Hay un viejo cuento de granjeros que dice:"En una noche tranquila se puede oír crecer el maíz". Puede parecer gracioso pero Douglas Cook de la Universidad de Nueva York y sus colegas Roger Elmore y Justin McMechan, en la Universidad de Nebraska, Pudieron usar micrófonos de contacto para grabar directamente los sonidos del cultivo del maíz.

El maíz es el cultivo de cereales líder en los EE. UU. Con más de 350 millones de toneladas métricas cosechadas anualmente. Pero la falta de comprensión sobre la mecánica involucrada en la falla del tallo de maíz inducida por el viento ha obstaculizado mejoras adicionales en la producción de maíz. Los científicos agrícolas han estado trabajando en este problema durante más de 100 años, aunque con un éxito marginal.

Ahora, aplicando herramientas y técnicas de ingeniería mecánica, un grupo de ingenieros y científicos de plantas dirigidos por Cook están avanzando en el abordaje de este problema, así como en el descubrimiento de otros temas relacionados con el crecimiento y desarrollo de las plantas.

Durante la 172a Reunión de la Sociedad Estadounidense de Acústica y la Quinta Reunión Conjunta con la Sociedad de Acústica de Japón, que se llevará a cabo del 28 de noviembre al 28 de diciembre. 2, 2016, en Honolulu, Hawai, Cook describirá su trabajo utilizando técnicas de emisiones acústicas para explorar el crecimiento y la rotura de los tallos de maíz.

"La rotura del material se parece mucho a un terremoto microscópico:la liberación repentina de tensiones internas envía ondas sonoras que irradian en todas direcciones, "Cook explicó." Estamos usando sensores especiales llamados micrófonos de contacto piezoeléctricos para monitorear los sonidos emitidos por los tallos de maíz justo antes de fallar. Esto nos ayuda a comprender el proceso de falla con mayor claridad ".

Entonces, ¿cómo suena? "Asombrosamente, suena notablemente similar a los sonidos que se hacen cuando se rompe el maíz, ", Dijo Cook." Ahora creemos que el crecimiento de las plantas implica millones de pequeños eventos de rotura, y que estos eventos de rotura provocan que la planta se apresure a "reparar" las regiones dañadas. Rompiendo y reparando continuamente, la planta puede crecer más y más alta ".

Si bien los investigadores aún no han determinado si esto es cierto para todas las plantas, Cook sugirió que puede ser un mecanismo similar al involucrado en el desarrollo muscular:levantar pesas imparte pequeñas microdesgarros en el músculo y, a medida que se reparan, el músculo se fortalece.

Este intrigante hallazgo es el resultado de la fusión de dos disciplinas aparentemente no relacionadas:la ciencia de las plantas y la ingeniería mecánica.

"Muchas cosechas se pierden cada año debido a los daños causados ​​por el viento, ", Dijo Cook." Los ingenieros saben mucho sobre cómo prevenir fallas estructurales, y mediante el uso de técnicas de reproducción natural, los científicos de plantas pueden mejorar prácticamente cualquier característica de la planta que puedan medir. Por lo tanto, puede imaginarse que estas dos disciplinas trabajando juntas pueden lograr un gran progreso en la integridad estructural de la planta ".

En términos de aplicaciones, "este es un campo de investigación muy joven, por lo que la mayor parte de nuestro trabajo sigue siendo de naturaleza fundamental, ", Dijo Cook." Estamos aprendiendo sobre el crecimiento y la rotura de las plantas, lo que podría ser útil para los obtentores a la hora de desarrollar plantas con un diseño óptimo ".

Por ejemplo, Han aprendido que las hojas de las plantas de maíz en realidad proporcionan la mayor parte del soporte estructural durante los períodos de rápido crecimiento. Eso es bastante sorprendente según Cook, y no es un papel que normalmente se espera que juegue una hoja. Por lo tanto, debería ayudar a los científicos de plantas a comenzar a desarrollar nuevas variedades con hojas más duras que son menos susceptibles a fallar durante la fase de crecimiento.

Cook tiene experiencia en biomecánica humana, por lo que él y sus colegas están utilizando actualmente la tecnología de tomografía computarizada (TC) para obtener imágenes tridimensionales de plantas.

"También planeamos utilizar la tecnología de imágenes por resonancia magnética (MRI) para visualizar el crecimiento y desarrollo del maíz, ", Agregó Cook." Nos gustaría aprender más sobre la falla del tallo, con el objetivo de identificar el 'eslabón más débil' dentro del proceso de falla del tallo. Una vez identificado, los científicos de plantas pueden intentar mejorar la resistencia y la resistencia del tallo ".