غابات العالم مهددة. فضلا عن قطع الأشجار للحصول على الأخشاب وتطهيرها لإفساح المجال للزراعة، فإن ارتفاع درجات الحرارة العالمية يسبب حرائق غابات أكثر كثافة. من المتوقع أن يكون هذا العام هو العام الأكثر سخونة على الإطلاق، والأسوأ على الإطلاق من حيث الحرائق في الغابات الشمالية في جميع أنحاء العالم.
تعد إعادة التشجير أمرًا ضروريًا في مكافحة تغير المناخ وحماية التنوع البيولوجي، ولكن زراعة الشتلات يدويًا يمكن أن تكون بطيئة وتتطلب عمالة كثيفة.
وفي السنوات الأخيرة، بدأ استخدام الطائرات بدون طيار لإسقاط البذور على الأراضي التي أزيلت الغابات بسبب حرائق الغابات؛ وقد طبقت شركة تدعى Mast Reforestation، المعروفة سابقًا باسم DroneSeed، هذه الطريقة في غرب الولايات المتحدة وخارجها، كما استخدم الصندوق العالمي للحياة البرية طائرات بدون طيار متخصصة لاستعادة الأدغال الريفية في أستراليا. ولكن لكي تنمو الأشجار من جديد، يجب أن تصل البذور المتساقطة إلى التربة وتنبت، وقد يشكل ذلك تحديًا.
قد يكون لدى الباحثين من مختبر Morphing Matter Lab بجامعة كارنيجي ميلون في بنسلفانيا إجابة. مستوحى من تصميم الطبيعة، أنشأ المختبر حاملة “البذور الإلكترونية” التي تم تصميمها لإسقاطها بواسطة طائرات بدون طيار وحفرها في التربة.
لكن من اللافت للنظر أن الحاملة لا تحتاج إلى مصدر طاقة للحفر في الأرض، فهي مصنوعة من مادة تقوم “بالحفر الذاتي” استجابة للمطر.
نظرت مديرة المختبر لينينغ ياو وزملاؤها إلى بذور الإروديوم للإلهام.
تحتوي بذور هذا الجنس من النباتات على “مثقاب” يشبه الملف يتغير شكله عندما يبلل، باستخدام “ذيل” لدعم نفسه والدفع بشكل أكثر فعالية إلى الأرض.
قام الفريق بإنشاء حاملة بذور بناءً على نفس المبدأ، وهي مصنوعة من خشب البلوط الأبيض الذي يستجيب بشكل طبيعي للتغيرات في الرطوبة. لقد قاموا بمعالجة الخشب كيميائيًا لجعله أكثر مرونة عندما يكون مبتلًا، وكذلك أكثر ليونة وكثافة بحيث يتمدد بشكل أكثر فعالية. للإروديوم ذيل واحد، لكن حامل البذور له ثلاثة ذيل، مما يسهل الحفر في التربة.
وفقا لبحث ياو الذي نشر في مجلة نيتشر، فإن الناقل لديه “معدل نجاح الحفر بنسبة 80٪ على الأراضي المسطحة”، مما يجعله أكثر فعالية من بذور الإروديوم في نفس الظروف. بعد أن تقوم الحاملة بحفر الجحور، تتم حماية البذور من الحيوانات والعناصر الطبيعية، مما يحسن فرص إنباتها.
مصممة خصيصا
في أغسطس، فاز التصميم بجائزة Falling Walls Breaking the Year – والتي تُمنح سنويًا للإنجازات العلمية في التخصصات الأكاديمية – في الهندسة والتكنولوجيا.
وحتى الآن، لم تختبر شركة Morphing Matter سوى ناقلات البذور في مواقع في بيتسبرج وتشانجكسينج بالصين، لكن ياو يقول إن المختبر حظي باهتمام من أصحاب رؤوس الأموال الاستثمارية والوكالات الحكومية حول العالم الراغبين في استخدام حاملات البذور في مشاريع إعادة التشجير.
لكنها لاحظت أنه يجب تطوير أنواع معينة من حاملات البذور لمواقع مختلفة، لاستيعاب أنواع التربة ومستويات الرطوبة المختلفة، من بين متغيرات أخرى. يوضح ياو: “علينا أن نصمم التصميم ليتناسب مع الظروف المحلية والبذور التي تهمهم”.
“تختلف الصحراء كثيرًا عن غابات الأمازون المطيرة والخطوط الساحلية المحيطة بهاواي.
يجب أن تكون الشراكة تعاونية للغاية مع الممارسين المحليين، لذلك نطلب منهم دائمًا إرسال البذور والتربة لنا للتحقق من صحتها.
إن توفير التكنولوجيا للمشاريع في جميع أنحاء العالم سوف يتطلب زيادة الإنتاج.
يقول ياو: “معظم الأشخاص الذين يتواصلون يريدون آلاف البذور، ويريدون زراعة ملايين الأشجار في عام واحد”. “لقد شكلت فريقًا صغيرًا في المختبر للتفكير في استراتيجية الإنتاج الضخم، ولكننا بالتأكيد نريد الحصول على المزيد من الدعم المالي والموظفين لجعل هذا جهدًا أكبر.”
وقد شارك شو يانغ، الأستاذ في جامعة بنسلفانيا، بشكل كبير في مشروع حامل البذور الإلكترونية. وتقول إن مسألة التوزيع على نطاق واسع هي مسألة مهمة.
“عليك أن تنظر إلى الكفاءة. تبلغ النسبة حاليًا 80%، وبعد أن تقوم بمساحة كبيرة، ما هي الكفاءة مقابل التكاليف؟ … سواء كان الناس مهتمين بالقيام بذلك، أعتقد أن معدل النجاح أمر بالغ الأهمية. يقول يانغ.
ولكن فيما يتعلق بعملية التصنيع، يعتقد يانغ أنه سيكون من الممكن إنتاج عدد كافٍ من الناقلات لتلبية الطلب.
نقص البذور
وفقًا لماثيو آغاي، نائب رئيس البحث والتطوير الحيوي في شركة Mast Reforestation، فإن مشروع البذور الإلكترونية هو “تطور هائل”، لكنه يضيف أنه لكي يكون توزيع البذور فعالًا حقًا، يجب إتاحة طائرات بدون طيار أفضل على نطاق أوسع لإعادة التشجير. . ويقول: عادة، مع الطائرات بدون طيار التقليدية، “التكنولوجيا ليست في المكان الذي يمكنك من خلاله العمل بدرجة كبيرة من التحكم والدقة”.
تقوم شركة Mast Reforestation بتصنيع واستخدام طائرات بدون طيار لإعادة التشجير في جميع أنحاء العالم، بالإضافة إلى إنتاج ملايين البذور سنويًا في أكبر بنك للبذور في غرب الولايات المتحدة، وعلى الرغم من عدم ارتباطها بـ Morphing Matter Lab، فقد تشاورت معها. ويضيف آغاي أن استخدام الطائرات بدون طيار لإعادة التشجير في المناطق النائية يتطلب بنية تحتية، مثل محطات الشحن، والتي غالبًا ما تكون غير متوفرة.
لكن التحدي الأكبر قد يتمثل في نقص البذور اللازمة للزراعة، كما يقول، لأن تخزين البذور في البنوك يستغرق وقتًا، كما تحتاج مشاتل البذور إلى مزيد من التمويل. “هناك في الواقع نقص كبير في البذور في صناعتنا، وهو نقص خطير للغاية. وهذا هو عنق الزجاجة أمام إعادة التشجير، وليس التكنولوجيا”.
لمزيد من الأخبار والنشرات الإخبارية لـ CNN، قم بإنشاء حساب على CNN.com