ایجاد رویکردهای بین رشته ای برای کشاورزی و فرآیندهای بیولوژیکی اساسی

۲۰ مهر ۱۳۹۶ کافه

از بهینه سازی تولید مواد غذایی برای تغذیه یک جمعیت رو به رشد برای کشف رفتار و فرآیندهای بیولوژیکی بنگاه ها، مهندسی محیط زیست (CEE)، ماهیت میان رشته ای بخش را برای ایجاد دو پروژه نوآورانه و نوآورانه به کار می برند.

H.M. پروفسور King Bhumibol پروفسور دنیس مک لافلین، هیدرولوژیست و پروفسور سرجیجی Saavedra پروفسور میتسو، یک شبکه و جامعه شناس محیط زیست، به همراه هم کار می کنند تا تاثیر تخصیص منابع و محیط زیست جامعه را بر بهره وری و انعطاف پذیری محصولات بررسی کنند. علاوه بر این، هستادان هستاد طل کوهن و اتو X. Cordero در تلاش برای کشف رابطه بین فرایندهای فیزیکی و بیولوژیکی هستند که بر پایه چگونگی مصرف به همراهکتری های biopolymers هست.

این پروژه ها توسط صندوق بین المللی انضبه همراهطی CEE تأمین می شود، که اعضای هیئت علمی CEE از رشته های مختلفی برای درخوهست کمک مالی برای حمایت از ایجاد پروژه های تحقیقاتی درخوهست می کنند.

"از طریق صندوق های صندوق بین المللی انضبه همراهطی و رویدادهای اداری مانند CEE Knowledge Speed ​​Dating، اعضای هیات علمی را تشویق می کنم تا در مورد چگونگی هستفاده از تخصصشان در ارتبه همراهط به همراه یکی دیگر از اعضای هیات علمی در ناحیه متفاوتی از بخش برای ایجاد جدید و مارکوس بیگلر، رئیس CEE، مک آفی هستاد مهندسی و خالق این ابتکار عمل می کند. "هدف صندوق های صندوق بین المللی انکشافی این هست که به هیات علمی اجازه دهد تا بر این ایده ها عمل کنند و واقعیت ها را به وجود آورند. هر سال من منتظر دیدن برنامه های خلاقانه و تحقیقات و یافته های هیجان انگیز این همکاری ها هستم "

برای McLaughlin و Saavedra، پروژه تحقیقاتی جدید آنها به آنها اجازه می دهد مسیر جدیدی را برای نزدیک شدن به تقاضای روز افزون برای منابع زمین و آب که برای تغذیه جمعیت جهانی رو به رشد هست، بچرخانند. به همراه ترکیب نظریه های زیست شناختی اثبه همراهت شده Saavedra به همراه تجربه مک لوهلین در زمینه بهینه سازی منابع، این جفت ها به جهت تنوع زیست محیطی و تولید مواد غذایی دست به گرمی می زنند.

"مک لافلین می گوید:" سوالاتی که مربوط به این پروژه هستند مسائل مربوط به هستفاده از زمین در مناطقی به همراه تنوع زیستی به همراهلا هست که اکوسیستم های شکننده هستند اما جذاب هستند، حداقل به صورت سطحی، برای توسعه کشاورزی. " "ما این جمعیت رو به رشد جهانی را افزایش داده ایم که فشار تقاضای مواد غذایی را افزایش می دهد، بنابراین تقاضا برای غذای بیشتری وجود دارد، اما مشخص نیست که در آن رشد می شود، به جز مناطقی که اکوسیستم محلی ممکن هست به شدت تغییر کند"

تحقیقات قبلی در مورد تولید مواد غذایی عوامل مانند آب و هوا، آب و خاک را در بر داشت. McLaughlin و Saavedra افزودن عوامل تنوع زیست محیطی و چشم انداز، از جمله رقابت منابع بین گیاهان و تحمل اکوسیستم به تنش های محیطی، به این لیست ملاحظات. این پروژه ها از طریق پروژه های تازه راه اندازی شده خود، تلاش می کنند تا اثرات تنوع گیاهان و مقیاس طرح را بر بهره وری و انعطاف پذیری محصول شناسایی کنند. به همراه هستفاده از این اطلاعات، آنها قصد ایجاد یک مدل برای تخصیص منابع زمین و آب را در محیط هایی دارند که در آن عوامل زیست محیطی مانند تنوع زیستی و هسترس زیست محیطی وجود دارد.

"ما تلاش می کنیم تحقیقات خود را به یک مدل بهینه سازی زیست محیطی که تولید را بهینه سازی می کند، ترکیب کنیم، اما در عین حال، پیامدهای اکولوژیکی این رشد را نیز در نظر می گیریم. این دو چیز را نمی توان جدا کرد، اما تا کنون آنها به طور جداگانه مورد توجه قرار گرفته اند. »Saavedra توضیح داد.

پروژه ای که در یک پروژه پایان نامه یکی از دانشجویان تحصیلات تکمیلی مک لافلن ایجاد شده هست از مطالعه هاوایی ها هستفاده می کند. اعضای هیئت علمی و دانش پژوهان CEE در حوزه برنامه های تحقیقاتی محیط زیستی تحقیقاتی (TREX) پروژه های تحقیقاتی مختلف در هاوایی، از جمله سنجش کیفیت هوا و سلامت گیاهان در مزارع را دنبه همراهل می کنند. پروژه McLaughlin و Saavedra ارائه می دهد موضوع به همراهلقوه تحقیق برای دانشجویان TREX در سال های آینده

این پروژه همچنین به عنوان مطالعات موردی برای دوره Saavedra در ۹۹۹ (مدل تنوع جوامع) و دوره مک لافلین ۱،۷۴ (زمین، آب، غذا و آب و هوا) مفید خواهد بود.

پروژه دیگری که توسط صندوق CEE این سال تأمین شده هست، توسط کوهن رهبر می شود، که متخصص مکانیک های غیرخطی و ناپایداری مواد هست و Cordero، یک میکروبیولوژیست هست که به بررسی زیست محیطی میکرو مقیاس می پردازد.

به همراه ترکیب نیروها، این جفت ها پروژه ای را آغاز می کنند تا درک کنند که چگونه به همراهکتری ها کالینیست ها را تجزیه و تجزیه می کنند، فرایندی که برای چرخه کربن جهانی مهم هست.

مواد مانند الیاف گیاهی تنها می توانند توسط میکروارگانیسم ها تجزیه شوند که آنزیم های خارج سلولی را قادر به حل کردن شبکه های پیچیده بیو پلیمر می کنند. این فروپاشی پلیمرها مقدار قابل توجهی از کربن را به محیط زیست می رساند که در داخل مواد بیولوژیکی جدا شده هست.

این تجزیه قطعاتی از الیاف گیاهی که در خاک ها، اقیانوس ها و یا حیوانات رخ می دهد، چرخه کربن سیاره را در خود جابجا می کند. به همراه این حال، این فرآیند بستگی به تاثیر متقابل بین ناپایداری های مکانیکی که در به همراهفت گیاه ظاهر می شود و محیط زیست میکروب هایی که روی سطح مواد رشد می کنند، بستگی دارد. چنین ارتبه همراهطی بین فیزیک و محیط زیست تاکنون مورد مطالعه قرار نگرفته هست و مشخص نیست که سرعت تخریب بستگی به این رابطه دارد. برای رفع این مسئله، کوهن و کوردرو تلاش می کنند تا مدل های ریاضی و آزمایشات را به همراه هم ترکیب کنند و رویکرد چند رشته ای را برای حل این سوال ایجاد کنند.

برای به طور کامل درک نحوه تجزیه به همراهکتریهای biopolymers، آزمایشگاه Cordero ایجاد یک اکوسیستم مدل مدل میکرو مقیاس برای درک اینکه چگونه به همراهکتری های فردی یک هیدروژل کنترل شده را تجزیه می کنند، نشان دهنده ی biopolymer هست. درک یک ذره تنها بینش اصول اساسی را که عملکرد جهانی اکوسیستم های میکروبی را کنترل می کند، ارائه می دهد.

"برای ما روشن بود که مشکلات زیست محیطی و زیست محیطی وجود دارد که به طور مستقیم به همراه فیزیک ارتبه همراهط داشتند. بعضی از این فیزیک ها ما می توانیم در آزمایشگاه خود مراقبت کنیم، اما هنگامی که شروع به فیزیک مواد می شود و دلیل آن شکستن و نیروهای در حال به همراهزی هست، پیچیده تر می شود. و این چیزی بود که طل در زمینه های مختلف کار می کرد. "

بنابراین، آزمایشگاه کوهن یک مدل نظری را برای توصیف مکانیک رشد و تکثیر سطح پلیمر مانند آنهایی که در محیط کنترل شده Cordero هستند، ایجاد می کند. سپس مدل های نظری سیستم به سیستم مدل توسعه داده شده توسط آزمایشگاه Cordero برای به دست آوردن درک کامل از روند از هر دو چشم انداز بیولوژیکی و مکانیکی اعمال می شود.

به طور همزمان، آزمایشگاه کوهن، یک مدل نظری را برای توصیف مکانیک رشد و تکثیر سطوح پلیمر، مانند مواردی که در محیط کنترل شده Cordero دیده می شود، ایجاد می کند. سپس مدل های نظری سیستم به سیستم مدل توسعه داده شده توسط آزمایشگاه Cordero برای به دست آوردن درک کامل از روند از هر دو چشم انداز بیولوژیکی و مکانیکی اعمال می شود.

به همراه هم، دو آزمایشگاه برنامه ریزی برای توسعه یک مدل ریاضی یکپارچه رویکرد مکانیکی به همراه مشاهدات بیولوژیکی

"من فکر می کنم فوق العاده هیجان انگیز خواهد بود اگر ما چیزی هست که نشان می دهد یک تعامل بی قید و شرط بین فیزیک و زیست شناسی تعیین اینکه چقدر سریع این چیزها می تواند شکستن،" کوردرو گفت. به همراه درک پایه ای از این که چگونه فرآیند تخریب به همراه هستفاده از اکوسیستم مدل و نظریه های کوهن کار می کند، Cordero اشاره می کند که این مدل به طور به همراهلقوه می تواند برای موجودات پیچیده تر مورد هستفاده قرار گیرد.

"برای من، که عمدتا یک نظریه پرداز هست، هر زمان این فرصت را برای کار به همراه افرادی که روی ایده هایی کار می کنند که بسیار متفاوت از انواع مشکلی هست که در آن کار می کردم، انجام می دهم، اما می توانم ابزارهای مشابهی را اعمال کنم این فرصت فوق العاده هیجان انگیز هست، "کوهن گفت.

این پروژه منجر به گفتگو بین دانشجویان تحصیلات تکمیلی از آزمایشگاه کوهن و آزمایشگاه Cordero در رویداد آشنایی سالانه تحقیقاتی CEE و دانش آموزان خواهد شد جدایی ناپذیر از اجزای نظری و تجربی پروژه تحقیقاتی

"من فکر می کنم [the collaboration is] یک فرصت عالی برای دانش آموزان هست به این معنی که آنها به همراه یک جامعه متفاوت و یک نوع تفکر متفاوت هست. کوهن گفت: "ما تمایل داریم که این رشته هایی را که در مورد مسائل به روش های بسیار متفاوتی فکر می کنند، اما برای گفتگو و نوع متقابل گرده افشانی بسیار سودمند هست"

در حال حاضر در سال چهارم، صندوق بین المللی نظارت بر دیپلماسی یک دانشجوی فارغ التحصیل از هر یک از پروژه های انتخاب شده را برای یک سال پشتیبه همراهنی می کند. دانش آموزان از اعضای هیئت علمی برای دریافت بودجه انتخاب شده و پس از آن توسط هر دو اعضای هیات علمی هدایت می شوند. این سبک منحصر به فرد از پروژه همچنین به دانشجویان فارغ التحصیل اجازه می دهد درک گسترده ای از پروژه در دست بگیرند. پروژه های منتخب نیز نشان دهنده پتانسیل یک همکاری بلندمدت فراتر از یک سال از بودجه گروه هست.

اعضای هیئت علمی CEE اغلب برای ایجاد راه حل های جامع و جامع برای موضوعات مختلف و حل مشکلات عمده همکاری می کنند. محققان CEE همچنین به همراه سایر ادارات، آزمایشگاه ها و مراکز در MIT و دیگر نهادها، از جمله دانشگاه ها، سازمان های دولتی و متخصصین صنعت، همکاری می کنند تا تاثیر به همراهلقوه کارشان و هستفاده از کار خود را در زمینه های دیگر افزایش دهند.

"برای انجام تحقیقات خوب، شما به همراهید به همراه متخصصین در این زمینه همکاری کنید. این روزها، علم تنها توسط یک فرد انجام نمی شود، آن دو یا چند نفر درگیر هستند، بنابراین قطعا این بسیار کمک می کند. "Saavedra گفت. "چیزهای زیادی وجود دارد که شما نمی بینید، زیرا شما خودتان به همراه تخصص خود محاصره شده اید، زمانی که شما شروع به توضیح چیزهایی برای افرادی که لزوما کارشناس نیستند یا جهان را به شیوه ای متفاوت مشاهده می کنید، بسیار جالب و مفید هست نه تنها برای پروژه، بلکه برای کار شما. »

دانلود آهنگ مسعود صادقلو ما به هم میایم