تعريض جذور النباتات الصغيرة للكهرباء يعزز نموها بنسبة 50 %

على الرغم من أننا لا نستطيع رؤيتها أو الشعور بها عادة، إلا أن نبضات النشاط الكهربائي تتدفق عبر أنسجة النباتات تمامًا مثل الخلايا العصبية البشرية، ما يؤدي إلى حركات مفاجئة أو تحذير .

وقد استخدم باحثون الآن هذه الدوائر لتعزيز نمو النباتات، فوجدوا أن تشغيل شتلات الشعير بالكهرباء يساعد على نمو البراعم الجديدة بشكل أسرع.

ويبدو أن القليل من (دغدغة) الكهرباء يمكن أن يكون في الواقع نعمة حقيقية للإمدادات الغذائية في وقت يتزايد فيه القلق على الأمن الغذائي، وسط الصراعات وتغير المناخ.

ووفقا لمنظمة الأغذية والزراعة التابعة للأمم المتحدة، واجه ما بين 691 و783 مليون شخص الجوع عام 2022، وهو ما يمثل زيادة قدرها 122 مليون شخص مقارنة بعام 2019.

وقد أجرى الباحثون تجارب على الكهرباء من قبل لمحاولة تعزيز إنتاجية المحاصيل، حيث قاموا بإخضاع شتلات الشعير والبازلاء ونبات الأرابيدوبسيس ثاليانا، وهو نبات من عائلة الخردل، لمجالات كهربائية عالية.

ولتقليل متطلبات الطاقة لمثل هذه البدائل، قام الفريق السويدي الذي يقف وراء هذه الدراسة الجديدة بدلاً من ذلك بتطوير نظام زراعة مائية منخفض الطاقة يطبق جهدًا صغيرًا ولكن ثابتًا على شتلات الشعير (Hordeum vulgare cv. .KWS Irina) لمدة خمسة أيام، وذلك وفق ما نقل موقع «ساينس إليرت» عن مجلة «PNAS» العلمية المرموقة.

وتعمل أنظمة الزراعة المائية المستخدمة لتحفيز شتلات الشعير كهربائياً على استبدال التربة بالمياه، فتنمو على مدار العام، وتستخدم سمادًا أقل من طرق الزراعة الأخرى لأنه يمكن إعادة تدوير العناصر الغذائية والمياه من خلال النظام.

وغالبًا ما تستخدم الزراعة المائية لزراعة الخضروات الورقية الخضراء في أماكن قاحلة مثل القارة القطبية الجنوبية.

وهناك جزء آخر من جاذبية الزراعة المائية هو الطريقة التي يمكن بها تكديس الأنظمة لإنشاء حدائق عمودية موفرة للمساحة.

وفي حين أن الزراعة المائية لديها الكثير من المزايا، إلا أنها مجرد حل واحد ممكن لتحسين الأمن الغذائي الذي يصادف أنه مناسب بشكل خاص «للمناطق ذات الأراضي الصالحة للزراعة القليلة والتي تعاني من ظروف بيئية قاسية»، حسب ما تقول الباحثة بمجال الإلكترونيات الحيوية مؤلفة الدراسة إليني ستافرينيدو بجامعة لينشوبينغ.

فقد قامت ستافرينيدو وزملاؤها بوضع شتلات شعير عمرها 5 أيام على سقالات مصنوعة خصيصًا، ثم استخدموا جهدًا كهربائيًا منخفضًا لمدة خمسة أيام. ثم سمح لها بالنمو لمدة خمسة أيام أخرى قبل الحصاد.

وبالنسبة للسقالة، التي أطلقوا عليها اسم «eSoil»، أعاد الفريق استخدام مادة مصنوعة من البوليمر الموصل والسليلوز، وهو عنصر مهم في جدران الخلايا النباتية. حيث تنمو شتلة الشعير داخل التربة الإلكترونية.

وفي المتوسط، كانت النباتات المحفزة كهربائيا تحتوي على أنسجة أكثر بنسبة 50 في المائة، مقاسة بالوزن الجاف. فكانت أطول بنسبة 30 في المائة من النباتات التي لم تحفّز بعد 15 يوما من النمو.

ولم يُعرف بعد كيف يعزز الطنين المستمر للكهرباء نمو النبات. إلّا ان أحد الاقتراحات هو أن النباتات المحفزة كهربائيا هي بطريقة أو بأخرى أكثر كفاءة في امتصاص العناصر الغذائية. ومع ذلك، لم يتم العثور على اختلافات في محتوى النيتروجين للشتلات بعد 15 يوما، مع أو بدون التحفيز الكهربائي.

لكن ما وجده الباحثون في التجارب اللاحقة هو أن النباتات المحفزة تعالج النترات بكفاءة أكبر، مع مستويات أقل من مركب النيتروجين غير العضوي مقارنة بنظيراتها غير المكهربة، ما يشير إلى أنهم حولوها إلى كتلة حيوية تحتوي على النيتروجين.

وتوضح ستافرينيدو «ليس من الواضح بعد كيف يؤثر التحفيز الكهربائي على هذه العملية«. إلّا ان المثير للدهشة أن الباحثين اكتشفوا أن طفرة نمو الشتلات لم تحدث مباشرة بعد التحفيز الكهربائي، ولكن خلال الأيام الخمسة من النمو المسموح بها بعد إيقاف تشغيل الأقطاب الكهربائية. وهذا يشير إلى أنه حتى الجرعات الصغيرة والقصيرة من التحفيز الكهربائي قد يكون لها تأثير دائم على النباتات».

ومع ذلك، ترجع ستافرينيدو لتقول «ركز عملنا على الشتلات، وبالتالي، هناك حاجة إلى مزيد من الدراسات لإظهار ما إذا كان تعزيز النمو عن طريق العلاج التحفيزي في المراحل المبكرة من النمو يؤثر على دورة نمو النباتات بأكملها»،

وقد خلص فريق البحث الى القول «هناك العديد من العوامل الأخرى غير نمو النباتات وإنتاجية المحاصيل التي يجب أخذها في الاعتبار إذا كنا سننتج ما يكفي من الغذاء للعالم، ونقوم بذلك على نحو مستدام».