無人機能代蜜蜂授粉?
提起蜜蜂,我們就會想到那個在萬花叢中勤勞的小身影。根據聯合國發布的一份報告顯示,全球約75%的農作物,包括蘋果、胡蘿蔔、咖啡豆和堅果等在內,都需要授粉。有的植物比較「自強」,同株植物上雄蕊和雌蕊挨得比較近,所以可以完成自花授粉。而更多的植物則採用的是異花授粉的模式,因為這會增加遺傳的多樣性,提高作物的數量和質量,比自花授粉更具優勢。
不過,異花授粉則主要依靠蜜蜂或其他昆蟲的幫助才能完成。
然而,由於殺蟲劑的濫用、野生棲息地被破壞以及氣候變化等諸多因素的共同作用,世界各地的傳粉者(如蜜蜂和蝴蝶)都遇到了麻煩——近期的調查發現,40%的傳粉者物種瀕臨滅絕。
科學家因此一直在尋找解決方案,一些人關注如何保護這些傳粉者,而另一些人則希望製造出能夠取代它們幹活的機器。於是,「機械蜜蜂」應運而生。
替蜜蜂幹活的無人機
有意思的是,該無人機的發明源於多年前的無心插柳。十年前,日本化學家都英次郎研製了一種像髮蠟一樣黏稠的離子液體凝膠,希望它能具有良好的導電性以便應用於電池中。但這種凝膠的性能並沒有他希望的那麼好,所以他把它放在一個沒有蓋的瓶子里,推到抽屜中就忘記了。幾年後,當他偶然又看到了這一凝膠,驚訝地發現它仍然保存完好,大小和粘性都沒有改變。這一點和傳統凝膠很不一樣,傳統凝膠容易降解,不能保存太長時間。
並且,當這種凝膠掉到地板上時粘起了些許灰塵,都英次郎突然意識到這可能是收集花粉顆粒的好材料。為了證實這一點,他把凝膠在螞蟻身上沾了一點,並把它們放入一盒鬱金香里。結果發現,這種凝膠確實能幫助螞蟻沾上更多的花粉,因為它具有良好的帶電特性,因此可以成為模擬蜜蜂傳遞花粉的理想對象。
接下來他需要的是可以在花朵間來去自如的媒介,於是,一架小型的四螺旋槳無人機被選中。他先將一個由馬鬃毛製成的小刷子放在該裝置的底部,然後將刷子浸入凝膠中。這樣,機器版的傳粉者就製作完成了。
下一步自然就是對該無人機進行模擬蜜蜂授粉測試,測試對象是粉紅色的日本百合。只見無人機在遙控器的控制下,以輕盈的姿態在花朵上降落或起飛,柔軟、靈活的毛髮都不會損壞花蕊。一段時間後,研究人員在花朵中看到了花粉管的生長,即意味著無人機成功完成授粉任務。
替代蜜蜂?別盲目樂觀
無人機的成功授粉對於科學家來說,無疑是令人興奮的,但這只是第一步。機器人傳粉者是否能夠取代蜜蜂,或者至少是能夠替蜜蜂分擔一部分工作?對此,有些科學家表示,不否認機械蜜蜂是一個有趣的實驗,但對於解決昆蟲傳粉問題,它可能並不會根本解決。
首先,成本會是一個很大的問題。在實驗室里給一株植物授粉和在1000平方米的田地授粉,這兩者之間有很大區別。我們只要簡單地對比一下數據:如果每隻工蜂每天可以采大約1000朵花,我們為3萬隻工蜂提供了一個蜂房,大概需要支付150美元,如果蜜蜂在那片樹林里工作了2周,那成本算下來就是每隻蜜蜂每天只需0.035美分;而在那個實驗中光一架無人機就得花費100美元。顯然,如果要實現大規模的機器授粉,目前的成本基本是無法承受的。
其次,由於無人機是通過遙控的,也就是說每一架無人機還需要一個人來引導它的飛行,這對於擴大授粉規模來說也是不切實際的。當然,科學家們表示,隨著研究的深入,無人機有可能在某天學會獨立飛行,使用GPS、高解析度攝像機和人工智慧來自主導航和給農作物授粉,但這樣無疑會進一步提高成本。
最後,授粉質量也不一定盡如人意。植物與授粉的昆蟲,已經一起進化了上億年。顯然面對更小更複雜的花卉結構,無人機如果不設計得更加輕巧和靈活,就很可能會對花朵造成損傷。傳粉者已經進化出了處理不同種類的花朵的能力,而機器如果要做到這一點,顯然還需要時間。
所以,機械蜜蜂是一種嘗試,但是距離實際應用還存在很多的障礙。或許我們更應該考慮的是,採取行動來保護和提高蜜蜂的數量。使用更少的殺蟲劑,要做好疾病檢測工作防止傳染病的蔓延。
即使機械蜜蜂看起來很酷,但如果有選擇,希望可以永遠不需要它們來替代蜜蜂。


TAG:大科技雜誌社 |