Когда фикус выходит в онлайн
Иллюстрация сгенерирована нейросетью Kandinsky
В ближайшем будущем растения смогут предупреждать о жаре, смоге или надвигающейся засухе не хуже метеостанций. Сенсоры, встроенные в листья и стебли, превращают их в полноправных участников городской и сельской инфраструктуры. Как растения учатся говорить с гаджетами, где уже тестируются такие системы и почему через 10–15 лет они могут стать такими же привычными, как камеры наблюдения, разбирался «Новый проспект».
Проще всего представить это так: растение становится датчиком. Оно реагирует на изменения (слишком жарко, сухо, мало света), и эти реакции можно снять с помощью миниатюрных устройств. Дальше сигнал отправляется в интернет, и данные видны в смартфоне или системе управления теплицей.
Методов несколько. В одном случае измеряют электрические импульсы, возникающие в тканях, это называется электрофизиологией. По их частоте и силе можно понять, что растение испытывает стресс, даже если внешне оно выглядит здоровым. В другом — анализируют химические вещества, которые растение выделяет в воздух, например терпеновые соединения, сигнализирующие о нехватке влаги или атаке вредителей.
В 2024 году исследователи из SMART/MIT, совместного центра Национального университета Сингапура и Массачусетского технологического института, показали, как это работает на практике: ученые создали первый высокоселективный сенсор салициловой кислоты и объединили его с сенсором перекиси водорода (H₂O₂). Такая мультиплексная система видит «волны» двух молекул в реальном времени и по характеру этих волн различает тип стресса — от перегрева до повреждения листа. Система проходит лабораторные испытания, разработчикам еще предстоит адаптировать ее для массового применения в сельском хозяйстве и городских системах мониторинга.
Зеленая система раннего оповещения
Растения реагируют на изменения в окружающей среде гораздо раньше, чем мы их замечаем. Если метеостанция фиксирует температуру и влажность воздуха, то живой «пост» улавливает и более тонкие сигналы — от загрязнения почвы и переизбытка соли до приближения засухи.
Для агробизнеса это означает экономию ресурсов: датчики на растениях позволяют поливать не «по расписанию», а только тогда, когда это действительно нужно. Вода, электричество и удобрения расходуются ровно в нужный момент, без потерь.
В Европе над этим направлением работает проект WatchPlant. Исследователи создают «носимые» для растений сенсоры с собственной системой питания, которые превращают зеленые насаждения в сеть живых экологических станций. Такие «биогаджеты» способны фиксировать изменения микроклимата, уровень загрязнения и другие параметры, а городские службы получают возможность реагировать в реальном времени. Сейчас система проходит тестирование в Барселоне и Афинах. Это уже не концепт-арт, а действующая исследовательская программа.
В Австралии задача решается иначе. Компания ICT International устанавливает на деревья и в почву классические датчики, которые через LoRaWAN-сети передают данные о движении сока, уровне водного стресса и общем состоянии растения. Пока такие сети работают только в рамках пилотных проектов в Сиднее и Мельбурне и требуют периодического обслуживания и калибровки, но результаты уже впечатляют. Так, в Сиднее эта система помогает сохранять вековые деревья в периоды засух: точность полива выросла на 40%, а количество погибающих от жары деревьев сократилось втрое.
Хотя подходы в Европе и Австралии различаются («носимые» биогибридные сенсоры против традиционных датчиков), цель у них общая — интегрировать растения в инфраструктуру интернета вещей (IoT) городов и превратить их в полноценные источники данных.
Не всё цветет
Главная сложность — правильно читать сигналы растений. Те реагируют на всё сразу: на резкое солнце, тень от облака, сквозняк, набежавших насекомых, пересохшую почву. Для алгоритмов это всё одно — «стресс», и нужно время, чтобы научиться отличать один от другого.
Есть и вопрос стоимости. Прототипы дешевеют, но превратить сотни гектаров сельхозугодий или весь городской парк в «зеленую сеть» всё еще дорого. Сенсоры требуют обслуживания: их калибруют, проверяют, меняют батареи или крепления. В тенистых парках и теплицах особенно остро стоит вопрос питания: солнечных панелей не всегда хватает, а батареи нужно часто менять. Долговечность — тоже вызов: датчики на открытом воздухе страдают от дождя, ветра и мороза.
И наконец, этика. Для растения датчик безвреден, но в научных и дизайнерских кругах спорят: не превращаем ли мы живые организмы в обслуживающие приборы? Некоторые экоактивисты называют это инструментализацией природы и призывают искать формы мониторинга, которые не сводят растения к роли технических устройств.
Следующая версия интернета вещей
И всё же ученые всё меньше воспринимают живые сенсоры как эксперимент и всё чаще — как готовый элемент городской и сельской инфраструктуры. Через 10–15 лет они могут стать такой же привычной частью умных городов, как камеры наблюдения или метеостанции.
В теплицах будущего сенсорные сети будут управлять поливом, вентиляцией и освещением, ориентируясь не на усредненные показатели, а на живые сигналы от растений. В городах они смогут предупреждать о смоге и отслеживать микроклимат в отдельных кварталах, помогая проектировать здания и озеленение.
Дальше еще смелее — «биоинтернет», в котором растения, грибы и микроорганизмы обмениваются данными напрямую, а человек становится слушателем этой живой сети. И, возможно, скоро мы перестанем удивляться, когда в телефоне появится уведомление: «Я твоя пальма. У нас всё в порядке, но солнце сегодня слишком яркое. Может, шторы прикрыть?»
