Ученые раскрывают подземные секреты с помощью 3D-печатной почвы

Почвоведы из английского Университета Абертэй впервые применили технологию 3D-печати для наблюдения за процессами, которые происходят в мире под нашими ногами. Они воспользовались технологией 3D-сканирования и 3D-печати, чтобы воссоздать сложную структуру почвы и узнать, как именно грибы и бактерии двигаются в земле, выживают, находят пищевые ресурсы и взаимодействуют.

Группа исследователей под руководством профессора Уилфреда Оттена смогла создать 3D-изображения сложной структуры почвы, используя КТ-сканирование. В свою очередь, технология 3D-печати помогла ученым превратить 3D-изображения на компьютерном экране в реальные объекты, которые можно взять в руки.

Эти невероятно детальные пластиковые кубы являются точной копией структуры почвы, сетью отверстий, напоминающих дырки в эмментальском сыре. Материал, из которого напечатаны кубы, называется Nylon 12. Сейчас исследователи задались целью выяснить, как эти отверстия влияют на взаимодействие грибов и бактерии, обитающих в почве.

Поместив микроорганизмы (такие как грибы и бактерии) в пространства пластиковой почвы, ученые могут наблюдать за процессами, которые происходят в почве, видеть, как эти микроорганизмы перемещаются внутри, выживают и взаимодействуют.

Впервые технологию 3D-печати использовали для создания столь сложной и подробной структуры, как почва, заявляет представитель университета.

Профессор Уилфред Оттен говорит: «В прошлом, еще до появления рентгеновской компьютерной томографии, образцы почвы изучали в лаборатории. Это походило на процесс изучения булыжника из разрушенного здания, ведь ты никогда не сможешь сказать, какая структура была у здания до того, как оно рухнуло, сколько в нем было комнат, сколько людей в нем жило и для каких целей оно использовалось разными людьми.

Сегодня все мы знаем о том, что виды взаимодействуют друг с другом и окружающим миром и чувствительно реагируют на любые изменения в своей среде обитания. Однако зачастую мы забываем, что все, что происходит в наземном мире, влияет на почву под нашими ногами (например, на уровень продовольственной безопасности и круговорот углерода). Тем не менее, мы по-прежнему очень мало знаем о том, что происходит там внизу.

За последние годы мы узнали, что в 1 килограмме почвы живут миллионы организмов. Мы знаем, что они постоянно перемещаются в своей среде и взаимодействуют друг с другом, но изучение этих взаимодействий в естественных условиях всегда было сопряжено с трудностями.

Технология 3D-печати – это настоящий прорыв для нас, ведь теперь у нас появилась возможность вблизи исследовать структуру почвы, увидеть, насколько большие в ней отверстия, как они соединены воедино и как бактерии перемещаются в них».

Доктор Рут Фалконер, еще один член научно-исследовательской группы, говорит: «В своих экспериментах мы рассматриваем 3D-печатные модели как микрокосмы и используем их для проверки теоретических моделей о том, как микроорганизмы (грибы и бактерии) живут и выживают в таких 3D-структурах, как почва.

Для начала можно проанализировать один вид, обеспечив его простыми источниками пищи. Постепенно мы будем усложнять задачу, чтобы в конечном итоге воссоздать подземный мир, в котором обычно живут такие микроорганизмы.

Тем не менее, в проведении исследования мы использовали не только технологию 3D-печати. Все эти данные, которые помогли нам понять, что собой представляет пористая структура, удалось собрать исключительно благодаря КТ-сканированию. Без него все эти эксперименты были бы невозможны».

Исследователи надеются, что в конечном итоге им удастся сформировать более подробное представление о значении почвы для продовольственной безопасности, а также понять роль почвы в климатических изменениях.

Статья подготовлена для 3dtoday.ru