Czy dron zastąpi pszczoły w zapylaniu kwiatów?

Pszczoły jako zapylacze są trudne do pokonania. Nie przeszkodziło to jednak naukowcom w pracy nad zaawansowaną technologicznie alternatywą: dronami, które wydmuchują bańki mydlane, aby przetransportować pyłki do kwiatów.

To „naprawdę fajne” podejście, mówi Henry Williams, robotnik z University of Auckland, który nie brał udziału w tej pracy. Ale niektórzy biolodzy są sceptyczni, że drony kiedykolwiek będą skutecznym zamiennikiem pszczół.

Kilka grup opracowało urządzenia naśladujące zapylanie pszczół miodnych. W 2017 roku Eijiro Miyako, chemik materiałowy z Japońskiego Zaawansowanego Instytutu Nauki i Technologii, zaadaptował 4-centymetrowego zabawkowego drona do zapylania kwiatów. Wraz z kolegami przykleił włosie końskie do spodu drona i pokrył je żelem, aby były bardziej lepkie i bardziej elastyczne. Pomysł polegał na tym, że podobnie jak u pszczoły, włosy będą zbierać pyłek z jednego kwiatu i odkładać go na innym. Sterowany pilotem dron zapylał lilie, ale uszkodził kwiaty swoimi śmigłami.

Miyako wyobraził sobie, jak rozwiązać ten problem, puszczając bańki w parku ze swoim 3-letnim synem. Dziecko płakało, gdy Miyako zużył ostatni roztwór bąbelków. Aby uspokoić syna, Miyako kupił zabawkowy pistolet na bańki. Obserwując strumień bąbelków – i widząc, jak jeden z nich uderza w czoło syna – Miyako pomyślał, że może to być sposób na delikatne dostarczanie pyłku kwiatom.

On i jego kolega przetestowali różne środki powierzchniowo czynne – detergenty tworzące mydlany film tworzący bąbelki – i wybrali ten, który ma najmniejszy wpływ na kiełkowanie (zdolność ziaren pyłku do wzrostu probówek dostarczających plemniki do jajników). Następnie w testach laboratoryjnych bombardowali kwiaty gruszki pęcherzykami wypełnionymi pyłkami. Kiedy bąbelki pękły, pyłek wylądował na słupku, żeńskiej części rozrodczej, a ziarna wyrosły z łagiewek pyłkowych. Ale rurki były krótsze niż normalnie, jeśli więcej niż 10 bąbelków uderzyło w kwiatek, być może z powodu jakiegoś niekorzystnego wpływu roztworu mydła, mówi Miyako.

W sadzie gruszowym naukowcy użyli zabawkowego pistoletu do baniek mydlanych, aby wydmuchać wypełnione pyłkiem bąbelki na kwiatach trzech drzew. Po 16 dniach uzyskany owoc był tak samo dobry, jak kwiaty zapylane ręcznie, donoszą dziś w iScience . Rolnicy w tym sadzie i w innych częściach Japonii tradycyjnie zapylają grusze i jabłonie ręcznie za pomocą szczotki z piór. Miyako mówi, że to dlatego, że pszczoły nie zapylają w niskich temperaturach i ponieważ czasami uszkadzają kwiaty w sposób, który powoduje zniekształcenie owoców.

Jedną z zalet używania bąbelków zamiast szczotek z piór jest to, że bąbelki wymagają znacznie mniej pyłku. Naukowcy odkryli, że pędzel z piór nakłada około 1800 miligramów pyłku na każdy kwiat, podczas gdy bąbelki potrzebują tylko 0,06 miligrama. Oznacza to, że rolnicy musieliby zebrać znacznie mniej pyłku przed ręcznym zapyleniem kwiatów, jeśli dodają go do roztworu mydła.

Williams mówi, że te oszczędności mogą być ważne w niektórych sytuacjach. Mając na uwadze ekonomię, pomógł opracować zapylającego robota wielkości wózka golfowego. Może przejeżdżać przez sad kiwi z ruchomym wysięgnikiem, który identyfikuje poszczególne kwiaty kiwi i zapyla je za pomocą rozpylacza cieczy. „Pyłek był znacznym kosztem w okresie pylenia, a zminimalizowanie jego zużycia było główną motywacją do projektu” – mówi. Ponieważ robot precyzyjnie nakierował spray na kwiaty, zużywał mniej pyłku niż ręczne opryskiwacze lub dmuchawy. „Bańki mydlane mogą obiecać dalsze oszczędności”, mówi.

Miyako pracuje również z robotami, choć znacznie prostszymi. Jego zespół podłączył rozpylacz bąbelków do drona powietrznego i zaprogramował drona, aby latał po trasie wokół rzędu sztucznych kwiatów lilii. Po wypróbowaniu różnych prędkości i wysokości odkryli, że dron może uderzyć bąbelkami w 90% kwiatów.

Problem polegał na tym, że wiele bąbelków nie trafiało w swoje cele, marnując pyłki. Lepsze celowanie – na przykład posiadanie drona, który mógłby identyfikować kwiaty – może poprawić wyniki, mówi Miyako. Pracuje również nad przygotowaniem bezpiecznego dla środowiska roztworu baniek mydlanych, który szybciej ulegałby biodegradacji.

Yu Gu, robotnik z West Virginia University, jest jednak sceptyczny co do używania dronów do dostarczania baniek. „Wiatr z wirników utrudni precyzyjne wycelowanie bąbelków” – podkreśla. Mogłyby być wydajniej dostarczane z robota naziemnego, takiego jak jednostka na kołach z ramieniem manipulatora. Gu i koledzy mają właśnie tego rodzaju robota, pierwotnie zaprojektowanego do pobierania próbek podczas misji kosmicznych. Przetestowali to, zapylając maliny w szklarni. Do zbierania i rozprowadzania pyłku używa cienkiej szczotki, dzięki czemu nie trzeba już zbierać zapasów pyłku.

Simon Potts, agroekolog z University of Reading, obawia się, że takie wysiłki odwrócą uwagę od ochrony pszczół, których w wielu miejscach spada. Podejście bąbelkowe zwiększa ryzyko chemicznej ingerencji w zapylanie i zanieczyszczenie gleby, zauważa. „To kolejny element inteligentnej inżynierii opracowany w celu rozwiązania problemu, który można rozwiązać na wiele znacznie skuteczniejszych i bardziej zrównoważonych sposobów”.

Źródło: Erik Stokstad, doi: 10.1126 / science.abd3878 | Zdjęcie: EIJIRO MIYAKO

Tematy:
Subscribe
Powiadom o
guest
0 komentarzy
Inline Feedbacks
View all comments
0
Would love your thoughts, please comment.x
()
x