Tree talker прибор для определения движения древесного сокодвижения

Tree talker прибор для определения движения древесного сокодвижения

Пресс-центр

Смарт-технологии для деревьев: ЮФУ установил датчики для мониторинга состояния зеленых насаждений

Tree talker прибор для определения движения древесного сокодвижения

Tree Talker – в буквальном переводе с английского языка означает «говорящее дерево». Так, с помощью совместных усилий ученых ЮФУ и РУДН для зеленых насаждений настала новая эра – теперь за их состоянием следят не профессиональные инспекторы, а специальные устройства, установленные на стволе дерева , которые в режиме реального времени собирают информацию о сокодвижении, приросте диаметра, спектральных характеристиках и микроклимате под кроной.

На сегодняшний день проект реализуется не только в Ростове-на-Дону, но и в Москве, Санкт-Петербурге и Воронежской области. Уже сейчас увидеть такие датчики можно на экспериментальных деревьях Ботанического сада Южного федерального университета.

«Кафедра ботаники и Научно-испытательная лаборатория «Биогеохимия» Академии биологии и биотехнологии им. Д. И. Ивановского стали частью интересного проекта, реализуемого совместно с Российским университетом дружбы народов. В коллаборации с коллегами мы изучаем динамику физиологического состояния и вертикальной устойчивости деревьев при помощи Tree Talker, – устройство, которое позволяет вести удаленный мониторинг за состоянием дерева в режиме реального времени. Результаты автоматически передаются на облачное хранилище с помощью устройства TT -Cloud для дальнейшей обработки и анализа» , – отметил ведущий научный сотрудник лаборатории, профессор кафедры ботаники Академии биологии и биотехнологии им. Д. И. Ивановского Сергей Горбов.

По словам Сергея Горбова, в перспективе такая технология позволит детально отследить, насколько интенсивно проходит жизнь различных видов деревьев во всех регионах нашей страны. На сегодняшний день датчики бесперебойно собирают информацию о следующих деревьях: дуб черешчатый Quercus robur, липа мелколистная Tilia cordata, сосна обыкновенная Pinus sylvestris, сосна крымская Pinus nigra. Уже сейчас имеется большой объём полученных данных, которые предстоит еще обработать. Ученый отметил, что вместе с Tree Talker используются и другие датчики, которые называются TT-G. Он рассказал, что с помощью этого устройства можно определить уровень наклона дерева, что поможет предотвратить аварийные ситуации, например, во время урагана.

Отметим, что в исследовании принимают участие не только биологи и экологи, но и IT-специалисты. Старт этому проекту дан в России, но результаты могут быть использованы во всем мире.

Каждое дерево имеет «стоимость». И смарт-технологии помогают ее определить.

Tree talker прибор для определения движения древесного сокодвижения

Один из самых интересных проектов — разработка и развитие системы мониторинга зеленых насаждений с использованием смарт-устройства Tree Talker. Проект мы развиваем не только в Москве, но и в Санкт-Петербурге, Воронеже, Ростове-на-Дону. Старт этому проекту дан в России, а результаты, уверена, будут использоваться во всем мире. Плюс в том, что в проекте участвуют не только биологи и экологи, но и IT-специалисты.

Расскажите, как работает Tree Talker (тритокер)? Какую информацию можно зафиксировать с помощью датчика?

Tree Talker (тритокер) — смарт-устройство, которое мы закрепляем на дереве, и оно определяет, как проходит процесс сокодвижения. У дерева тоже есть своя сосудистая система: наш с Вами организм наполняет кровь, а у дерева это — соки, которые поступают к тканям по флоэме и ксилеме (прим. ткани, в которых расположены сосуды растений). Главная функция дерева — поглощение углекислого газа и выделение кислорода. Датчик устанавливает, насколько интенсивно проходит жизнь дерева. Это происходит путем анализа сокодвижения, температуры, фотосинтетической активности. Tree Talker может определять объем фотосинтетической поверхности дерева. Когда мы владеем такой информацией, мы можем ответить на вопросы: есть ли необходимая облиственность у дерева, какое количество кислорода оно выделяет?

Tree talker прибор для определения движения древесного сокодвижения

Какие ещё датчики используются в проекте?

Есть еще один специальный датчик, который мы ставим вместе с Tree Talker. Он называется TT-G. Это устройство определяет угол наклона дерева, что очень важно в современной городской среде. Многие деревья в городах испытывают стресс, под действием которого они изменяют угол наклона. Это очень опасно, например, во время урагана: усиление ветра приводит к надлому и падению деревьев на людей, машины, постройки. TT-G решает эту проблему, оповещая нас в случае «опасности». Кроме этих датчиков есть ещё одно устройство, оно называется Tree Cloud. Этот датчик ежедневно собирает данные о состоянии деревьев и передаёт их на облачный сервер. Через облако измерения передаются на сайт, и результаты становятся доступными для исследователей. Датчики мы не снимаем — на деревьях нашего кампуса они постоянно, и массив данных мы собрали большой — устройство делает измерение каждый час, а это 24 измерения в сутки.

Чем еще занимается лаборатория?

Вторая тема, которой мы занимаемся — это быстрый анализ окружающей среды. Мы сейчас по проекту с Российским научным фондом испытываем быстрые методики определения состояния почв, воды и воздуха. Есть хороший и модный за границей прибор «XRF», но у нас нет стандартной методики по его использованию. Он выглядит как пистолет. Принцип действия достаточно простой: вы берёте любую почву в пакете, подставляете этот «пистолет», и он тут же выдаёт информацию о содержании тяжелых металлов. Это очень быстро и удобно для обычного бытового использования. Например, вы должны понимать, какое состояние почвы, когда сажаете морковь у себя на даче. Отбирать почву, ехать с ней в лабораторию и дожидаться результатов — это долго. Проще, когда к тебе приехал эксперт, определил содержание тяжелых металлов за одну минуту и сразу сказал, какие удобрения необходимы, чтобы улучшить почву.

Ваша цель — дать практические рекомендации за очень короткий срок?

Наша цель не дать рекомендации, а быстро оценить. Однако аппарат «XRF» не изучен в России. Поэтому мы стремимся создать методики, чтобы его больше использовали. Наши коллеги из Urban Soils Institute (США), например, только с ним и работают.

Мы можем отследить состояние почв, а повлиять на него? Как технологии оценки состояния почв можно использовать в условиях современной городской среды?

Наша тема — это устойчивое развитие городов. Мы занимаемся городской тематикой и работаем именно в городе, так как это — центр сосредоточения населения. Например, вы хотите сеять газон в Мурманской области, а там очень холодно. Более того, там ещё и большое количество выбросов тяжелых металлов — как результат горной добычи. Это двойное негативное влияние на растения, очень тяжелые условия. А ведь газон — это необходимая часть любого ландшафта города, он должен быть в городе. После анализа мы меняем план добавляемых веществ в почву, чтобы газон лучше рос в жёстких климатических условиях.

Мы знаем, что в мире существует тенденция оценки той пользы, которую может дать определенный участок экосистемы. Возможно ли вообще посчитать, сколько пользы даёт определенная часть экосистемы и есть ли подобные практики в России?

Возможно. Экосистемные сервисы устоялись во всём мире. Они определяют то количество пользы, которое даёт нам любая часть экосистемы. Например, у нас с вами растёт дерево. Мы знаем, сколько может стоить это дерево, если его купить в питомнике и посадить, но эта стоимость — просто стоимость посадочного материала. Мы не можем определить и сказать точно: «Сколько пользы даёт это дерево окружающей среде?». А оно даёт очень много, если это дерево стоит, например, возле нашего окна.

У нас в России таких практик нет. Раньше был термин «экологический ущерб». Его все считали, но дело в том, что экологический ущерб учитывает, сколько нужно сделать, чтобы улучшить экосистему, и то не в полном объёме. «Ущерб» не считает самого главного — упущенной выгоды. Поэтому сейчас в России ведутся такие исследования не только экологами, но и экономистами. Определив упущенную выгоду законодательно, мы облегчим работу адвокатам, все будут знать точную стоимость. Наша лаборатория занимается исследованиями в данной области, есть гранты по экосистемным сервисам.

Расскажите, как это работает, на примере обычного дерева в городе

Первая и главная функция дерева — выработка кислорода, но также деревья задерживают пыль. Получается, чем больше в городской среде широколиственных деревьев, тем меньше пыли мы вдыхаем, тем меньше пыли оседает в наших легких. Дерево дает нам рекреационную среду: мы можем сесть под деревом, любоваться им, это дерево приносит нам удовлетворение. Наши коллеги из Великобритании утверждают, что чем больше деревьев в зоне проживания людей, тем эффективнее профилактика сердечно-сосудистых заболеваний. Количество инфарктов и инсультов снижается, перепады давления больше не беспокоят людей, они меньше уходят на больничный. Одно дерево может приносить пользу несоизмеримо большую, чем стоимость посадочного материала. Более того, эту пользу научились считать. Например, если мы с вами живём в Лондоне и хотим срубить дерево, мы должны заплатить штраф. В расчет берется ущерб, нанесенный экосистеме и людям. Каждое дерево в Великобритании имеет «стоимость» — то количество пользы, которое оно приносит. Поэтому, когда люди в Британии идут в суд, они точно знают и те выгоды, которые они упустили, и сколько нужно ещё вложить для восстановления экосистемы.

Получается, почва — основа всего? Почему всё «считается» именно с помощью почвы?

Почва — это основа любой экосистемы. Дерево растёт в почве, и мы можем оценить его состояние. Когда нам нужно сделать экомониторинг квартала или на территории кампуса РУДН, то мы уже не можем считать по отдельно стоящему дереву. Для комплексной оценки мы берём почву как базу этой экосистемы.

В каком городе мира Вы хотели бы жить?

Я хотела бы жить только в Москве. Сейчас объясню почему. Мы оценивали почвы Нью-Йорка, Москвы, Парижа и Рима. Нашей небольшой исследовательской группе удалось выяснить, что меньше всего тяжелых металлов в почвах Москвы. В США содержание тяжелых металлов в почве превышает норму более, чем в 10 раз.

Низкое содержание тяжелых металлов объясняется тем, что экологические стандарты и нормативы не менялись у нас с 20 века. На тот момент только происходило зарождение транспорта — в городах не было такого огромного потока машин. Времена изменились, а нормы остались, причем самые жесткие в мире. Я считаю, что старые нормы необходимо пересмотреть, потому что они неактуальны.

Москва — прекрасное место для жизни. Конечно, климат у нас жёсткий, но несмотря на то, что в Нью-Йорке, Париже и Риме теплее, это не отражается на качестве нашей жизни. Сейчас у нас есть возможность перемещаться на транспорте, много зелёных зон, и их количество растет с каждым годом. Облик нашего города меняется с каждым днем.

Могли бы Вы отметить некоторые тренды, которые пока не учитываются в России?

Во всем мире сейчас делается акцент на социологию города — это необходимо для грамотного планирования городского пространства. Любой объект должен отвечать определенным требованиям и приносить средства. Даже во время строительства жилого квартала необходимо учитывать, что будет требоваться тем, кто там будет проживать. Поэтому необходимо планировать всё с социологами, чтобы комфортно было всем.

Например, в Бруклинском колледже есть программа обучения «Городское планирование» — ею руководит социолог. И это правильно — прежде чем построить объект в городе, необходимо учесть три важных аспекта: как он будет вписываться в социальную сферу (для кого и для чего это построено), сможем ли мы содержать объект и как он будет выглядеть.

Если мы строим парк, то он разгружает городскую среду и инфраструктуру. Люди отдыхают и восстанавливают силы, а, следовательно, меньше болеют. Но если наш парк не пользуется популярностью среди жителей, это плохо, город постоянно терпит убытки. Очень важно понять, почему это происходит. Социологи могут дать ответ на подобные вопросы. Я считаю урбанистов и урбанистическую социологию очень важной для развития городской среды: сначала мы должны правильно планировать территорию, а только потом — строить объекты.

В нашем коллективе тоже есть кандидат наук по социологии, это очень важно.

Беседовали: Екатерина Бузыкина, Фарид Ширинов.

Каждое дерево имеет «стоимость». И смарт-технологии помогают ее определить

О тритокерах и почвенных конструкциях, грамотном экомониторинге для устойчивого развития городов — в интервью с Эльвирой Довлетяровой , директором Аграрно-технологического института РУДН .

Один из самых интересных проектов — разработка и развитие системы мониторинга зеленых насаждений с использованием смарт-устройства Tree Talker. Проект мы развиваем не только в Москве , но и в Санкт-Петербурге , Воронеже , Ростове-на-Дону . Старт этому проекту дан в России , а результаты, уверена, будут использоваться во всем мире. Плюс в том, что в проекте участвуют не только биологи и экологи, но и IT-специалисты.

Расскажите, как работает Tree Talker (тритокер)? Какую информацию можно зафиксировать с помощью датчика?

Tree Talker (тритокер) — смарт-устройство, которое мы закрепляем на дереве, и оно определяет, как проходит процесс сокодвижения. У дерева тоже есть своя сосудистая система: наш с Вами организм наполняет кровь, а у дерева это — соки, которые поступают к тканям по флоэме и ксилеме (прим. ткани, в которых расположены сосуды растений). Главная функция дерева — поглощение углекислого газа и выделение кислорода. Датчик устанавливает, насколько интенсивно проходит жизнь дерева. Это происходит путем анализа сокодвижения, температуры, фотосинтетической активности. Tree Talker может определять объем фотосинтетической поверхности дерева. Когда мы владеем такой информацией, мы можем ответить на вопросы: есть ли необходимая облиственность у дерева, какое количество кислорода оно выделяет?

Какие ещё датчики используются в проекте?

Есть еще один специальный датчик, который мы ставим вместе с Tree Talker. Он называется TT-G. Это устройство определяет угол наклона дерева, что очень важно в современной городской среде. Многие деревья в городах испытывают стресс, под действием которого они изменяют угол наклона. Это очень опасно, например, во время урагана: усиление ветра приводит к надлому и падению деревьев на людей, машины, постройки. TT-G решает эту проблему, оповещая нас в случае «опасности». Кроме этих датчиков есть ещё одно устройство, оно называется Tree Cloud. Этот датчик ежедневно собирает данные о состоянии деревьев и передаёт их на облачный сервер. Через облако измерения передаются на сайт, и результаты становятся доступными для исследователей. Датчики мы не снимаем — на деревьях нашего кампуса они постоянно, и массив данных мы собрали большой — устройство делает измерение каждый час, а это 24 измерения в сутки.

Чем еще занимается лаборатория?

Вторая тема, которой мы занимаемся — это быстрый анализ окружающей среды. Мы сейчас по проекту с Российским научным фондом испытываем быстрые методики определения состояния почв, воды и воздуха. Есть хороший и модный за границей прибор «XRF», но у нас нет стандартной методики по его использованию. Он выглядит как пистолет. Принцип действия достаточно простой: вы берёте любую почву в пакете, подставляете этот «пистолет», и он тут же выдаёт информацию о содержании тяжелых металлов. Это очень быстро и удобно для обычного бытового использования. Например, вы должны понимать, какое состояние почвы, когда сажаете морковь у себя на даче. Отбирать почву, ехать с ней в лабораторию и дожидаться результатов — это долго. Проще, когда к тебе приехал эксперт, определил содержание тяжелых металлов за одну минуту и сразу сказал, какие удобрения необходимы, чтобы улучшить почву.

Ваша цель — дать практические рекомендации за очень короткий срок?

Наша цель не дать рекомендации, а быстро оценить. Однако аппарат «XRF» не изучен в России . Поэтому мы стремимся создать методики, чтобы его больше использовали. Наши коллеги из Urban Soils Institute ( США ), например, только с ним и работают.

Мы можем отследить состояние почв, а повлиять на него? Как технологии оценки состояния почв можно использовать в условиях современной городской среды?

Наша тема — это устойчивое развитие городов. Мы занимаемся городской тематикой и работаем именно в городе, так как это — центр сосредоточения населения. Например, вы хотите сеять газон в Мурманской области , а там очень холодно. Более того, там ещё и большое количество выбросов тяжелых металлов — как результат горной добычи. Это двойное негативное влияние на растения, очень тяжелые условия. А ведь газон — это необходимая часть любого ландшафта города, он должен быть в городе. После анализа мы меняем план добавляемых веществ в почву, чтобы газон лучше рос в жёстких климатических условиях.

Мы знаем, что в мире существует тенденция оценки той пользы, которую может дать определенный участок экосистемы. Возможно ли вообще посчитать, сколько пользы даёт определенная часть экосистемы и есть ли подобные практики в России ?

Возможно. Экосистемные сервисы устоялись во всём мире. Они определяют то количество пользы, которое даёт нам любая часть экосистемы. Например, у нас с вами растёт дерево. Мы знаем, сколько может стоить это дерево, если его купить в питомнике и посадить, но эта стоимость — просто стоимость посадочного материала. Мы не можем определить и сказать точно: «Сколько пользы даёт это дерево окружающей среде?». А оно даёт очень много, если это дерево стоит, например, возле нашего окна.

У нас в России таких практик нет. Раньше был термин «экологический ущерб». Его все считали, но дело в том, что экологический ущерб учитывает, сколько нужно сделать, чтобы улучшить экосистему, и то не в полном объёме. «Ущерб» не считает самого главного — упущенной выгоды. Поэтому сейчас в России ведутся такие исследования не только экологами, но и экономистами. Определив упущенную выгоду законодательно, мы облегчим работу адвокатам, все будут знать точную стоимость. Наша лаборатория занимается исследованиями в данной области, есть гранты по экосистемным сервисам.

Расскажите, как это работает, на примере обычного дерева в городе

Первая и главная функция дерева — выработка кислорода, но также деревья задерживают пыль. Получается, чем больше в городской среде широколиственных деревьев, тем меньше пыли мы вдыхаем, тем меньше пыли оседает в наших легких. Дерево дает нам рекреационную среду: мы можем сесть под деревом, любоваться им, это дерево приносит нам удовлетворение. Наши коллеги из Великобритании утверждают, что чем больше деревьев в зоне проживания людей, тем эффективнее профилактика сердечно-сосудистых заболеваний. Количество инфарктов и инсультов снижается, перепады давления больше не беспокоят людей, они меньше уходят на больничный. Одно дерево может приносить пользу несоизмеримо большую, чем стоимость посадочного материала. Более того, эту пользу научились считать. Например, если мы с вами живём в Лондоне и хотим срубить дерево, мы должны заплатить штраф. В расчет берется ущерб, нанесенный экосистеме и людям. Каждое дерево в Великобритании имеет «стоимость» — то количество пользы, которое оно приносит. Поэтому, когда люди в Британии идут в суд, они точно знают и те выгоды, которые они упустили, и сколько нужно ещё вложить для восстановления экосистемы.

Получается, почва — основа всего? Почему всё «считается» именно с помощью почвы?

Почва — это основа любой экосистемы. Дерево растёт в почве, и мы можем оценить его состояние. Когда нам нужно сделать экомониторинг квартала или на территории кампуса РУДН , то мы уже не можем считать по отдельно стоящему дереву. Для комплексной оценки мы берём почву как базу этой экосистемы.

В каком городе мира Вы хотели бы жить?

Я хотела бы жить только в Москве . Сейчас объясню почему. Мы оценивали почвы Нью-Йорка , Москвы , Парижа и Рима . Нашей небольшой исследовательской группе удалось выяснить, что меньше всего тяжелых металлов в почвах Москвы . В США содержание тяжелых металлов в почве превышает норму более, чем в 10 раз.

Низкое содержание тяжелых металлов объясняется тем, что экологические стандарты и нормативы не менялись у нас с 20 века. На тот момент только происходило зарождение транспорта — в городах не было такого огромного потока машин. Времена изменились, а нормы остались, причем самые жесткие в мире. Я считаю, что старые нормы необходимо пересмотреть, потому что они неактуальны.

Москва — прекрасное место для жизни. Конечно, климат у нас жёсткий, но несмотря на то, что в Нью-Йорке , Париже и Риме теплее, это не отражается на качестве нашей жизни. Сейчас у нас есть возможность перемещаться на транспорте, много зелёных зон, и их количество растет с каждым годом. Облик нашего города меняется с каждым днем.

Могли бы Вы отметить некоторые тренды, которые пока не учитываются в России ?

Во всем мире сейчас делается акцент на социологию города — это необходимо для грамотного планирования городского пространства. Любой объект должен отвечать определенным требованиям и приносить средства. Даже во время строительства жилого квартала необходимо учитывать, что будет требоваться тем, кто там будет проживать. Поэтому необходимо планировать всё с социологами, чтобы комфортно было всем.

Например, в Бруклинском колледже есть программа обучения «Городское планирование» — ею руководит социолог. И это правильно — прежде чем построить объект в городе, необходимо учесть три важных аспекта: как он будет вписываться в социальную сферу (для кого и для чего это построено), сможем ли мы содержать объект и как он будет выглядеть.

Если мы строим парк, то он разгружает городскую среду и инфраструктуру. Люди отдыхают и восстанавливают силы, а, следовательно, меньше болеют. Но если наш парк не пользуется популярностью среди жителей, это плохо, город постоянно терпит убытки. Очень важно понять, почему это происходит. Социологи могут дать ответ на подобные вопросы. Я считаю урбанистов и урбанистическую социологию очень важной для развития городской среды: сначала мы должны правильно планировать территорию, а только потом — строить объекты.

В нашем коллективе тоже есть кандидат наук по социологии, это очень важно.

Беседовали: Екатерина Бузыкина , Фарид Ширинов .

Источник