全球蜜蜂大消亡之際 無人機+泡泡機組合能完成授粉使命嗎?

世界上大約有 2 萬種蜜蜂，它們是最重要的昆蟲傳粉媒介。蜜蜂有著獨特的飛行模式和花卉偏好，而且許多蜜蜂與花朵共同進化，所以它們的身體大小和行為幾乎與授粉的花朵完美互補。

事實上，全世界絕大多數種類的昆蟲都在減少。據科學家推測，人類活動和氣候變化等因素是授粉媒介數量穩步下降的原因之一。 在許多地方，由於殺蟲劑和除草劑的使用、棲息地的喪失和全球變暖，蜜蜂的數量急劇下降 。一些物種，如鏽斑大黃蜂，甚至已經被列為瀕危物種。

儘管世界各地的人們都在研究各種人工授粉的方式，但是目前還沒有找到可以取代蜜蜂的生產力和效率的方法。大多數人工授粉的例子都涉及攜帶花粉的人或機器與花之間的直接接觸，一次只能與一朵花互動，導效率低下且成本高昂。

不過，近日日本先進科學技術研究所(JAIST)的研究人員提出了一種絕妙的授粉方法：在無人機上的安裝泡泡機—通過吹出的沾有花粉的肥皂泡進行授粉。

這一方法能否緩解蜜蜂數量減少的危機呢？

蜜蜂數量驟減引擔憂

根據聯合國糧食及農業組織表示，在人類賴以生存的農作物中，有超過 70% 依賴昆蟲授粉。然而，其他研究發現， 近 40% 的傳粉者，如蜜蜂和蝴蝶，正面臨滅絕的危險。

如果世界上所有的蜜蜂都滅絕了，那麼地球的整個生態系統將產生重大的連鎖反應。許多植物，例如蜜蜂蘭，一種由蜜蜂授粉的被子植物，在沒有人類的幹預下將會無法傳粉，繼而無法繁衍後代。

蜜蜂蘭開的花，形狀酷似雌性蜜蜂，開出的花屢屢使雄性野蜜蜂「受騙上當」

這將改變這些植物所在的棲息地的生物種類組成，影響當地食物網，並可能引發依賴它們的動植物數量的進一步下降。此外，如果沒有蜜蜂，植物會結更少的種子，繁殖成功率也會更低。

在農業方面，蜜蜂的消失將改變現有的食物種類。許多水果和蔬菜是昆蟲授粉的，如果沒有蜜蜂，就不可能如此大規模地種植。

例如，在藍莓和櫻桃的授粉環節裡，高達 90% 的花粉都依賴於蜜蜂傳播。雖然對大多數水果和蔬菜作物來說，手工授粉都是可能的，但這會極大的增加人力成本，從而讓這些食物變的更加昂貴。

小型無人機充當授粉媒介

考慮到全球蜜蜂數量的減少，人工授粉器可能會成為一種創新且可行的解決方案。不久前，日本的研究人員提出了一個新方法來解決這個擾人的問題： 使用微型無人機作為媒介來給作物授粉。

作為研究的一部分，科學家們購買了一架現成的無人機。這架無人機配備了馬毛刷和離子凝膠，以模仿昆蟲的授粉。離子凝膠是一種粘性物質， 研究人員將凝膠放在無人機的馬毛刷帶上，作為花粉的載體進行試驗。

最初，這種凝膠是由研究小組的首席化學家宮古英二郎(Eijiro Miyako)開發，作為電子元件的材料使用。然而，它最終在無人機「蜜蜂」上發揮了用途。

研究人員的目標是用無人機作為蜜蜂的替代品， 通過操縱蜂鳥大小的無人機，讓沾有凝膠的馬毛刷輕輕地收集花粉再授粉 。實際實驗也表明，無人機成功地為試驗田裡的野生日本百合授粉。

雖然乍一聽讓機械設備充當傳粉者似乎不切實際，但這個想法並不牽強。現有技術已經可以支持工作人員通過一個遠程界面控制多架無人機。

因此，這項研究的結果對機器人和農業都有潛在的影響。研究團隊認為，通過人工智慧和 GPS 數據的結合，這些人工授粉機器可以「學習」授粉路徑。這可能會是迄今為止無人機在農業方面最關鍵的發展可能之一。

研究人員也展望了無人機幫助植作物授粉的未來：成群的無人機在田裡工作，為作物授粉、施肥。

不過，雖然這是一種可行的方法，但效率並不高。這些實驗都涉及攜帶花粉的無人機和花之間進行直接接觸，容易摧毀接觸到的鮮花。

對於演示的幾朵花來說，讓這些人工授粉機器做蜜蜂所做的事情是可行的：通過識別並定位單個花朵，然後一次與一朵花互動，以實現可靠的授粉。但是如果將範圍擴大到覆蓋一棵樹，就變得非常耗時，更不用說整個果園了。

從泡泡機上得到的靈感

為了改進無人機授粉的的技術，日本先進科學技術研究所(JAIST)的研究人員想出了一種更好的授粉技術： 在無人機上安裝泡泡機，通過吹出的沾有花粉的肥皂泡進行授粉。

首席化學家宮古英二郎(Eijiro Miyako)講述了他從泡泡機上得到的啟發：他和他的兒子在公園吹泡泡時意識到，如果這些泡泡能夠攜帶花粉粒，它們就會成為一種理想的載體，不僅容易製造和運輸，而且它們在運送完花粉後就會消失。

宮古英二郎和其他研究人員在發表的論文中寫到， 「我們意外地發現，天然花粉顆粒很容易地融入肥皂膜中，並可以將泡泡機裝在無人機上，實現空中飛行。」

測試顯示， 每個肥皂泡攜帶多達 2000 個花粉顆粒 ，粘附在泡沫膜的表面。實驗還優化了泡沫液的 pH 值，並在泡沫液中混合了硼、鈣、鎂、鉀等幾種物質，使其儘可能有利於花粉的生長，並且保證溶液中的花粉能夠成功萌發。

研究人員在一架無人機上配備了一臺 每分鐘能產生 5000 個氣泡的氣泡機 。在一次實驗中，當無人機在 2 米高的花朵上以 2 米/秒的速度移動時，成功率為 90%。

將肥皂泡射入目標花朵後，作物在 16 天后形成的幼果的體積幾乎與傳統的用球形羽毛刷手授粉的體積相同，並且隨著時間的推移，梨樹果實體積穩步增加。結果顯示， 肥皂泡介導的授粉率和人工授粉率均在 95% 左右，兩者之間沒有顯著差異 ，因此也表明了肥皂泡介導的授粉是有效的。

當然，在沒有大規模試驗之前，我們不敢斷言這種授粉方式是可以替代蜜蜂授粉的。人們仍然要從成本、效率和機器功能等方面去衡量此方案的可行性。

在蜜蜂數量驟減的事實之下，人工授粉機器的推出可以作為一個慰藉 ，但我們需要做的更多是保護地球這個生態系統上的每一個部分。