Ψηφιακές κηρήθρες και υπηρέτες ρομπότ για τις βασίλισσες προκειμένου να σωθούν οι μέλισσες και ο κόσμος μας: Τα project που χρηματοδοτεί η ΕΕ [videos]

ΣΧΕΤΙΚΑ ΑΡΘΡΑ

Τελειώνουν τα…ψέμματα: Στις 8 Δεκεμβρίου, στο Ecofin, οι 27 αποφασίζουν τους όρους επαναφοράς του Συμφώνου Σταθερότητας – Το σχέδιο της ισπανικής προεδρίας

Στην «εντατική» η μελισσοκομία: Ανυπολόγιστες οι καταστροφές από τις πυρκαγιές και τις πλημμύρες

Χάθηκαν οι μέλισσες από τη Θεσσαλία: Πολυδιάστατες οι ζημιές από την καταστροφή 80.000 μελισσιών που θα συνέβαλαν στην αναγέννηση της φύσης

Τις τελευταίες τρεις δεκαετίες, η παγκόσμια βιομάζα των ιπτάμενων εντόμων έχει συρρικνωθεί κατά 75%. Μεταξύ των πιο αξιοσημείωτων θυμάτων της τάσης είναι ο σημαντικότερος επικονιαστής στον κόσμο, η μέλισσα.

Στις Ηνωμένες Πολιτείες, το 48% των αποικιών μελισσών πέθανε μόνο το 2023, καθιστώντας το τό δεύτερο πιο θανατηφόρο έτος στην ιστορία. Αυτή η σημαντική απώλεια οφείλεται εν μέρει στη διαταραχή κατάρρευσης αποικιών (CCD),που είχαν ως συνέπεια την ξαφνική εξαφάνιση των μελισσών. Αντίθετα, οι ευρωπαϊκές χώρες αναφέρουν χαμηλότερα αλλά επίσης πολύ ανησυχητικά ποσοστά απωλειών αποικιών, που κυμαίνονται από 6% έως 32%.

• Αυτή η μείωση προκαλεί υπογονιμοποίηση πολλών από τις βασικές καλλιέργειες τροφίμων μας, ένα φαινόμενο που απειλεί την επισιτιστική ασφάλεια της κοινωνίας μας .

Λοιπόν, τι μπορεί να γίνει; Δεδομένου του ρόλου των φυτοφαρμάκων στην παρακμή των αποικιών μελισσών, οι κοινώς προτεινόμενες λύσεις περιλαμβάνουν μια στροφή από τη βιομηχανική γεωργία και προς λιγότερο εντατικές, πιο βιώσιμες μορφές γεωργίας.

Άλλοι τείνουν να κοιτάζουν προς το τέλος της επιστημονικής φαντασίας, με ορισμένους επιστήμονες να φαντάζονται ότι θα μπορούσαμε τελικά να αντικαταστήσουμε τις ζωντανές μέλισσες με ρομποτικές. Τέτοιες τεχνητές μέλισσες θα μπορούσαν να αλληλεπιδράσουν με λουλούδια όπως τα φυσικά έντομα, διατηρώντας τα επίπεδα επικονίασης παρά τη μείωση του αριθμού των φυσικών επικονιαστών. Το όραμα των τεχνητών επικονιαστών συνέβαλε σε έξυπνα σχέδια ρομπότ μεγέθους εντόμου ικανά να πετούν.

• Στην πραγματικότητα, τέτοιες εφευρέσεις είναι πιο αποτελεσματικές στο να μας εκπαιδεύσουν πάνω στις φαντασιώσεις των μηχανικών παρά στην αναβίωση των αποικιών μελισσών, τόσο μικρές είναι οι προοπτικές τους να υλοποιηθούν.

Πρώτον, αυτοί οι τεχνητοί επικονιαστές θα έπρεπε να είναι εξοπλισμένοι για πολύ περισσότερα από το να πετούν. Οι καθημερινές εργασίες που εκτελούνται από την κοινή μέλισσα περιλαμβάνουν την αναζήτηση φυτών, την αναγνώριση των λουλουδιών, την διακριτική αλληλεπίδραση μαζί τους, τον εντοπισμό πηγών ενέργειας, την απομάκρυνση πιθανών θηρευτών και την αντιμετώπιση δυσμενών καιρικών συνθηκών.

Τα ρομπότ θα πρέπει να τα εκτελούν όλα αυτά στη φύση με πολύ υψηλό βαθμό αξιοπιστίας, καθώς κάθε ρομπότ που έχει χαλάσει ή χαθεί μπορεί να προκαλέσει ζημιά και να εξαπλώσει τη ρύπανση. Δεύτερον, μένει να δούμε αν οι τεχνολογικές μας γνώσεις θα ήταν ακόμη ικανές να κατασκευάσουν τέτοιες εφευρέσεις. Αυτό είναι χωρίς καν να αναφέρουμε το τίμημα ενός σμήνους ρομπότ ικανών να υποκαταστήσουν την επικονίαση που παρέχεται από μία μόνο αποικία μελισσών.

Μέσα σε μια έξυπνη κυψέλη

Αντί να προσπαθούμε να αντικαταστήσουμε τις μέλισσες με ρομπότ, τα δύο τελευταία έργα που χρηματοδοτούνται από την Ευρωπαϊκή Ένωση προτείνουν να συνεργαστούν τα ρομπότ και οι μέλισσες.

Εάν αυτά επιτύχουν, οι αποικίες μελισσών που αγωνίζονται θα μπορούσαν να μετατραπούν σε βιο-υβριδικές οντότητες που αποτελούνται από βιολογικά και τεχνολογικά στοιχεία με συμπληρωματικές δεξιότητες. Αυτό ελπίζουμε ότι θα ενίσχυε και θα εξασφάλιζε την αύξηση του πληθυσμού των αποικιών καθώς περισσότερες μέλισσες επιβιώνουν τους σκληρούς χειμώνες και δίνουν περισσότερους τροφοσυλλέκτες για να επικονιάσουν τα γύρω οικοσυστήματα.

• Το πρώτο από αυτά τα έργα, το Hiveopolis , διερευνά πώς ο περίπλοκος αποκεντρωμένος μηχανισμός λήψης αποφάσεων σε μια αποικία μελισσών μπορεί να προωθηθεί από την ψηφιακή τεχνολογία. Ξεκίνησε το 2019 και θα ολοκληρωθεί τον Μάρτιο του 2024, το πείραμα εισάγει την τεχνολογία σε τρεις κυψέλες παρατήρησης που η καθεμία περιέχει 4.000 μέλισσες, σε αντίθεση με 40.000 μέλισσες για μια κανονική αποικία.

Σε αυτό το «έξυπνο σπίτι» μελισσών, οι χτένες έχουν ενσωματωμένους αισθητήρες θερμοκρασίας και συσκευές θέρμανσης, επιτρέποντας στις μέλισσες να απολαμβάνουν τις βέλτιστες συνθήκες μέσα στην αποικία. Δεδομένου ότι οι μέλισσες τείνουν να χώνονται σε πιο ζεστές τοποθεσίες, οι χτένες μας επιτρέπουν επίσης να τις κατευθύνουμε προς διαφορετικές περιοχές της κυψέλης.

Οι κυψέλες είναι επίσης εξοπλισμένες με ένα σύστημα ηλεκτρονικών πυλών που παρακολουθεί τις κινήσεις των εντόμων. Και οι δύο τεχνολογίες μας επιτρέπουν να αποφασίσουμε πού αποθηκεύουν οι μέλισσες μέλι και γύρη, αλλά και πότε αφήνουν τις κηρήθρες, ώστε να μπορέσουμε να μαζέψουμε μέλι. Τελευταίο αλλά εξίσου σημαντικό, η έξυπνη κυψέλη περιέχει μια ρομποτική μέλισσα που χορεύει που μπορεί να κατευθύνει τις μέλισσες που αναζητούν τροφή προς περιοχές με φυτά προς επικονίαση.

Λόγω της μικρής κλίμακας του πειράματος, είναι αδύνατο να εξαχθούν συμπεράσματα σχετικά με τον βαθμό στον οποίο οι τεχνολογίες μας μπορεί να έχουν αποτρέψει τις απώλειες των μελισσών. Ωστόσο, δεν υπάρχει αμφιβολία ότι όσα έχουμε δει μέχρι στιγμής δίνουν λόγους να είμαστε αισιόδοξοι. Μπορούμε να ισχυριστούμε με βεβαιότητα ότι οι έξυπνες κυψέλες μας επέτρεψαν στις αποικίες να επιβιώσουν από το υπερβολικό κρύο κατά τη διάρκεια του χειμώνα με τρόπο που διαφορετικά δεν θα ήταν δυνατό. Για να εκτιμηθεί με ακρίβεια πόσες μέλισσες έχουν σώσει αυτές οι τεχνολογίες θα απαιτούσε την αναβάθμιση του πειράματος σε εκατοντάδες αποικίες.

Στην υπηρεσία της βασίλισσας μέλισσας

• Το δεύτερο έργο μας που χρηματοδοτείται από την ΕΕ, το RoboRoyale, εστιάζει στη βασίλισσα των μελισσών και τις μέλισσες της αυλής της, με ρομπότ σε αυτήν την περίπτωση να παρακολουθούν και να αλληλεπιδρούν συνεχώς με τη Βασιλική της Υψηλότητα.

Έρχεται το 2024, θα εξοπλίσουμε κάθε κυψέλη με μια ομάδα έξι ρομπότ μεγέθους μέλισσας, τα οποία θα περιποιούνται και θα ταΐζουν τη βασίλισσα των μελισσών για να επηρεάσουν τον αριθμό των αυγών που γεννά. Μερικά από αυτά τα ρομπότ θα είναι εξοπλισμένα με μικροαντλίες βασιλικού πολτού για να την ταΐζουν, ενώ άλλα θα διαθέτουν συμβατούς μικροενεργοποιητές για την περιποίηση της. Αυτά τα ρομπότ θα συνδεθούν στη συνέχεια με έναν μεγαλύτερο ρομποτικό βραχίονα με κάμερες υπερύθρων, που θα παρακολουθεί συνεχώς τη βασίλισσα και την περιοχή της.

Έχουμε ήδη καταφέρει να εισαγάγουμε με επιτυχία τον ρομποτικό βραχίονα σε μια ζωντανή αποικία. Εκεί παρακολουθούσε συνεχώς τη βασίλισσα και καθόριζε το πού βρίσκεται μέσω ελαφρών ερεθισμάτων.

Μιμούμενος τις εργάτριες μέλισσες

Σε μια δεύτερη φάση, ελπίζουμε ότι τα ρομπότ μεγέθους μέλισσας και ο ρομποτικός βραχίονας θα μπορούν να μιμηθούν τη συμπεριφορά των εργαζομένων, των θηλυκών μελισσών που δεν έχουν αναπαραγωγική ικανότητα που φροντίζουν τη βασίλισσα και ταΐζουν τον βασιλικό της πολτό. Πλούσια σε νερό, πρωτεΐνες, υδατάνθρακες, λιπίδια, βιταμίνες και μέταλλα, αυτή η θρεπτική ουσία που εκκρίνεται από τους αδένες των εργάτριων μελισσών επιτρέπει στη βασίλισσα να γεννά έως και χιλιάδες αυγά την ημέρα.

Οι εργάτριες μέλισσες ασχολούνται επίσης με τον καθαρισμό της βασίλισσας, που περιλαμβάνει το γλείψιμο της. Κατά τη διάρκεια τέτοιων αλληλεπιδράσεων, συλλέγουν μερικές από τις φερομόνες της βασίλισσας και τις διασκορπίζουν σε όλη την αποικία καθώς κινούνται στην κυψέλη. Η παρουσία αυτών των φερομονών ελέγχει πολλές από τις συμπεριφορές της αποικίας και ειδοποιεί την αποικία για την παρουσία μιας βασίλισσας. Για παράδειγμα, σε περίπτωση θανάτου της βασίλισσας, μια νέα βασίλισσα πρέπει να εκτραφεί γρήγορα από ένα αυγό που γέννησε η αείμνηστη βασίλισσα, αφήνοντας μόνο ένα στενό χρονικό παράθυρο για την αντίδραση της αποικίας.

Τέλος, πιστεύεται ότι οι εργάτριες μέλισσες μπορούν επίσης να λειτουργήσουν ως οδηγοί της βασίλισσας, οδηγώντας την στην ωοτοκία σε συγκεκριμένα κελιά χτένας. Το μέγεθος αυτών των κυττάρων μπορεί να καθορίσει εάν η βασίλισσα γεννά διπλοειδές ή απλοειδές αυγό, με αποτέλεσμα η μέλισσα να εξελιχθεί είτε σε κηφήνα (αρσενικό) είτε σε εργάτη (θηλυκό). Η ανάληψη αυτών των καθηκόντων καθοδήγησης θα μπορούσε να επηρεάσει όχι λιγότερο από το σύνολο του αναπαραγωγικού ρυθμού του συντελεστή.

Πώς τα ρομπότ μπορούν να αποτρέψουν τον κανιβαλισμό των μελισσών

Αυτό θα μπορούσε να έχει ένα άλλο ενάρετο αποτέλεσμα: την πρόληψη του κανιβαλισμού.

Σε δύσκολες περιόδους, όπως μεγάλες περιόδους βροχής, οι μέλισσες πρέπει να αρκεστούν στη λίγη πρόσληψη γύρης. Αυτό τους αναγκάζει να ταΐζουν νεαρές προνύμφες σε μεγαλύτερες, έτσι ώστε τουλάχιστον οι μεγαλύτερες προνύμφες να έχουν την ευκαιρία να επιβιώσουν. Μέσω του RoboRoyale, θα προσπαθήσουμε όχι μόνο να μειώσουμε τις πιθανότητες εμφάνισης αυτής της συμπεριφοράς, αλλά και να ποσοτικοποιήσουμε σε ποιο βαθμό εμφανίζεται υπό κανονικές συνθήκες.

Τελικά, τα ρομπότ μας θα μας επιτρέψουν να εμβαθύνουμε την κατανόησή μας για τις πολύ περίπλοκες διαδικασίες ρύθμισης μέσα στις αποικίες μελισσών μέσω καινοτόμων πειραματικών διαδικασιών. Οι γνώσεις που προκύπτουν από αυτά τα νέα ερευνητικά κομμάτια θα είναι απαραίτητες για την καλύτερη προστασία αυτών των πολύτιμων κοινωνικών εντόμων και για την εξασφάλιση επαρκούς επικονίασης στο μέλλον – μια επιχείρηση υψηλού κινδύνου για την επισιτιστική ασφάλεια.

Πηγή The Conversation / Αυτό το άρθρο είναι το αποτέλεσμα της συνεργασίας του The Conversation με το Horizon , το περιοδικό έρευνας και καινοτομίας της ΕΕ

Πολύ κακή εξέλιξη για τον πλανήτη: Για πρώτη φορά έσπασε, μέσα σε μια μέρα, το φράγμα-στόχος των 2 βαθμών κελσίου, της συμφωνίας του Παρισιού για το κλίμα