Лазерные технологии обеспечивают прорыв в сельском хозяйстве

Ежегодно в странах ЕС около 50 млн цыплят мужского пола уничтожается ввиду нецелесообразности их выращивания. Этому массовому убийству могут положить конец современные лазерные технологии, позволяющие определить пол птицы еще на инкубационной стадии.

С 2017 года компания SELEGGT GmbH из Кельна в Германии поставляет яйца от кур, чей пол уже определен в яйце. Для этого после инкубации яиц в течение девяти дней лазером в скорлупе прожигается крошечное отверстие, из которого берется небольшая капля аллантоисной жидкости. Если в этой жидкости обнаруживают женские гормоны, яйцо возвращают в инкубатор еще на двенадцать дней. Благодаря такому определению пола вылупляются только куры, а мужские и неоплодотворенные яйца удаляются из процесса инкубации на ранней стадии и перерабатываются в корм для животных.

Недавно ученые Медицинской школы Технического университета Дрездена и Клиники птиц и рептилий Лейпцигского университета сообщили о прорыве. Они работают над процессом определения пола с помощью рамановской спектроскопии.

В прошлом лазер должен был прорезать в яйце примерно десятимиллиметровое отверстие, которое нужно было устранить после взятия анализа. Но теперь ученые также могут определять пол, не повреждая яичную скорлупу: после трех дней инкубации в яйце формируется система кровеносных сосудов, которая отражает свет и позволяет определить пол по спектру гемоглобина. По словам ученых, надежный результат можно получить за считанные секунды даже с недорогими спектрометрами.

Ученые Мюнхенского технического университета работают над чисто оптическим методом, который не требует вскрытия яйца и должен дать надежные результаты на гораздо более ранней стадии. Группа под руководством профессоров Бенджамина Шуссера и Акселя Хаазе анализирует яйца с помощью магнитно-резонансной томографии (МРТ) перед тем, как поместить их в инкубатор. На основе данных МРТ алгоритмы глубокого обучения распознают, оплодотворены ли яйцеклетки. Если нет, их можно отсортировать в качестве пищи. Определение пола с помощью МРТ также возможно, но, по мнению ученых, все еще нужны более совершенные алгоритмы оценки изображений, прежде чем процесс будет готов к выходу на рынок.

Ученые из Лазерного центра в Ганновере в настоящее время используют технологию, которая должна уменьшить огромное количество используемых растительных токсинов. Лазеры ослабят сорняки до такой степени, что они больше не будут конкурировать с сельскохозяйственными культурами.

В рамках этого проекта разрабатывается надежный модуль, предназначенный для сельскохозяйственных целей, который отличает сорняки от сельскохозяйственных культур, используя процесс визуализации и ослабляет их в центре роста с помощью коротких высокоэнергетических лазерных импульсов. В качестве сценария выхода на рынок ученые предполагают использование при выращивании высококачественных овощей, когда их лазеры будут нацеливаться только на сорняки непосредственно рядом с растениями.

Ученые предполагают, что для эффективной борьбы с сорняками без ядов в будущем лазерные системы, установленные на роботах или дронах, будут кружить по полям и уничтожать сорняки, которые они обнаруживают оптическими методами. Хотя это может звучать как научная фантастика, но такой метод имеет огромный потенциал повсеместного применения.