Kan du høre majsen vokse? Ja!

Der er en gammel bondehistorie, der siger:"På en stille nat kan du høre majsen vokse." Det kan virke sjovt, men Douglas Cook ved New York University og kollegerne Roger Elmore og Justin McMechan, ved University of Nebraska, var i stand til at bruge kontaktmikrofoner til direkte at optage lyden af ​​majsdyrkning.

Majs er den førende kornafgrøde i USA med mere end 350 millioner tons høstet årligt. Men en manglende forståelse for mekanikken i vindinduceret majsstængelfejl har hindret yderligere forbedringer i majsproduktionen. Afgrødeforskere har arbejdet med dette problem i mere end 100 år, omend med kun marginale succes.

Nu, ved at anvende mekaniske værktøjer og teknikker, en gruppe ingeniører og planteforskere under ledelse af Cook gør fremskridt med at løse dette problem samt opdager andre spørgsmål i forbindelse med plantevækst og udvikling.

Under det 172. møde i Acoustical Society of America og det 5. fælles møde med Acoustical Society of Japan, afholdes 28. november-dec. 2, 2016, i Honolulu, Hawaii, Cook vil beskrive sit arbejde ved hjælp af akustiske emissionsteknikker til at undersøge vækst og brud på majsstængler.

"Materialebrydning ligner meget et mikroskopisk jordskælv:den pludselige frigivelse af indre spændinger sender lydbølger ud i alle retninger, "Cook forklarede." Vi bruger specielle sensorer kaldet piezoelektriske kontaktmikrofoner til at overvåge de lyde, der udsendes af majsstængler lige før fejl. Dette hjælper os med at forstå fejlprocessen mere klart. "

Så hvordan lyder det? "Overraskende, det lyder bemærkelsesværdigt magen til de lyde, der kommer, når majs går i stykker, "Cook sagde." Vi tror nu, at plantevækst involverer millioner af små brudhændelser, og at disse brudhændelser får planten til at skynde sig at 'reparere' de ødelagte områder. Ved løbende at bryde og reparere, planten er i stand til at vokse højere og højere. "

Selvom forskerne endnu ikke har fastslået, om dette er sandt for alle planter, Cook foreslog, at det kan være en mekanisme, der ligner den, der er involveret i muskeludvikling:Løftning af vægte giver små mikrotår i musklen og, da disse repareres, musklen styrkes.

Dette spændende fund er resultatet af sammensmeltningen af ​​to tilsyneladende ikke -relaterede discipliner:plantevidenskab og maskinteknik.

"Mange afgrøder går tabt hvert år på grund af vindskader, "Cook sagde." Ingeniører ved meget om, hvordan man forhindrer strukturelle fejl, og ved hjælp af naturlige avlsteknikker kan planteforskere forbedre stort set alle funktioner i planten, som de kan måle. Så du kan forestille dig, at der kan opnås store fremskridt inden for anlægs strukturel integritet ved at disse to discipliner arbejder sammen. "

Med hensyn til ansøgninger, "Dette er et meget ungt forskningsfelt, så det meste af vores arbejde er stadig ganske grundlæggende, "Cook sagde." Vi lærer om plantevækst og brud, som kan være nyttig for opdrættere, når de udvikler optimalt designede planter. "

For eksempel, de har lært, at bladene af majsplanter faktisk giver størstedelen af ​​strukturel støtte i perioder med hurtig vækst. Det er ganske fantastisk ifølge Cook - og det er ikke en rolle, et blad typisk forventes at spille. Så det skal hjælpe planteforskere med at udvikle nye sorter med hårdere blade, der er mindre modtagelige for svigt i vækstfasen.

Cooks baggrund er inden for human biomekanik, så han og kolleger bruger i øjeblikket computeriseret tomografi (CT) teknologi til at opnå 3D-billeder af planter.

"Vi planlægger også at bruge magnetisk resonans imaging (MRI) teknologi til at visualisere majsvækst og udvikling, "Tilføjede Cook." Vi vil gerne lære mere om stilkfejl - med det formål at identificere det 'svageste led' inden for stilkenes svigt. Når det er identificeret, planteforskere kan forsøge at forbedre stilkstyrken og modstandsdygtigheden. "