Včela. Trubec. Užitečný hmyz. Chov, údržba. Fotografie.

Snad poslední položkou na seznamu věcí, které by mohly drony navždy změnit, nebude doručování zboží nebo poskytování internetového pokrytí, ale velmi cenná služba. opylování. Japonští vědci zkoumají možnost použití miniaturních dronů pokrytých lepkavými chloupky, které by se mohly chovat jako robotické včely a bojovat proti klesající míře přirozeného opylení.

V japonském časopise Kem se objevil článek, ve kterém skupina vědců demonstrovala schopnosti svého dronu na příkladu rozevřeného květu lilie bambusové (Lilium japonicum). S trochou cviku bylo zařízení schopno třikrát shromáždit 41 % dostupného pylu a úspěšně opylit 53 ze 100 květin. Dron využívá chomáč chloupků napuštěný netoxickým iontovým tekutým gelem, který využívá statickou elektřinu a lepivost k zachycení pylu. Přestože byly drony ve studii ovládány ručně, vědci tvrdí, že přidáním umělé inteligence a GPS by se dron mohl naučit ovládat a opylovat rostliny sám.

Ale abyste byli dobrým opylovačem, chce to trochu víc než jen lepivé vlasy. Odborníci, kteří studují opylující hmyz, tvrdí, že tito trubci stále příliš zaostávají za rozmanitostí přirozených opylovačů, včetně včel, motýlů a větších zvířat. Je však vždy příjemné vidět, jak se věda učí od přírody. Tyto studie nám také pomáhají ocenit zázraky, které nám příroda ukazuje.

Opylení je komplexní úkol, který není radno podceňovat. Zahrnuje hledání květin a rozhodování o jejich vhodnosti a případném opětovném opylení. Opylovač pak musí květ úspěšně zpracovat, sesbírat pyl a přenést jej na jinou rostlinu, přičemž celou dobu komunikuje s týmem a optimalizuje jeho cestu mezi květy. Ve všech těchto úkolech jsou naši stávající opylovači bezkonkurenční a jejich dovednosti byly zdokonalovány miliony let evoluce. V některých případech máme vhodné simulační technologie; někteří ne.

Tři hlavní faktory, díky kterým jsou opylující hmyz jako včely dobrý v tom, co dělají, jsou, že se mohou samostatně rozhodovat, učit se a pracovat jako tým. Každá včela se může rozhodnout, které květiny jí vyhovují, řídit distribuci energie a udržovat se bez zatuchlého pylu.

Moderní drony již mohou dosáhnout této úrovně individuálního ovládání. Protože mají technologii ke sledování obličejů, mohou sledovat květiny. Mohli by také vykreslit trasy na základě GPS a vrátit se na základnu, aby se dobili nebo když je úroveň baterie nízká. V konečném důsledku mohou mít výhodu oproti přirozeným opylovačům, protože opylení bude jejich jediným úkolem. Včely si naopak musí samy najít potravu pro sebe a své potomky a opylení přichází jako vedlejší produkt.

Oblasti, kde se drony potřebují zlepšit, jsou trénink a týmová práce. Květiny také nejsou vždy otevřené a jednoduché jako bambusová lilie a některé z našich komerčně opylovaných potravinových zdrojů mají složité květy (jako fazole) nebo vyžadují opakované návštěvy (jako květy jahod), aby produkovaly dobré ovoce.

K řešení těchto problémů se včely učí a specializují se na určité květiny, aby je zpracovaly rychle a efektivně. Jsou také velmi pracovití a výborní plánovači tras. Aby to bylo možné replikovat, drony by potřebovaly významné programování a buď změnily chování nebo tvar v závislosti na květině, nebo by mnoho různých dronů vykonávalo různé práce.

Mít více dronů vyžaduje spolupráci a decentralizované řízení, zatímco jednotlivé drony se mohou rozhodovat na základě informací od svých kolegů a řady jednoduchých pravidel. Čmeláci mohou určit, zda květina již byla navštívena, podle vůně předchozího návštěvníka. Adaptace, jako jsou tyto, činí z opylení extrémně účinný proces. Podobné dovednosti bude nutné rozvíjet v týmu opylujících dronů, aby mohli fungovat i jako efektivní opylovači.

Možná se nám takové drony budou hodit v prostředí, které není vhodné pro přirozené opylovače, například v laboratoři, kde se kříží různé druhy rostlin. Nebo někde pod kopulí Marsu, kde by roj včel nebyl nejbezpečnějším řešením. Pojďme se podívat, co dalšího si může robotika od hmyzu a rostlin vypůjčit a co může zlepšit.

—> +7 926 604 54 63 adresa

Včely vymírají. Lidská ekonomická aktivita primárně ohrožuje existenci divokých včel, ale ne vše jde hladce s těmi plemeny, která lidé chovají. V některých oblastech došlo k masivnímu úhynu včel na včelnicích, zimu nemusí přežít až třetina všech včelích rodin. Včely ale vždy umíraly v zimě, ale nyní jsou úly v létě často prázdné. Důvody jsou obecně známé – jedy, nemoci, paraziti, nedostatek potravy. Diskutuje se ale o tom, který z důvodů je nejvýznamnější. Například společnost Monsanto Corporation, která vyrábí zejména chemické přípravky na ochranu rostlin, se domnívá, že hlavní příčinou úhynu včelstev je snížení potravní nabídky včel a hlavně roztoče varroa; a zabývají se vytvářením prostředků, jak čelit této pohromě. Vědci, neomezení firemními závazky, studují negativní účinky různých chemických sloučenin na hmyz a připomínají u nás známý fenomén „mizení“ švábů, který entomologové vysvětlují současným působením několika insekticidů na populaci. .

Jedna ze studií byla publikována v dubnu v časopise Příroda. Bylo prokázáno, že pesticidy se do včelího chleba dostanou i tehdy, když včely opylují zahrady, které nebyly ošetřeny chemikáliemi. Předpokládá se, že látky toxické pro včely se hromadí v půdě a pronikají do pylu divokých i kulturních rostlin.

Je možné, že v budoucnu kombinace negativních faktorů katastrofálně sníží počet včel divokých i domácích. Svět bez včel není jen nedostatek přírodního medu na prodej. Problémy ohrožují celý potravinářský průmysl, protože včely jsou vynikajícími opylovači (a v některých zemích jsou to právě opylovací služby, které přinášejí včelařům hlavní příjem).

Dokáže lidstvo přežít bez včel? Panuje názor, že po smrti poslední včely lidé nevydrží ani pět let. Logika je jednoduchá a srozumitelná, což potvrzuje i autoritativní názor samotného Alberta Einsteina: „Pokud na Zemi zmizí včely, za čtyři roky zmizí i lidé. Nebudou žádné včely, nebude opylení, nebudou rostliny, nebudou zvířata, nebudou lidé.“

To samozřejmě velký fyzik neřekl. Entomologie, biologie a ekologie byly mimo okruh jeho zájmů. Tato věta se objevila v tisku v roce 1994, kdy evropští včelaři bojovali za omezení dovozu medu z rozvojových zemí, a mnohokrát se opakovala v roce 2006, kdy byla ve Spojených státech zaznamenána rekordní úmrtnost včel.

Včely v Rusku

U nás globální mor včel včelaře neděsí. Lidé, kteří se profesionálně zabývají chovem včel a obchodováním s medem, věří, že pokud se včelíny vyprázdní, je to kvůli chybám v chovu hmyzu.

Včely jsou podle předsedkyně Včelařského svazu Olgy Kuzminichny Chupakhiny hmyzem, jehož počet lze během sezony třikrát až čtyřikrát obnovit.

„Stává se, že přes zimu uhyne až 40 % včel, ale pokud včelař vidí, že poptávka po medu bude v letošní sezóně vysoká, jednoduše zvětší úl na úkor včelích balíčků.“

V Rusku se včely chovají pro med. Praxe pronajímání včel na opylení u nás na rozdíl od jiných zemí není běžná – příjem včelařů závisí pouze na prodeji medu.

Podle Olgy Kuzminichny Chupakhinové jsme „od sovětských časů měli paradoxní situaci: včelaři platí zemědělcům, aby jim umožnili umístit úly na jejich půdu“.

Levné včely a nedostatek silné poptávky po opylovacích službách umožňují některým zvláště chamtivým včelařům koupit si na jaře balíček včel a na podzim včelám vezmou všechen med, ve skutečnosti je zabijí a nenechají žádnou šanci. aby včelstvo přežilo zimu.

V budoucnu se situace může změnit – pokud se zemědělství rozvine, problémy, kterým čelí obyvatelé jiných zemí, přijdou k nám. A pak se musíte zamyslet nad otázkou:

Kdo, když ne včely, bude opylovat naše plodiny?

My sami

Na Zemi jsou místa, kde už ke katastrofě došlo, a nejsou tam žádné včely. Řeč je o čínské provincii Sichuan. Včely samozřejmě nevyhynuly v celé provincii, která se rozkládá na ploše 491 146 km². V provincii S‘-čchuan je více než 1 milion včelstev, tato oblast produkuje spoustu včelích produktů – nejen med, ale i mateří kašičku, pyl, vosk a propolis.

Intenzivní zemědělství s použitím chemikálií na ochranu rostlin prakticky vyhubilo užitečný hmyz v hornaté oblasti Maoxian. Jabloně zde opylují nikoli včely, ale lidé. Včelaři sem s převozem mobilních včelínů nijak nespěchají. Farmáři jsou ochotni platit za opylení peníze, ale v oblasti neexistuje jednotný harmonogram používání chemikálií a riziko ztráty úlu je příliš vysoké.

Potřeba ručního opylení však nepochází pouze od malého počtu včel. Přirozené opylení je proces, jehož úspěch závisí na mnoha faktorech. Jabloň kvete jen pět dní, a pokud je v těchto dnech „nelétavé“ počasí – vítr, déšť, včely neopustí úly a nebudou nic opylovat. A majitelé zahrad potřebují předvídatelnou a stabilní sklizeň.

Technologie opylování používaná v okrese Maoxian je jednoduchá, ale náročná na práci. Pyl je sbírán ručně a nanášen na květy ovocných stromů pomocí primitivních přístrojů – štětců z peří. Dlouholeté zkušenosti v takové práci ukazují, že člověk je schopen zpracovat 5-10 stromů za den. Malé farmy si s prací poradí samy, ty větší si musí najímat sezónní pracovníky.

Vrchol aktivního ručního opylení nastal koncem 1990. let a začátkem 2000. století. Tehdy dostával sezónní dělník za opylení asi 2 dolary. Odliv venkovského obyvatelstva do měst a nedostatek pracovních sil vedly k tomu, že v roce 2011 již dělníci dostávali 12–16 dolarů denně. Produkce klesá – k tomu kromě rostoucích nákladů na opylování přispívá i situace na trhu, místní producenti nemohou obstát v konkurenci velkých producentů jablek z jiných regionů a přesouvají se na šlechtění jiných plodů, hlavně těch, které jsou schopné svépomoci; opylení.

Existují i ​​technologicky vyspělejší způsoby opylení bez účasti hmyzu. Ruční práce při opylení je u nich stále přítomna, ale pouze ve fázi sběru pylu. Neotevřené pupeny jsou ručně sbírány ze stromů opylujících odrůd, jsou přeneseny do místnosti s teplotou 25-28 stupňů Celsia a jsou instalovány infračervené lampy. Pyl vypadává z pupenů přirozeně, sbírá se, smíchá se s vodou, cukrem a boraxem a v době květu se stříká na stromy. Tato metoda (docent katedry zahradnictví, výběru a ochrany rostlin Státní agrární univerzity Dálného východu Alexander Viktorovič Zaritsky o ní píše na svém webu) se také používá v Číně a umožňuje získat velmi vysoké výnosy jablek za jakýchkoli povětrnostních podmínek. v období květu.

Takže my sami můžeme opylovat naše jabloně. Když jsou jablka drahá a lidská práce levná.

Čmeláci

– rod blanokřídlého hmyzu z čeledi pravých včel (Apidae), v mnoha ohledech blízké včelám medonosným. Vlastnosti tohoto rodu z něj činí velmi dobrého opylovače skleníkových rostlin. Takže ve vertikálních farmách budoucnosti budou s největší pravděpodobností bzučet čmeláci.

Čmeláci jsou lepší než včely v opylování mnoha důležitých plodin (zejména slunečnice). Jsou rychlejší než včely, odolnější vůči stresu, snesou relativně nízké teploty a létají za soumraku. Čmeláci nejsou agresivní a personálu skleníku nedělají problémy.

Čmeláci nemají stereotyp chování charakteristický pro včely medonosné – tzv. „včelí tanec“. Včela dělnice, která se vrátila do úlu s bohatou kořistí, komunikuje pomocí složitých pohybů těla, připomínajících tanec, o místě, kde rostou rostliny bohaté na nektar. Čmeláci to nedělají, používají blízké rostliny, aniž by byli rozptylováni hledáním bohatších zdrojů nektaru a pylu.

Tato okolnost se hodí při využití čmeláků k opylování zeleninových plodin ve sklenících, které je potřeba pravidelně větrat. Čmeláci neodlétají za lepším životem. Teprve po dokončení životního cyklu čmeláků odchovaných v zajetí oplodněné mladé královny odlétají a v následujícím roce dávají vzniknout novým čmeláčím koloniím, které udržují přirozenou populaci tohoto užitečného hmyzu.

Čmeláky k opylení chovají už docela velké firmy. Zejména sídlí v Izraeli BioBee biologické systémy. Chov jednoho z místních plemen čmeláků (Bombus terrestris) společnost zahájila svou činnost na počátku 1990. let a v současné době má mnoho klientů nejen v Izraeli, ale také ve 32 zemích včetně Ruska. Produkty společnosti jsou čmeláčí rodiny několika desítek pracujících jedinců a stejného počtu vajíček, larev a kukel. Firma čmeláky nejen prodává, ale svým zákazníkům poskytuje i nezbytnou technickou podporu při používání svých produktů. Na webových stránkách společnosti jsou informace o opylování čmeláky v ruštině).

V propagačních materiálech BioBee výhody čmeláků oproti včelám jsou zaznamenány. Kromě výše zmíněných má silný vibrační účinek na opylované květy. Čmeláci mají jedinečnou schopnost „bzučet opylovat“ – když čmelák zabzučí uvnitř květiny, tyčinky se zatřesou a zvláště štědře posypou hmyz pylem. To je užitečné zejména při opylování rajčat.

Čmeláci tedy mohou nahradit včely. A v některých případech je již nahrazují.

Jiné včely

Problémy se včelami medonosnými částečně pramení z toho, že druh je uměle zavlečen do ekologických systémů, na které není dobře adaptován. Možná bychom měli věnovat pozornost jiným druhům včel? Zvláště pokud jsou potřebné pro opylení – v tomto případě můžete věnovat pozornost včelám, které vedou osamělý způsob života.

Například slaniska žijící v Severní Americe Nomia melanderi. Tato včela je nejznámějším opylovačem vojtěšky. Loni entomolog Agricultural Research Service (ARS) Jim Cane studoval praxi některých amerických farmářů, kteří lákají včely na svá vojtěšková pole tím, že jim vytvářejí „chráněné“ oblasti, kde mohou hnízdit.

Na Nomia melanderi cítil se dobře, byly vyžadovány zcela specifické podmínky – země určité vlhkosti se slaným povrchem. Ale snahy o zachování hnízdišť se vyplácejí. Podle Jima Caina „včely slané hnízdící na 1 akru (0,4 hektaru) půdy mohou snadno opylit 100 nebo více akrů (asi 40 hektarů) vojtěšky, což přináší sklizeň asi 100 000 liber (45 tun) semen.“ Výzkumník doufá, že jeho práce pomůže farmářům udržet populace slaných bažin na správné úrovni.

Na webu byl zveřejněn článek o studii Phys.org 18 dubna 2017 město

Austrálie chápe, že na jeden nebo dva druhy se nelze spolehnout z hlediska potravinové bezpečnosti. Tam pokračují práce na studiu místních včel – kde létají, co jedí. Na kontinentu je mnoho různých včel – asi 1600 druhů. Dříve bylo pro získání údajů o výživě nutné v terénu sledovat, na které květiny hmyz přistál, a také analyzovat pyl odebraný z zachycených vzorků studovaného druhu. Vznik nových technologií posunul práci na novou úroveň.

Doktorandka University of the Sunshine Coast Rachele Wilson provádí genetickou analýzu pylu odebraného od 64 druhů společenských včel a 224 druhů samotářských včel.

Podle Wilsona její práce pomůže překonat závislost na včelách při opylování plodin. Farmáři získají informace, jak podpořit existenci zdejších samotářských včel, které si, jak ukazuje praxe amerických farmářů, poradí s opylením lépe než druhy dovezené z Evropy.

Problém opylování rostlin lze vyřešit tím nejfantastičtějším způsobem. Roboti a droni mohou opylovat.

Roboti

Inženýři ze Spojených států a Japonska hlásí skromné, ale úspěchy při vytváření robotické včely.

Tým inženýrů Harvardské univerzity začal před více než šestnácti lety vyvíjet ultralehké autonomní letadlo. Profesor Sawyer Fuller, absolvent Harvardu, pokračuje v práci na robotických včelách na Washingtonské univerzitě. Říká:

„Byly nám přiděleny peníze na vývoj robotické včely. V mnoha zemích po celém světě byly v posledních letech zaznamenány záhadné hromadné úhyny včel, ale tento hmyz hraje mimořádně důležitou roli při opylování plodin. Snad tuto funkci časem převezmou létající miniroboti.“

Je zřejmé, že se to v dohledné době nestane, pokud vůbec někdy. Prototyp vyrobený na Harvardu a představený veřejnosti v roce 2013 byl konstrukčně velmi jednoduchý. Ve skutečnosti jde o rám s křidélky, který díky piezo materiálu může dělat malé pohyby. Dráty jsou přímo připojeny k tomuto materiálu – elektrické energii. Jedná se však o extrémně miniaturní a lehké letadlo a jeho let připomíná let hmyzu.

Další úspěch ve vývoji projektu RoboBee sdílel tým výzkumníků v roce 2016. Nyní se může včelí robot přichytit na různé povrchy pomocí statické elektřiny. Ale neumí nic opylovat, není vycvičená.

Projekt japonských vědců nevypadá tak působivě, jde o dron, který je našim očím docela známý a nijak zvlášť miniaturní. Dokáže ale opylovat rostliny.

To bylo možné poté, co byl spodní povrch dronu potažen koňskými žíněmi a gelem. Přítomnost lepkavého povlaku umožňuje dronu letícímu nad kvetoucí rostlinou sbírat pyl z jedné květiny a přenášet jej do druhé. Podobně funguje i včelí srst – viz „Jak včely sbírají pyl a čistí se od něj“.

Autoři vynálezu jsou plni optimismu.

„Dron přibližuje tvorbu umělých opylovačů, vynález pomůže vyrovnat se s poklesem populace včel,“ říká chemik z Národního institutu pokročilé průmyslové vědy a technologie v Tokiu (japonský. 産業技術総合研究所, Angličtina. Národní institut pokročilé průmyslové vědy a technologie Výzkumný ústav nanomateriálů) Eijiro Miyako.

Je zajímavé, že gel, kterým je opylovač potažen, byl výsledkem neúspěšného experimentu. V roce 2007 Miyako pracovala na vytváření vodivých kapalin. Jeden z neúspěšných pokusů vyústil v lepivý gel. Gel byl několik let skladován v uzavřené nádobě a během této doby se nijak nezměnil, což bylo zaznamenáno při čištění v laboratoři.

Vědoma si poklesu včelí populace a výskytu robotického hmyzu, začala Miyako provádět experimenty s mouchami a mravenci, aby zjistila, zda gel dokáže sbírat pyl.

„Projekt vznikl náhodou,“ říká Miyako. „Překvapilo nás, že po osmi letech gel neztratil své vlastnosti a hlavně lepivost. Běžné gely jsou založeny na vodě, takže doba jejich použití je omezená a pro náš vývoj jsme se rozhodli použít dříve získaný materiál.“

„Jsme přesvědčeni, že robotičtí opylovači, využívající umělou inteligenci a GPS navigaci, se naučí budovat cesty pro opylování,“ pokračuje Miyako a připouští, že vývoj zdaleka není rozšířený.

OSN o opylovačích

Dne 26. února 2016 se v Kuala Lumpur konalo zasedání Mezivládního vědecko-politického programu pro biodiverzitu a ekosystémy (IPBES). Představila prezentaci Tematického hodnocení opylovačů, opylování a potravinové bezpečnosti, první globální studie v této oblasti.

Na přípravě zprávy se podílelo 77 expertů z různých zemí. Byl zkoumán stav věcí v 60 regionech světa a bylo použito asi tři tisíce vědeckých studií na uvedená témata.

Zpráva připomíná důležitou roli opylovačů jak v přírodních ekosystémech, tak v zemědělské produkci. Přítomnost opylovačů je předpokladem pro dosažení potravinové bezpečnosti.

Je třeba poznamenat, že počet včelstev ve světě za posledních 50 let vzrostl, ale v mnoha zemích Evropy a Severní Ameriky došlo k opačnému procesu. Divoké včely zároveň trpí ztrátami – hrozba vyhynutí visí u více než 40 % druhů bezobratlých opylovačů. A především nad včelami a motýly (podobná hrozba visí u 16,5 % druhů opylovačů obratlovců a v ostrovních státech se toto číslo blíží 30 %).

Hlavní důvody úbytku opylovačů jsou: inovace ve využívání půdy; využívání stále intenzivnějších technologií v zemědělství; šíření invazních druhů, chorob a opylovačů parazitů; klimatické změny.

Pokles populací divokých opylovačů byl dokumentován v severní západní Evropě a Severní Americe. Podobný trend se objevuje i v jiných regionech světa.

Zpráva poukazuje na dvojí úlohu zavádění geneticky modifikovaných rostlin do každodenního používání. Na jedné straně pěstování odrůd odolných vůči herbicidům znamená likvidaci plevelů, které poskytují zdroje potravy pro opylovače. Ale pěstování odrůd, které jsou odolné vůči hmyzím škůdcům, vede ke snížení množství používaných insekticidů, které mohou potlačit užitečný hmyz, včetně opylovačů.

Závěr zprávy byl optimistický a zdůraznil, že existuje mnoho způsobů, jak účinně chránit opylovače. Včetně:

• zvětšení plochy pod medonosnými plochami a „diverzifikace“ potravinové nabídky opylovačů;
• rozšiřování propojení vědy a praxe v oblasti včelařství;
• výměna zkušeností a šíření znalostí o opylovačích mezi zemědělci, zástupci různých odvětví včelařského průmyslu a širokou veřejností;
• omezování používání pesticidů, hledání alternativních způsobů ochrany rostlin.

Může se tedy stát, že včelí roboti nebudou potřeba a lidé nebudou muset hromadně lézt po stromech se střapci.