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

Přibližně třetina světových potravinářských plodin potřebuje pomoc s opylením, ale více než 40 % druhů hmyzu, které plní tuto roli, hrozí vyhynutí. Výzkumníci hledali řešení problému v různých oblastech. Někteří vědci se zaměřili na způsoby ochrany včel a dalších kritických opylovačů, zatímco jiní začali hledat vodítka za hranicemi přírodního světa.

Někteří inženýři tedy došli k závěru, že k udržení výnosů plodin pomůže armáda robotických opylovačů. Tato myšlenka vedla tým výzkumníků v Japonsku při vývoji malého dronu schopného opylovat květiny.

Po studiu včel si Eijiro Miyako a jeho kolegové z National Institute of Advanced Industrial Science and Technology a jeho kolegové uvědomili, že pomocí dronu a tekutého iontového gelu mohou sbírat pyl z jedné květiny a umístit jej na jinou. Jako základ vědci použili upravenou verzi dostupné kvadrokoptéry PXY CAM.

Ve studii na mouchách a mravencích si vědci uvědomili, že nemohou jednoduše aplikovat gel přímo na hladký povrch malého létajícího robota. Místo toho potřebovali něco jako kartáč, který sbírá pyl z květu. Poté japonští vědci na povrch dronu přilepili pruh kožešiny a poté na něj nanesli iontový gel.

Předchozí pokusy o vytvoření umělých opylovačů nebyly implementovány do žádného úspěšného projektu, ale Dr. Miyako uspěl. Během experimentu přiletěla kvadrokoptéra ke květu lilie, nasbírala pyl z prašníku na „kartáč“ a dopravila ho na bliznu jiné květiny.

Výsledky ukázaly, že dron byl skutečně schopen přenášet pyl z jedné květiny na druhou téměř stejně úspěšně jako včely a jiní opylovači. Vědci jen musí zkontrolovat, zda se v důsledku takového opylení získají semena.

V tuto chvíli jsou kvadrokoptéry Miyako řízeny lidským operátorem. V budoucnu budou výzkumníci muset vyvinout systém „vize“, který umožní dronům samy rozpoznat květiny. Dnes je software pro vizuální rozpoznávání poměrně rozvinutý, takže vědci jsou přesvědčeni, že pro ně nebude těžké vyvinout něco pro jejich duchovní dítě. Jak ale takový systém, který spotřebuje desítky a někdy i stovky wattů energie, do tak malého dronu vměstnat, výzkumníci neuvádějí.

Úspěch dosažený Miyakovým týmem a dalšími výzkumníky je jen prvním krokem. Vědci mohou být schopni vytvořit nástroj, který dokáže opylovat rostliny, ale ještě musí přijít na to, jak tento koncept aplikovat v masovém měřítku potřebném k tomu, aby byl užitečný pro zemědělce.

V současné době mnoho farmářů spoléhá na domestikované včely. Žijí v hustých populacích několika desítek tisíc dělnic v každém úlu. Je zřejmé, že nahrazení takové „armády“ drony si vyžádá investice velmi významných částek.

Tento názor sdílejí i zemědělští ekonomové. Takto argumentují: Pokud například pěstitel mandlí platí nájem ve výši 150 USD za úl za 30 tisíc dělnic, platí se přibližně ½ centu za včelu. Pokud včely pracují v háji dva týdny, pak tato částka vychází na 0,035 centu za den. Takže opylovací trubci by museli výrazně klesnout na ceně, než by byli schopni konkurovat včelám.

Někteří odborníci mají také otázky, jak se kvadrokoptéry přizpůsobí struktuře každé konkrétní květiny, aby ji nepoškodily. Přestože dron dokázal přenést pyl z jedné květiny na druhou, existují obavy, že by samotné zařízení mohlo květiny poškodit. Stroj, který narazí do reprodukčního orgánu, jej může ve skutečnosti „přerazit“ nebo zlomit stigma.

Skeptici tvrdí, že lilie byla vybrána vědci, aby usnadnila dronovi úkol, protože tvar květu nebrání opylení. Aby se aplikace technologického opylování rozšířila na menší a složitější květinové struktury, musí se drony stát flexibilnějšími ve svém ovládání. Tým výzkumníků z Microbotics Lab na Harvardské univerzitě již vyrobil RoboBee, malý dron, který by mohl být použit k opylení.

Další otázka, kterou vědci pokládají japonským výzkumníkům, je, jak naložit novou „várku“ pylu poté, co dron dopravil svůj náklad do stigmatu? Lze gel na vlákna znovu použít? Odpověď na tyto otázky zatím nelze získat.

Entomologové věří, že nejlepší řešení problémů s opylováním nespočívá v technologii, ale v přírodě. Podle jejich názoru je východiskem z této situace domestikace divokých včel. „Divoké včely“ žijí samotářsky než jejich domestikované protějšky a hnízda si staví v malých dírách v zemi nebo dírách ve starých stromech. Vědci už vynakládají velké úsilí na jejich zkrocení.

Ale i bez domestikovaných čmeláků nebo divokých včel mohou farmáři využít jejich opylovacích schopností. Vše, co je k tomu zapotřebí, je přidělit dostatek půdy příznivé pro stanoviště tohoto hmyzu.

Na pomezí přírody a techniky existuje třetí možnost – kyborgský hmyz. V posledních letech se vědci již naučili ovládat velký hmyz pomocí elektrických implantátů, ale nyní šla věda ještě dál. V rámci projektu DragonflEye mohou vědci ovládat let vážky pomocí implantovaných optických vláken. Veškerá elektronika potřebná pro autonomní navigaci je zabalena do malého „batůžku“ na zádech vážky, který je napájen solárním panelem.

Vědecká práce byla publikována v časopise Chem dne 9. února 2017
DOI: 10.1016/j.chempr.2017.01.008

—> +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.