Cách tinh thể muối trên lá cây sa mạc Tamarix aphylla hút nước có thể giúp con người cải tiến công nghệ thu thập nước trong môi trường khô hạn.
Trên sa mạc khô cằn và nắng nóng, thực vật phát triển nhiều cách để khai thác và tích trữ nước ngọt từ môi trường, ví dụ vươn rễ xuống thật sâu và hút nước ngầm. Giờ đây, các nhà nghiên cứu phát hiện một cơ chế mới rất độc đáo: hấp thụ nước từ không khí nhờ các tinh thể muối trên lá, Smithsonian hôm 13/11 đưa tin. Nghiên cứu mới xuất bản trên tạp chí Proceedings of the National Academy of Sciences.
Cây Tamarix aphylla có thể sống trong môi trường mặn nhờ bài tiết nước mặn qua lá. (Ảnh: Marieh Al-Handawi/NYU Abu Dhabi).
Cây Tamarix aphylla thuộc họ Tamaricaceae (Tì liễu) là loài cây bài tiết muối trong nhóm cây chịu mặn, đã thích nghi để sống trong đất có độ mặn cao. Chúng là loài bản địa tại các sa mạc châu Phi và Trung Đông.
Loài cây này hút nước mặn qua rễ, lấy những gì chúng cần, sau đó bài tiết lượng nước mặn đậm đặc dư thừa qua các tuyến trên lá. "Các giọt nước không hề rơi xuống mà bám vào bề mặt", Pance Naumov, đồng tác giả nghiên cứu, nhà hóa học tại Đại học New York Abu Dhabi, giải thích. Nước tiêu biến dưới nắng nóng sa mạc, để lại những tinh thể muối trắng trên lá cây. Đến đêm, những tinh thể này bắt đầu phồng lên với nước.
Để kiểm tra chính xác lượng nước mà các tinh thể muối hấp thụ, nhóm nghiên cứu đặt một cành cây Tamarix aphylla mới cắt vào buồng mô phỏng môi trường sa mạc trong phòng thí nghiệm. Họ cân cành cây cứ sau 20 phút và nhận thấy, sau hai tiếng, nó thu được khoảng 15 milligram nước. Tiếp theo, họ rửa sạch cành cây để loại bỏ tinh thể muối rồi lặp lại thí nghiệm. Lần này, cây chỉ hút được 1,6 milligram nước.
"Kết quả này mang tính quyết định với chúng tôi, chứng tỏ muối là tác nhân chính giúp thu thập nước, không phải bề mặt cây", Marieh Al-Handawi, đồng tác giả nghiên cứu, nhà khoa học vật liệu tại Đại học New York Abu Dhabi, cho biết.
Nhóm nghiên cứu cũng tiến hành những thử nghiệm khác và nhận thấy, cây Tamarix aphylla có khả năng bám nước cao gần gấp đôi nhựa Teflon. Họ cũng phân tích thành phần của các tinh thể muối trên lá và phát hiện chúng gồm ít nhất 10 khoáng chất, bao gồm natri clorua, thạch cao và lithium sulfate. Sự kết hợp các khoáng chất này giúp hút ẩm từ không khí, kể cả khi độ ẩm tương đối thấp, khoảng 55%.
Có lẽ các tinh thể muối mang đến một phương pháp cho phép cây hút nước, theo Maheshi Dassanayake, nhà sinh học tại Đại học Bang Louisiana, nhưng bà không nghĩ rằng cây thực sự sử dụng lượng nước mà tinh thể muối hấp thụ. "Tôi chưa thấy căn cứ cơ học về cách loài cây này sử dụng năng lượng để lấy nước", bà nói.
Tuy nhiên, Naumov cho biết, việc hiểu cách thức hoạt động của cơ chế này có thể truyền cảm hứng cho những công nghệ thu nước từ không khí mới, giúp con người tạo ra các phương pháp thu thập thân thiện với môi trường hơn hoặc cải tiến các phương pháp làm mưa nhân tạo hiện nay.