Жуки и кактусы вдохновили исследователей на новый способ получения воды из воздуха
Люди могут жить в самых простых условиях и скромно питаться, но не выживут без чистой воды. А в местах, где ее не хватает, например в пустынях, чтобы обеспечить ее наличие, требуются технические и ирригационные навыки, которые зачастую слишком сложные и дорогостоящие.
«Чтобы ответить на вопрос о том, как можно добыть воду из окружающего воздуха, мы решили вдохновиться природой и посмотрели на создания, которым это уже под силу: кактусы, жуки и пустынные травы. Например, материал, из которого состоит поверхность жука, неоднороден, имеет много гидрофильных участков, которые, в свою очередь, окружены гидрофобными областями, что облегчает насекомому процесс получения воды», — объясняет сотрудник Университета штата Огайо и один из авторов исследования Бхарат Бхушан (Bharat Bhushan). Сама работа опубликована в журнале Philosophical Transactions of the Royal Society.
Все кактусы, жуки и пустынные травы добывают воду из ночного тумана, собирая капли из воздуха, отправляя их к корням и обеспечивая тем самым достаточное для выживания количество влаги. Капли воды накапливаются на влагоотталкивающих выступах на спине жука, а затем перетекают в его ротовую полость по плоской поверхности между ними. Пустынные травы собирают воду на своих кончиках, а затем направляют ее к своим корневым системам через каналы в каждой травинке. Кактус же собирает воду с помощью своих колючек, а потом отправляет капли вниз по коническим шипам к своему основанию. Изучив эти механизмы, команда Бхушана занялась созданием подобной, хоть и более крупной системы, которая позволила бы людям добывать воду из ночного тумана или конденсата.
Этот процесс они начали с изучения наиболее эффективных материалов для сбора воды. На 3D-принтерах исследователи напечатали поверхности с неровностями и выступами, а затем, используя обычный увлажнитель, создавали замкнутые туманные среды и выяснили, что конические формы собирают больше воды, чем цилиндрические. Причиной, по мнению Бхушана, может служить физическое явление, называемое градиентом давления Лапласа, используемое кактусом: вода собирается на кончике конуса, а затем стекает вниз по склону конуса ко дну, где собирается в резервуаре. Рифленые поверхности перемещают воду быстрее, чем плоские, — это мы уже знаем, изучив строение травы. В экспериментах исследовательской группы рифленые поверхности с гидрофобными выступами собирали примерно вдвое больше воды, чем обычные.
Группа ученых также тестировала систему, которая состояла из нескольких конусов, определив минимальное необходимое расстояние между ними для достижения лучшего результата — от одного до двух миллиметров. По словам Бхушана, команда продолжает эксперименты и планирует вывести работу из лабораторий в реальный мир, соорудив в пустыне устройства, способные собирать воду из тумана или конденсата. Эта вода, по его мнению, могла бы стать отличным дополнением к воде из общественных систем или колодцев, полезной для всего сообщества. Прецедент уже существует: в некоторых регионах, в том числе в чилийской пустыне Атакама, уже ведется процесс добычи воды из тумана — собирают ее в резервуарах для фермеров. Однако Бхушан считает эти системы не самым эффективным способом сбора воды из воздуха.
«Водоснабжение — критически важная проблема для человечества, особенно для людей, которые живут в самых засушливых районах мира. Используя биоиндуцированные технологии, наши исследования могут помочь решить проблему обеспечения людей по всему миру чистой водой наиболее эффективным способом», — утверждает ученый.
Источник
7 растений, способных вытягивать лишнюю влагу из воздуха
Повышенная влажность, сохраняющаяся в помещении длительное время, очень вредна для нашего здоровья. Она вызывает хронические заболевания дыхательных путей, а также образует плесень и сырость на стенах. Но есть простое решение этой проблемы – завести в квартире одно из растений, которые способны поглощать излишки влаги из воздуха.
Мирт
Мирт – это символ покоя и умиротворения. как известно из древних арабских поверий, он был главным украшением райских садов. По внешнему виду растение похоже на маленькое деревце, в народе его называют вечнозеленым. Оно любит регулярные поливы и опрыскивания, не переносит прямых солнечных лучей, а в летний период и вовсе предпочитает находиться в тени.
Растение цветет пушистыми белыми цветами, в которых содержится большое количество эфирных масел, обладает целебной силой, отлично очищает воздух и впитывает в себя излишки влаги, если в помещении слишком сыро.
Лимонное деревце
Цитрусовые родом из Индии и Китая и они остаются зелеными круглый год. Но растения, имеющее ароматные и полезные плоды, можно вырастить не только в южных странах. В домашних условиях они также активно цветут и плодоносят, если создать для них все необходимые условия.
Благодаря высокому содержанию эфирных масел, которые имеют фитонцидные свойства, лимонное дерево убивает вредные микроорганизмы в воздухе и делает его более чистым и свежим. Также оно нормализует влажность воздуха, так как постоянно нуждается в воде.
Спатифиллум
Довольно популярный цветок у любителей комнатных растений. Его ценят за соцветия, по форме напоминающие паруса. Спатифиллум не только украсит интерьер вашей спальни, но и поможет в борьбе с бессонницей. Он впитывает в себя вредные газы, такие как, аммиак и бензол, а также поглощает излишки влаги.
Поскольку для его полноценного развития нужен влажный воздух, спатифиллум впитывает в себя водяные пары и таким образом делает помещение суше.
Лавр благородный
Растение родом из Средиземноморья или Малой Азии, обладает особым ароматом и остается зеленым весь год. У него пирамидальная кора и ярко-зеленые глянцевые листья, а цветет оно небольшими желто-зелеными соцветиями, напоминающими по форме зонтики.
Лавр благородный очень полезен, так как с его помощью можно снимать воспаления, также он обладает антибактериальным и спазмолитическим свойством, полезен для сердца и кишечника. Растение очень богато различными эфирными маслами, кальцием, магнием, фосфором, цинком, железом, медью и содержанием витаминов группы В, а также А, С и РР. Находясь в комнате оно не только очищает воздух, но и впитывает в себя лишнюю влагу.
Плющ
Растение, чаще всего рассаживают в подвесные горшки и используют как деталь для украшения интерьера, поскольку плющ остается зеленым круглый год и имеет большие глянцевые листья, а своим видом напоминает длинные лианы. Лучше всего поместить горшок с ним, как можно выше, таким образом оно защитит стены от появления плесени.
Из плюща делают спиртовые настойки, которые нормализуют давление и помогают в борьбе с бородавками, а отваром растения лечат кашель и головные боли. Помимо этого, он ценится за свои антигрибковые и противовоспалительные свойства. Плющ активно борется с вредными веществами, которые присутствуют в воздухе, поглощая их и выделяя полезные фитонциды, способные облегчить любые заболевания.
Молочай
Внешне некоторые виды молочая напоминают кактус и имеют острые иголки. Несмотря на то, что он содержит ядовитые вещества и может быть опасен для домашних животных, молочай относится к лекарственным растениям и активно используется в медицине. Из растения изготавливают не только таблетки, но и различные полезные мази.
Многие считают, что это растение приносит в жилище негатив и называют его «пальмой несчастья», также молочай довольно аллергенный. Но его большой плюс в том, что он способен поглощать излишки влаги из воздуха, защищая стены от появления плесени и различных грибков.
Кофейное дерево
Родиной кофейного дерева считается Эфиопия, но оказавшись в Европе растение попало в руки опытных садоводов и его научились выращивать его в домашних условиях. Дерево имеет соцветия похожие на зонтики, состоящие из белых цветов, а после ярко-бордовые плоды в виде зерен.
В растении содержится много кофеина, который имеет широкое распространение, как в быту, так и в медицинских целях. В дикой природе растение достигает 10 м в высоту, а в домашних вырастает до 2,5 м. Оно не требует особенного ухода, но плохо переносит жару. Идеальная температура для его содержания летом – не более 25 градусов, а зимой не менее 15 градусов.
Кофейное дерево предпочитает повышенную влажность воздуха и впитывая в себя все излишки влаги. Если же в помещении сухо, то растение нужно постоянно опрыскивать, иначе оно начнет болеть и перестанет плодоносить.
Источник
Горные леса берут воду из воздуха
BLUMERIN все записи автора
Все знают, что растения поглощают воду корнями, а испаряют через листья: вода поднимается из почвы, попутно неся с собой разные питательные вещества, и уходит в атмосферу через особые отверстия в листе, устьица. Но нет правил без исключений. Есть они и в этой, привычной для нас со школы схеме водоснабжения растений.
Экологи из Калифорнийского института в Беркли (США) изучали горные леса Коста-Рики. В горах нередка высокая влажность, когда облака накрывают горные склоны, и всё погружается в плотный туман. Однако осадков там выпадает не слишком много, и часто случается так, что при высокой влажности воздуха почва — а вместе с ней и растения — испытывает недостаток влаги. Чтобы компенсировать его, местные деревья научились забирать воду прямо из воздуха.
Исследователи ставили на деревья два вида датчиков: одни измеряли влажность воздуха, а вторые следили за движением воды в ветвях. С их помощью удалось увидеть, как деревья поглощают воду листьями, когда наступает сильная влажность. Ранее похожий процесс обнаружили у калифорнийской секвойи. Авторы работы говорят, что даже в горах не все деревья могут поступать таким образом: некоторым приходится искать какие-то другие способы, чтобы выдержать нехватку воды. Однако для тех, что научились поглощать воду из воздуха, большой проблемой может стать потепление климата: высокие среднегодичные температуры уменьшат количество облаков, оседающих на горы, и деревья лишатся оригинального источника воды.
Результаты исследований опубликованы в журнале Ecology Letters.
Источник