Biotechnologia.pl
łączymy wszystkie strony biobiznesu
Robopszczoły – science fiction czy niedaleka przyszłość ratująca gospodarkę??
Robopszczoły – science fiction czy niedaleka przyszłość ratująca gospodarkę??
Ilość osobników pszczoły miodnej obniża się w zastraszającym tempie. Wielu ludzi nie zdaje sobie sprawy jakie konsekwencje gospodarcze mogą mieć obserwowane efekty. Czy uświadomienie ich o zagrożeniu przyniesie oczekiwane efekty czy będziemy zmuszeni jednak skorzystać z pomocy latających robotów?

W ostatnich latach obserwuje się znaczne bo ok. 30% obniżenie w liczebności populacji pszczoły miodnej. Te niekorzystne efekty obserwowane są na całym świecie, a szczególnie dotyka Europę oraz USA. Naukowcy określili to zjawisko mianem zespołu masowego ginięcia pszczół (CCD z ang. Colony Collaps Disoreder).

Pszczoły miodne to nie tylko wydajni producenci miodu. Coraz szerzej doceniane są inne produkty pszczelej działalności. Pszczoły obok miodu, produkują wosk, propolis, mleczko pszczele, pierzgę czy pyłek kwiatowy. Wszystkie te produkty mają coraz większe zastosowanie w kosmetyce oraz medycynie. Ponadto, na całym świecie szczególnie doceniania jest ich działalność związana z zapylaniem. W Kanadzie i USA pszczoły wykorzystywane są przede wszystkim do zapylania roślin. Szacuje się, że dzięki działalności zapyleniowej pszczół rolnictwo w USA zyskuje ok. 1,7– 5,6 miliardów dolarów rocznie. W Kanadzie wynajmowanych jest rocznie ok. 46 tysięcy rodzin pszczelich, dzięki którym zyski dla rolnictwa utrzymują się na poziomie 443  miliony dolarów kanadyjskich rocznie. W Wielkiej Brytanii roczna wartość zapylania przez pszczołę miodną wynosi ok. 137 milionów funtów, podczas gdy na terenie UE wartość ta wynosi ok. 4,3 miliarda euro korzyści rocznie. W naszym kraju  nie docenia się jeszcze działalności pszczoły miodnej. Wynika to z faktu, że nie odczuliśmy jeszcze jej zmniejszonej aktywności w tym kierunku. 

Pszczoły wyraźnie wpływają na ekosystem. Odpowiadają za dużą cześć produkcji żywności. Jeśli pszczoły nie dotrą do kwiatów na czas, kwiaty opadną i plonu nie będzie. Dotyczy to wszystkich rodzajów roślin, w których zawiązki owoców powstają po zapyleniu. Wyniki badań przeprowadzonych przez amerykańską sieć sklepów z żywnością ekologiczną donoszą, że jeśli zabraknie pszczół, z 453 artykułów jakie proponuje sieć pozostanie tylko 237. Będziemy obserwować mniejszą ilość jabłek, cebuli, cytryny, marchwi, brokuł awokado czy ogórków.

Jaka jest więc przyczyna CCD? Naukowcy przez długi czas nie byli w stanie określić jednoznacznej przyczyny. Badacze zaznaczają, że przyczyn może być wiele. W świetle podejrzeń znalazły się chemizacja rolnictwa, wirusy atakujące pszczoły, pasożyty, zmiany klimatyczne a nawet rozwój sieci komórkowych. Wyniki wielu badań za przyczynę tego zjawiska podają pestycydy – stosowane w rolnictwie owadobójcze środki chemiczne. Coraz częściej więc za główną i najbardziej prawdopodobną przyczynę wymierania pszczół podaje się akumulację w ekosystemie oraz wzmożone w ostatnich latach stosowanie pestycydów. Centrum Badań Naukowych CNRS z Montpellier wskazuje na dwa możliwe skutki wymierania pszczół. Pierwszy dotyczy eksplozji cen żywności, która dla gospodarki światowej może oznaczać koszty rzędu 300 mld euro. Drugi zakłada produkcję żywności dopasowanej do zapotrzebowania, co wiąże się jednak z mocną utratą jakości produktów.  

Jak więc radzić sobie z tym z pozoru nieszkodliwym zjawiskiem, który może wpłynąć na dostępność pożywienia w przyszłości? W Chinach praktycznie nie ma już pszczół. Każdego roku na wiosnę rolnicy chwytają za pędzle i ręcznie zapylają drzewa. Specjalnym pędzlem wykonanym z piór przenoszą wcześniej przygotowany pyłek z kwiatu męskiego na kwiat żeński.

Naukowcy z Uniwersytetu w Harwardzie oraz Uniwersytetu w Northeastern wpadli na bardziej innowacyjny pomysł. Zespół badawczy zajmuje się stworzeniem funkcjonalnego robota, który będzie w stanie zastąpić pszczołę w wielu zadaniach. Badaczom udało się już skonturować latającego robota wielkości pszczoły, którego nazwano RoboBee. Co ciekawe, trwają również próby nad stworzeniem prawidłowo działającej kolonii takich robotów. Naukowcy sprawdzają czy udałoby się sprawić, że maszyny naśladowałyby pojedynczego owada, a także czy z tych interakcji mogą wyłonić się zachowania społeczne, tak ważne w naturalnym ulu. Pozwoliłoby to na wydajną pracę ula, a pszczoły mogłyby wykonywać skomplikowane zadania.

Układ lotny takich robotów jest odwzorowaniem układu lotnego owadów. Skrzydła poruszane są przez mięśnie napędowe oraz sterujące. Obydwa typy siłowników działają w miejscu połączenia skrzydeł z tułowiem. Sztuczne mięśnie wykonane są z warstw materiałów piezoelektrycznych, a moc z jaką działają jest porównywalna do naturalnych odpowiedników owadów o podobnych rozmiarach. Naukowcy nie potrafią sprawić aby robopszczoła była w stanie poruszać się dzięki energii pochodzącej z własnego źródła zasilania. Ze względu na ograniczone rozmiary montowanie ciężkich mechanizmów takich jak akumulatory jest niemożliwe. W trakcie badań udowodniono jednak, że ważąca 100 mg robopszczoła jest w stanie wytworzyć siłę lotną umożliwiającą start. Cały czas jednak trwają prace nad zminimalizowaniem rozmiarów mechanizmów zasilających. Kolejnym wyzwaniem jest stworzenie sprawnie działającego mózgu latającego robota. RoboBee powinien śledzić otoczenie, rejestrować najważniejsze zmiany i reagować w najwłaściwszy sposób, a także sterować lotem. Dotychczas istnieją zewnętrzne mechanizmy zawiadujące tymi funkcjami, które są rozwiązaniem tymczasowym, tym bardziej jeśli myślimy o stworzeniu idealnie działającej kolonii pszczół. Trwają prace nad wykreowaniem wewnętrznego mechanizmu sprawującego funkcję mózgu. Mózg miałby nie tylko zawiadywać funkcjami jednego robota, ale również zajmować się interakcją członków kolonii.

Podobnie jak w warunkach naturalnych, pojedynczy robot nie będzie w stanie zdziałać wiele. Dlatego też obok stworzenia mechanizmu lotu oraz mózgu robota ważnym aspektem jest określenie sposobu tworzenia funkcjonalnych kolonii. Działające w grupie pszczoły mogłyby zbadać rozległy obszar, wyciągnąć podstawowe wnioski, rozdzielić między siebie zadania, a następnie realizować je. Od początku lat 90. informatycy badają inteligencję roju. Na podstawie zachowań owadów opracowano wiele algorytmów koordynacji – od wspólnych strategii poszukiwania do inteligentnego dzielenia pracy. Jednak nawet takie algorytmy nie dają podstaw do zarządzania kolonią robotów. Niestety nie da się zaprogramować i kontrolować tysięcy maszyn jednocześnie. To tak jakby oczekiwać, że programista będzie z osobna wpisywać instrukcje sterujące każdym bitem na komputerze. Nadal poszukiwana jest metoda programowania kolonii jako całości, która pozwoli  przetłumaczyć globalne instrukcje na zachowanie pojedynczych robotów.

W tworzeniu idealnego pszczelego robota mamy polski akcent. Dr Piotr Dalewski  z Wydziału Mechanicznego Energetyki i Lotnictwa Politechniki Warszawskiej chce stworzyć autonomiczny rój robopszczół. Dr Rafał Dalewski  na realizację swojego projektu otrzymał ponad 1 mln zł z programu LIDER Narodowego Centrum Badań i Rozwoju.

Znając zagrożenia wynikające z wymarcia pszczół można ocenić, że nauka stara się sprostać wymaganiom na jakie możemy natknąć się w przyszłości. Zanim jednak będziemy zmuszeni skorzystać z pomocy latających robotów należałoby zająć się zapobieganiem wymierania pszczół, uświadamianiem rolników o konsekwencjach stosowania nadmiernej ilości pestycydów, a także popularyzowaniem wiedzy na temat tych pożytecznych owadów.

KOMENTARZE
Newsletter