To będzie warunki całkowicie wykraczające poza historyczne normy, a już teraz wielu rolników ma problemy z olbrzymią zmiennością warunków klimatycznych, mówi Julian Ramirez-Villegas.
Najbardziej zaludnione kraje świata, Chiny i Indie, znajdą się w grupie, w której pola uprawne będą w przyszłości znacznie bardziej wilgotne niż dotychczas. Podobnych warunków doświadczą inni wielcy producenci ryżu, jak Japonia, Korea i Filipiny. Także rolnicy w północnej Europie, USA, Kanady i Rosji będą musieli zmierzyć się z dodatkową ilością wody opadającą na uprawy pszenicy.
Naukowcy nie potrafią przewidzieć, jak zmiany odbiją się plonach. Żywności może być więcej, ale może być jej też mniej. Dużo zależy od tego, na ile ludzkość będzie w stanie przygotować się na zmiany.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Rośliny zamieniają światło słoneczne w energię za pomocą procesu fotosyntezy. Jednak proces ten jest obarczony poważnym błędem, który spowodował, że w roślinach wyewoluowało fotooddychanie. To kosztowny energetycznie proces, który znacząco zmniejsza potencjał wzrostu roślin. Naukowcy z University of Illinois i Departamentu Rolnictwa USA poinformowali na łamach Science, że udało im się tak poprawić proces fotooddychania, iż zwiększyli plony o 40%.
Dzięki temu plony na samym tylko Środkowym Zachodzie USA mogłyby zwiększyć się tak, że można by wyżywić dodatkowo 200 milionów ludzi, mówi główny autor badań, profesor Donald Ort. Jeśli uda się w ten sposób tylko częściowo zwiększyć plony roślin uprawnych, to będziemy w stanie zaspokoić zapotrzebowanie na wyżywienie w XXI wieku. Gwałtownie ono rośnie w związku z rosnącą liczbą ludności oraz coraz większą kalorycznością diety, dodaje uczony.
Przełomowe badnia to część międzynarodowego projektu badawczego o nazwie Realizing Increased Photosynthetic Efficency (RIPE), który jej finansowany przez Fundację Billa i Melindy Gatesów, Foundation for Food and Agricultural Research oraz brytyjski Departament Rozwoju Międzynarodowego.
W procesie fotosyntezy wykorzystywany jest najbardziej na świecie rozpowszechniona proteina, enzym Rubisco. Wraz ze światłem słonecznym jest on wykorzystywany do zamiany dwutlenku węgla i wody w cukry odżywiające rośliny. Z czasem Rubisco padł ofiarą własnego sukcesu, doprowadzając do pojawienia się atmosfery bogatej w tlen. Enzym nie jest w stanie idealnie odróżnić molekuły dwutlenku węgla od molekuły tlenu i w 20% przypadków pobiera tlen zamiast CO2. W efekcie w roślinie powstaje toksyczny związek, który musi być usuwany za pomocą fotooddychania.
Fotooddychanie to przeciwieństwo fotosyntezy, mówi inny z autorów badań, biolog molekularny Paul South. Pozbawia ono roślinę cennej energii i zasobów, które mogłaby zainwestować w fotosyntezę i we własnych wzrost.
Fotooddychanie przebiega złożoną drogą przez trzy elementy roślin: choroplasty, peroksysomy i mitochondria. Amerykańscy naukowcy stworzyli alternatywną drogę dla procesu oddychania, dzięki czemu znacząco go uprościli, dzięki czemu roślina oszczędza tak duże ilości energii, że jej plony rosną o 40%. Po raz pierwszy w historii udało się manipulować fotooddychaniem tak, że doszło do zwiększenia plonów upraw prowadzonych w normalnych, a nie laboratoryjnych, warunkach.
Tak jak Kanał Panamski był wielkim osiągnięciem inżynieryjnym, który zwiększył efektywność światowego handlu, tak skrócenie drogi procesu fotooddychania to wielkie osiągnięcie inżynierii roślin, które pozwala na znaczące zwiększenie efektywności fotosyntezy, mówi dyrektor RIPE, Stephen Long.
Zespół naukowy, za pomocą odpowiednich zmian w genach i ich promotorach, opracował trzy alternatywne drogi fotooddychania. Następnie zaimplementował je w 1700 roślinach, które poddał testom polowym, by wybrać te, które będą sobie najlepiej radziły.
Po dwóch latach wielokrotnie powtarzanych studiów polowych powstała metoda, dzięki której rośliny rosły szybciej, były wyższe, wytwarzały około 40% więcej biomasy.
Badania były prowadzone na tytoniu, który jest idealnym modelem do badań nad roślinami, gdyż łatwo poddaje się modyfikacjom i testom. Teraz uczeni przekładają wyniki uzyskane na tytoniu na bardziej przydatne rośliny, takie jak soja, ryż, ziemniaki, pomidory, bakłażany i wspięga wężowata.
W miarę ocieplania się klimatu Rubisco ma coraz większe problemy z odróżnieniem tlenu od dwutlenku węgla, co powoduje coraz większe fotooddychanie. Naszym celem jest stworzenie lepszych roślin, które poradzą sobie z ociepleniem teraz i w przyszłości oraz wyposażenie rolników w technologie potrzebne do wykarmienia świata, mówi Amanda Cavanagh.
« powrót do artykułu
-
-
Ostatnio przeglądający 0 użytkowników
Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.