Apua, minä palan, huutaa puu. Puun viesti kiirii palokuntaan, ja uhkaava tilanne päättyy onnellisesti.
Tämä voi ensi vuosikymmenellä olla totta.



Tämä voi ensi vuosikymmenellä olla totta.

Julkaistu Tiede-lehdessä 5/2009

Aurinko porottaa kuivassa metsässä. Ainoatakaan ihmistä ei näy, mutta silti karikkeesta alkaa nousta savua. Joku on sammuttanut nuotion huolimattomasti ja lähtenyt tiehensä.

Pieni sensori puun kyljessä havaitsee, että nyt kuumenee liikaa. Viesti lähtee liikkeelle ja saavuttaa toisen sensorin. Hälytys hyppii puusta puuhun, menee sitten yleiseen tietoverkkoon ja saapuu lopulta hätäkeskukseen. Paloauto kiitää paikalle ja tukahduttaa tulen alkuunsa.

Ihmiset saisivat kyllä olla vähän huolellisempia, manailee palomies ja lähtee sammuttamaan seuraavaa pesäkettä.
Tällaiselta saattaa näyttää metsäpalojen sammutus 2010-luvulla, jos biokemisti Shuguang Zhangin ajatukset toteutuvat.


Sähköä maasta ja puusta

Palohälyttimien sijoittaminen maastoon on vanha idea, mutta tiheiden hälytysverkkojen rakentamista on rajoittanut tekniikan kalleus ja kömpelyys. Kun hälyttimien määrä kasvaa miljooniin, tarvitaan jotain hyvin halpaa ja helposti huollettavaa.

Tohtori Zhang ja hänen työtoverinsa Massachusettsin teknisen yliopiston MIT:n biolääketiteteellisen tekniikan keskuksesta ovat kehittäneet sensoria, joka kiinnitetään puuhun. Laite saa energiansa pienestä sähkövirrasta puun ja maan välillä. Sensori seuraa lämpötilaa ja kosteutta ja tekee tarvittaessa palohälytyksen.

Kauan on tiedetty, että kasveissa kulkee pieniä sähkövirtoja. MIT:n tutkijat halusivat selvittää, mikä virran aiheuttaa. Tutkijat kasvattivat limoviikunaa (Ficus benjamina) ruukussa, ja ruukun he sijoittivat Faradayn häkkiin, joka eliminoi ulkopuoliset häiriöt.


Virta riittää sensorille

Tarkoissa kokeissa sähkövirran syyksi paljastuivat puun ja maan happamuuserot. Kasvien aineenvaihdunta edellyttää, että solukon pH-arvo pysyy tietyllä tasolla. Limoviikunan puuaineksen eli ksyleemin pH-arvo on noin kuusi, eli puu on hieman hapanta. Mullan pH-arvoa tutkijat vaihtelivat kahden ja kahdentoista välillä. He havaitsivat, että puun ja maan välille syntyi jännite, joka oli 50-200 millivolttia riippuen pH-arvojen erosta.

Pohtiessaan ilmiön hyödyntämistä tutkijat totesivat, että näinkin pienestä jännite-erosta syntyvä virta riittää sensorille, joka tarkkailee kosteutta ja lämpötilaa.

Sähkövirta lataa hitaasti sensorin akkua. Kun puun ja maan pH-arvoissa vain on eroa, niin energiaa kertyy niin paljon, että sensori pystyy lähettämään viestin neljä kertaa päivässä sekä tietysti hälytystilanteessa. Paristoja ei tarvita.


Tagista voi syntyä hälytin

Puihin kiinnitettävää elektroniikkaa kehitetään Suomessakin, mutta tähtäimessä ei ole hälytin vaan teollisuuden raaka-ainevirran ohjaaminen.

Eurooppalaisessa Indisputable Key -hankkeessa Tampereen teknillisen yliopiston muovi- ja elastomeeritekniikan laboratorio on mukana kehittämässä puuhun kiinnitettävää radiotaajuustunnistetta, Woody Tagia. Tunnisteeseen talletetaan erilaisia tietoja, joita teollisuus tarvitsee valitakseen oikean puun oikeaan käyttökohteeseen.

Eikö tunnistin voi tarvittaessa toimia myös palohälyttimenä? Tutkijoiden mukaan voi, mutta tarvitaan paljon lisäkehitystä.


Elektrodit suoraan puuhun

Ensiksi tunnisteelle on saatava oma energialähde, sillä nyt tagi on passiivinen eli saa energiansa lukulaitteesta. Energialähteitä onkin ideoitu. Ruotsalaiset tutkijat ovat samassa eurooppalaishankkeessa keksineet pariston, joka hankkii sähköä puusta. Kosteaan puuhun kiinnitetään kupari- ja sinkkielektrodit. Puu toimii elektrolyyttinä, jolloin syntyy paristo.

Lisäksi tagit on vielä linkitettävä toisiinsa ja edelleen internetiin.

Suuri yllätys tällainen kehitys ei olisi. Tagien yleistyessä syntyy alusta, jolle voi rakentaa uusia sovelluksia, kuten hälytystoimintoja.

Mutta energiaa on ehkä mahdollista saada muualtakin kuin puusta.

- Kuka ties tageihin voidaan jatkossa liittää hälytyssysteemi, joka hyödyntää palon tuottamaa energiaa, heittää vanhempi tutkija Kari Kolppo Tampereen teknillisestä yliopistosta.

Silloinhan oikeastaan tulipalo kutsuisi itse palokunnan paikalle.


Kalevi Rantanen on diplomi-insinööri, tietokirjoittaja ja Tiede-lehden vakituinen avustaja.


Lentäjän silmä näkee


Suomessa tehokkain metsäpalon havaintoväline on lentokone.

Metsäpalovalvonnan veteraani Timo Heikkilä käynnisti 1960-luvulla Pohjois-Suomessa palovalvontalennot. Sen jälkeen hän Metsähallituksen palotarkastajana tutki ja kehitti metsäpalojen torjuntaa monen vuosikymmenen ajan. Nykyään hän seuraa metsäpaloasioita eläkeläisenä.

Heikkilä kertoo, että lentotoiminta paransi tilannetta kahdella tavalla. Ensinnäkin palo pystyttiin koneesta

paikantamaan hyvin. Aikaisemmin metsää oli tarkkailtu tähystystorneista, mutta tähystäjän oli mahdoton määritellä tarkkaa palopaikkaa.

Toiseksi laittomat kulotukset ja holtittomuus tulen käsittelyssä vähenivät, kun ihmisille selkisi, että lentokone voi ilmestyä pään päälle milloin tahansa.

Jo yli kolme vuosikymmentä Suomen metsät ovat kasvaneet palovalvontalentäjien tarkan silmän alla. Suomen Ilmailuliitto ja myöhemmin Suomen Lentopelastusseura ovat tehneet paljon työtä valvonnan kehittämisessä ja lentäjien kouluttamisessa.

Lentovalvontaa täydentää satelliittikuvaus. Satelliitit havaitsevat laajat palot mutta ovat ainakin toistaiseksi liian suurpiirteisiä noteeratakseen pienet palonalut.

Parasta on ehkäistä ennalta. Ainakin Suomessa valtaosa metsäpaloista johtuu huolimattomuudesta. Tulenkäsittelytavat eivät valitettavasti ole parantuneet samalla tavalla kuin tekniikka.

- Tulen käsittelyssä tilanne parani 1970-luvulla ja oli hyvä 1980-luvullakin, mutta sitten Suomessa on menty huonompaan suuntaan, Timo Heikkilä toteaa.


Iso-Arskalla käytössä robotti


Automaattilennokeista eli lentävistä roboteistakin on kokemusta palontorjunnassa. Viime kesänä Nasan kehittämä lentorobotti Ikhana kierteli Kalifornian yllä. Robotissa on automaattinen skanneri, joka muistuttaa digikameraa. Sen suodattimet erottavat spektristä näkyvän valon, infrapunan ja lämpösäteilyn aallonpituudet.

- Kiitän Nasaa tärkeästä palontorjuntatyövälineestä, joka auttaa maksimoimaan ponnistukset parhaillaan riehuvien yli 300 palon sammuttamiseksi, kehui osavaltion kuvernööri Arnold Schwarzenegger laitetta verkkolehti ScienceDailyssä.

Suomessa lentorobotin käyttöä palovalvonnassa ei ole vielä suunniteltu, vaikka lentorobottitietämystä meillä kyllä olisi omasta takaa (ks. Robotti lensi siviilitöihin, Tiede 2/2008, s. 14-15). Viranomaisten mielestä inhimillinen, lentäjien tekemä tähystys ja satelliittivalvonta riittävät toistaiseksi.

Kevään ihme pilkottaa pienissä sanoissa.

Talven jäljiltä väritön maisema herää eloon, kun iloista vihreää pilkistelee esiin joka puolelta.

Tätä kasvun ihmettä on aina odotettu hartaasti, ja monille ensimmäisille kevään merkeille on annettu oma erityinen nimityksensä, joka ei viittaa mihinkään tiettyyn kasvilajiin vaan nimenomaan siihen, että kysymys on uuden kasvun alusta.

Kasvin, lehden tai kukan aihetta merkitsevä silmu on johdos ikivanhaan perintösanastoon kuuluvasta silmä-sanasta. Myös kantasanaa silmä tai tämän johdosta silmikko on aiemmin käytetty silmun merkityksessä.

Norkko on ilmeisesti samaa juurta kuin karjalan vuotamista tai tippumista merkitsevä verbi ńorkkuo. Myös suomen valumista tarkoittava norua kuulunee samaan yhteyteen. Rennosti roikkuvat norkot näyttävät valuvan oksilta alas.

Lehtipuun norkkoa tai silmua merkitsevällä urpa-sanalla on laajalti vastineita itämerensuomalaisissa sukukielissä, eikä sille tunneta mitään uskottavaa lainaselitystä. Näin ollen sen täytyy katsoa kuuluvan vanhaan perintösanastoon.

Nykysuomalaisille tutumpi urpu on urpa-sanan johdos, ja samaa juurta on myös urpuja syövän linnun nimitys urpiainen.

Urpa-sanan tapaan myös vesa on kantasuomalaista perua, koskapa sana tunnetaan kaikissa lähisukukielissä.

Taimi-sanaa on joskus arveltu balttilaiseksi lainaksi, mutta todennäköisempää on, että se on kielen omista aineksista muodostettu johdos. Samaa juurta ovat myös taipua- ja taittaa-verbit.

Itu on johdos itää-verbistä, joka on ikivanha indoeurooppalainen laina. Oras puolestaan on johdos piikkiä tai piikkimäistä työkalua merkitsevästä indoiranilaisesta lainasanasta ora. Verso on myös selitetty hyvin vanhaksi indoiranilaiseksi lainaksi.

On mahdollista, että maanviljelytaitojen oppiminen indoeurooppalaisilta naapureilta on innoittanut lainaamaan myös viljakasvien alkuihin viittaavia sanoja.

Kevään kukkiva airut on leskenlehti. Vertauskuvallinen nimi johtuu siitä, että kasvi kukkii suojattomana ilman lehdistöä, joka nousee esiin vasta kukkimisen jälkeen. Vaatimattomasta ulkonäöstä huolimatta leskenlehden ilmestyminen on pantu visusti merkille, ja sille on kansankielessä kymmeniä eri nimityksiä. Yksi tunnetuimmista on yskäruoho, joka kertoo, että vanha kansa on valmistanut kasvista rohtoja etenkin hengitysteiden tauteihin.

Kaisa Häkkinen on suomen kielen emeritaprofessori Turun yliopistossa.

Julkaistu Tiede-lehdessä 5/2018

Tutustu sisältöön ja lue uusi lehti digilehdet.fi:ssä.

Tieteessä 5/2018

 

PÄÄKIRJOITUS

Päätön paremmuus järjestys 

Suosituissa lukiovertailuissa ei ole kovin paljon järkeä.

 

PÄÄUUTISET

Etevä laskee sormin

Menetelmä toimii paremmin kuin päässälasku.

Kuitu vaalii verensokeria

Runsaskuituinen dieetti korjasi diabeetikoiden glukoosiarvot.

Vapaus vie vakiouralle

Tasa-arvon maissa tytöt karttavat teknisiä ja tieteellisiä aloja.

Ihminen pihistelee unta

Muut kädelliset vetävät sikeitä jopa 15 tuntia vuorokaudessa.

 

ARTIKKELIT

Liiku viisaasti

Monen into lopahtaa vaativiin harjoitusohjelmiin.
Treeni maistuu, kun tuntee muutaman faktan.

Koira syntyi pohjoisessa

Ihminen ja susi tutustuivat jääkauden haaskalla.
Vanhin näyttö elämäntoveruudesta tulee Belgiasta.

Taivaallamme kulkevat sään jättiläiset

Keskileveyksien matalat ovat ilmojen titaaneja.
Ne selittävät, miksi Suomessa on niin epävakaista.

Aivot näkevät harhoja

Kalliotaiteen oudot kuvajaiset tuotti muuntunut
tietoisuus. Se syntyy meidänkin aivoissamme.

Metso kukkoilee koko kevään

Tiluksilla rehvastelu alkaa jo helmikuussa.
Sodaksi taistelu naaraista yltyy vapun tienoilla.

Rooma kaatui rahapulaan

Supervallan tuhoon on tarjottu satoja syitä.
Tapahtumat etenivät luultua raadollisemmin.

 

TIEDE VASTAA

Miksi ensimmäinen lettu epäonnistuu?

Miten gorilla saa lihakset kasvisruoalla?

Miksi pikaliima ei tartu tuubinsa sisäseiniin?

Kuinka kaukana on etäisin galaksi?

Onko hyönteisillä reviirejä?

Mistä juontuvat sanat minä ja itse?

 

KIRJAT

Rikos ei houkuta niin kuin ennen

Länsimaat löysivät uudelleen itsehillinnän.

 

KUVA-ARVOITUS

Siinähän on ihan selvästi...

Klassikkopalsta kutsuu lukijoita tulkitsemaan kuvia
lehden Facebook-sivustolle.

 

OMAT SANAT

Tässä on itua

Kevään ihme pilkottaa pienissä sanoissa.

 

Jos olet Sanoman jonkin aikakauslehden tilaaja, voit lukea uusimman numeron jutut Sanoman Digilehdet-palvelussa.

Ellet vielä ole ottanut tilaukseesi kuuluvaa digiominaisuutta käyttöön, tee se osoitteessa https://oma.sanoma.fi/aktivoi/digilehdet. Aktivoinnin jälkeen pääset kirjautumaan suoraan digilehdet.fi-palveluun.