Verdurstende Pflanzen funken mittels Sensor SOS

Verfasst von Kempkens/pte am 12.11.2017 - 11:53

Landwirte, Betreiber von Treibhäusern und Blumenliebhaber erhalten künftig von ihren Pflanzen SOS-Signale, wenn diese zu wenig Wasser haben. Forscher am Massachusetts Institute of Technology (MIT) haben hierzu einen Sensor entwickelt, der Wassermangel von Pflanzen detektiert. Die Warnung landet auf einem Smartphone, sodass rechtzeitig gewässert werden kann.

Die entscheidende Vorarbeit haben MIT-Professor Michael Strano und sein Assistent Volodymyr Koman geleistet. Sie fanden heraus, wie Pflanzen reagieren, die kurz vor dem Verdursten stehen. Dazu brachten sie Sensoren direkt auf den Blättern von Spathiphyllum an, einer Blühpflanze, die unter anderem den deutschen Namen Friedenslilie trägt. Wie bei allen Pflanzen befinden sich in den Blättern feine Spaltöffnungen, Stomata genannt, aus denen Wasser verdunstet. Diese öffnen sich, wenn es hell wird. Bei Einbruch der Dunkelheit schliessen sie sich wieder.

Die Sensoren bestehen aus Kohlenstoff-Nanoröhrchen, die Strom leiten. Eingebettet sind sie in Natriumlaurylsulfat, eine waschaktive Substanz, die in Reinigungsmitteln und Zahnpasten verwendet wird. Die so hergestellte Tinte wird mithilfe eines Druckers so auf das Blatt gespritzt, dass ein Stromkreis entsteht. Er ist geschlossen, wenn der Stoma geschlossen ist. Öffnet er sich, wird er unterbrochen. Die Forscher fanden zudem heraus, dass es nur sieben Minuten dauert, ehe sich ein Stoma öffnet, wenn es hell wird. Mit dem Schliessen bei Dunkelheit lässt sich die Pflanze mehr Zeit, nämlich 53 Minuten.

Die Zeitspannen verändern sich, wenn es an Wasser fehlt. Zum Öffnen brauchen Stomata dann 25 Minuten, zum Schliessen 45 Minuten. Diese Daten lassen sich nutzen, um Wassermangel und ausreichende Bewässerung festzustellen. Farmer und andere Menschen, die mit Pflanzen zu tun haben, können deren Blätter natürlich nicht mit Sensoren bedrucken und ständig messen, wie lange es dauert, bis sich die Stomata öffnen und schließen.

Daher bauen die MIT-Forscher einen Sensor, der an den Blättern befestigt wird. Er enthält den Sensor, durch den Strom fliesst, der beim Öffnen eines Stoma unterbrochen wird, einen Zeitmesser, einen Mobilfunksender, der den SOS-Ruf aussendet, und eine Stromquelle, etwa eine Knopfzelle. "Unser Sensor wird eine grosse Bedeutung bekommen in einer Zeit des Klimawandels, der zu Wassermangel und steigenden Temperaturen führt", sagt Koman.