Американские учёные разработали инновационное покрытие из переработанного пластика, которое напоминает лабиринт — чтобы насекомые могли его преодолеть, им придётся долго петлять. В ходе лабораторных и полевых испытаний покрытие подтвердило свою эффективность против гусениц и табачных трипсов.
Исследователи из Университета штата Северная Каролина разработали текстильную «растительную броню», которая заставляет насекомых-вредителей перемещаться по чему-то вроде лабиринта, когда они попытаются добраться до растений. Эксперименты брони прошли на капусте — они подтвердили, что новая покровная защита действует более эффективно, чем аналоги.
Зачем вообще так заморачиваться?
Опираясь на эти эксперименты, исследователи заявили, что растительная броня может стать более эффективным и не содержащим химикатов способе защиты растений от насекомых.
«Мы обнаружили, что эту новую технологию можно использовать для защиты от таких насекомых, от которых, как казалось, защиты такого рода не существует, — сказал Грейсон Кейв, первый автор исследования. — Мы показали, что наш механический барьер может защищать от табачного трипса и, возможно, других мелких насекомых, позволяя растению расти и процветать под ним».
Предыдущие растительные покровы представляли собой «оконные экраны», сквозь которые не могли проникать насекомые определённого размера, говорят исследователи. Но проблема в том, что те же самые табачные трипсы имеют уж слишком маленький размер, поэтому подобрать подходящий экраны довольно проблематично.
«Чтобы защититься от насекомых, размеры которых действительно малы, отверстия тоже должны быть малы. Настолько, чтобы он также предотвращал проникновение воды и воздуха, — объяснил Майк Роу, соавтор исследования. — Поэтому нам пришлось придумать новый способ защиты от насекомых, не связанный с размерами отверстий».
Как работает растительная броня
В итоге исследователи разработали трёхслойное 3D-покрытие из прозрачной пряжи, которая может изготавливаться из переработанного пластика и способна пропускать свет. Эффект защиты от насекомых достигается за счёт того, что покрытие имеет лабиринтоподобную структуру. Сверху и снизу оно плоское, а внутри пряжа расположена перпендикулярно в рандомном порядке.
«С нашей конструкцией насекомое должно выяснить, как пройти через лабиринт, чтобы добраться до растения с другой стороны, — сказал Роу. — Извилистость делает задачу более сложной. У насекомого есть определённое количество времени, чтобы найти пищу, иначе оно умрёт. Для молодого насекомого это относительно короткое время».
Чтобы доказать эффективность нового материала, исследователи поместили капустный лист и 10 табачных трипсов в чашу Петри, предварительно разделив их растительной бронёй. Трипсам понадобилось около 3 часов, чтобы пройти через растительную броню. Для сравнения — на преодоление доступного на рынке однослойного покрова у них ушло всего 12 минут.
В случае с молодыми гусеницами эффективность была ещё выше — тем понадобилось уже 12 часов на выход из лабиринта.
Роу отметил, что в реальной жизни у насекомых есть много вариантов, куда идти, чтобы достать пищу. В исследовании учёные рассматривали наихудший для насекомого сценарий, когда у него есть только один вариант. Иными словами, в естественной среде насекомые вероятнее всего будут переключаться на соседние незащищённые растения. По крайней мере испытания на открытом воздухе показали, что когда растительная броня используется в качестве тепличного покрытия, то растения под ним остаются в безопасности.
Находка для органических фермеров
Исследователи заявили, что необходима дополнительная работа, чтобы более объективно оценить эффективность растительной брони. Тем не менее, уже проведённая работа свидетельствует о том, что разработка может работать против совсем крошечных вредителей. В будущих исследованиях они также хотят изучить, можно ли использовать покрытие для защиты растений в экстремальных условиях — и по мере изменения климата.
«Часть того, что мы делаем, это поиск нового, умного текстиля, — сказал Андре Уэст, ещё один соавтор. — Мы думаем, что наша разработка может помочь фермерам в экстремальных условиях или там, где производство сельскохозяйственных культур ограничено. Это также может стать альтернативой для производителей органики. Мало того, что сам продукт сделан из переработанных материалов, его можно переработать повторно».
Исследователи также считают, что растительная броня может стать хорошей альтернативой для защиты ценных культур, таких как виноград.