قام المهندسون اليابانيون بابتكار ملقّ رباعي

يحتاج حوالي ثلث المحاصيل الغذائية في العالم إلى المساعدة في التلقيح ، ولكن أكثر من 40٪ من أنواع الحشرات التي تلعب هذا الدور معرضة لخطر الانقراض. سعى الباحثون إلى حل المشكلة في مختلف المجالات. ركز بعض العلماء على طرق حماية النحل والملقحات الهامة الأخرى ، بينما بدأ آخرون في البحث عن مفتاح خارج العالم الطبيعي.

لذا توصل بعض المهندسين إلى استنتاج مفاده أن جيشًا من الملقحات الآلية سيساعد في الحفاظ على غلة المحاصيل. تم توجيه هذه الفكرة من قبل فريق من الباحثين في اليابان أثناء تطوير طائرة صغيرة بدون طيار قادرة على تلقيح الزهور.

بعد دراسة نحل العسل ، أدرك Eijiro Miyako ، وهو زميل أقدم في المعهد الوطني للعلوم والتكنولوجيا الصناعية المتقدمة ، وزملاؤه أنه باستخدام طائرة بدون طيار وجل أيون سائل ، يمكن للمرء جمع حبوب اللقاح من زهرة ووضعها على أخرى. كأساس ، أخذ العلماء نسخة معدلة من quadrocopter PXY CAM بأسعار معقولة.



في دراسة عن الذباب والنمل ، أدرك العلماء أنه لا يمكنك وضع الجل مباشرة على السطح الأملس للروبوت الطائر الصغير. بدلاً من ذلك ، كانوا بحاجة إلى شيء مثل فرشاة تجمع حبوب اللقاح من زهرة. ثم قام العلماء اليابانيون بلصق شريط من الفراء على سطح الطائرة ، ثم قاموا بتطبيق هلام أيون عليه.



المحاولات السابقة لإنشاء الملقحات الاصطناعية لم تتحقق في أي مشروع ناجح ، ومع ذلك ، نجح الدكتور مياكو. خلال التجربة ، طار quadrocopter إلى زهرة الزنبق ، وجمع حبوب اللقاح من الأثير على "الفرشاة" وسلم زهرة أخرى إلى وصمة العار.


جمع حبوب اللقاح

أظهرت النتائج أن الطائرة بدون طيار قادرة حقًا على نقل حبوب اللقاح من زهرة إلى أخرى بنفس النجاح الذي حققه النحل والملقحات الأخرى. يجب على العلماء التحقق مما إذا كان سيتم الحصول على البذور نتيجة لهذا التلقيح.


التلقيح

في الوقت الحالي ، يتم التحكم في quadrocopters Miyako بواسطة عامل بشري. في المستقبل ، سيحتاج الباحثون إلى تطوير نظام "رؤية" يسمح للطائرات بدون طيار بالتعرف على الزهور من تلقاء نفسها. اليوم ، تم تطوير برنامج التعرف البصري تمامًا ، لذا فإن العلماء على يقين من أنه لن يكون من الصعب عليهم تطوير شيء ما لأطفالهم. ومع ذلك ، لم يبلغ الباحثون عن كيفية ملاءمة مثل هذا النظام ، واستهلاك عشرات ، وأحيانًا مئات واط من الطاقة في مثل هذه الطائرة الصغيرة.

النجاح الذي حققه فريق مياكو والباحثين الآخرين هو الخطوة الأولى. يمكن للعلماء إنشاء أداة يمكنها تلقيح النباتات ، ولكن لا يزال عليهم معرفة كيفية تطبيق المفهوم على نطاق واسع ، وهو أمر ضروري لجعله مفيدًا للمزارعين.

الآن يعتمد العديد من المزارعين بشكل رئيسي على نحل العسل المحلي. إنهم يعيشون في مجموعات سكانية كثيفة - عشرات الآلاف من النحل العامل في كل خلية. من الواضح أن استبدال مثل هذا "الجيش" بطائرات بدون طيار سيتطلب استثمار مبالغ كبيرة للغاية.

كما يشارك الاقتصاديون الزراعيون هذا الرأي. إليك كيف يجادلون بوجهة نظرهم: إذا ، على سبيل المثال ، يدفع مزارع مزارع اللوز إيجارًا بقيمة 150 دولارًا لكل خلية لكل 30.000 نحل عامل ، ثم حوالي ½ سنتات لكل نحلة. إذا عمل النحل في البستان لمدة أسبوعين ، فإن هذا المبلغ يصل إلى 0.035 سنتًا في اليوم. وبالتالي ، يجب أن تنخفض أسعار الطائرات بدون طيار بشكل كبير قبل أن تتمكن من منافسة النحل.

لدى بعض الخبراء أيضًا أسئلة حول كيفية تكيف quadrocopters مع بنية كل زهرة معينة حتى لا تتلفها. على الرغم من حقيقة أن الطائرة بدون طيار تمكنت من نقل حبوب اللقاح من زهرة إلى أخرى ، إلا أن هناك مخاوف من أن الجهاز نفسه قد يتلف الأزهار. يمكن للآلة التي تصطدم بعضو تناسلي أن "تهدمه" أو تكسر الوصمة.

يدعي المشككون أن الزنبق اختاره العلماء لتسهيل مهمة الطائرة بدون طيار ، لأن شكل الزهرة لا يتداخل مع التلقيح. لتوسيع نطاق التلقيح التكنولوجي ليشمل هياكل زهور أصغر وأكثر تعقيدًا ، يجب أن تصبح الطائرات بدون طيار أكثر مرونة في التحكم. قام فريق بحثي في ​​مختبر هارفارد للميكروبيوتكس بالفعل بتحويل RoboBee ، وهي طائرة صغيرة بدون طيار يمكن استخدامها للتلقيح.


سؤال آخر يطرحه العلماء على الباحثين اليابانيين هو كيفية تحميل "دفعة" جديدة من حبوب اللقاح بعد أن سلمت الطائرة بدون طيار حمولتها إلى وصمة العار. هل يمكنني استخدام الجل على الزغابات بشكل متكرر؟ الإجابة على هذه الأسئلة ليست متاحة بعد.

يعتقد علماء الحشرات أن أفضل حل لمشاكل التلقيح لا يكمن في التكنولوجيا ، ولكن في الطبيعة. في رأيهم ، فإن المخرج من هذا الوضع هو ترويض النحل البري. يعيش النحل الوحشي حياة منعزلة أكثر من إخوانهم المروضين ويقومون ببناء أعشاش في الجحور الصغيرة في الأرض أو ثقوب في الأشجار القديمة. يبذل العلماء بالفعل جهودًا كبيرة لترويضهم.

ولكن حتى من دون ترويض النحل الطنان أو النحل البري ، يمكن للمزارعين الاستفادة من قدرتهم على التلقيح. كل ما هو مطلوب هو تخصيص ما يكفي من الأراضي المواتية لموطن هذه الحشرات.

هناك خيار ثالث عند تقاطع الطبيعة والتكنولوجيا - حشرات السايبورج. في السنوات الأخيرة ، تعلم العلماء بالفعل السيطرة على الحشرات الكبيرة باستخدام الغرسات الكهربائية ، ولكن الآن ذهب العلم إلى أبعد من ذلك. كجزء من مشروع DragonflEye ، يمكن للعلماء التحكم في هروب اليعسوب باستخدام الألياف البصرية المزروعة. يتم تعبئة جميع الإلكترونيات اللازمة للملاحة المستقلة في "حقيبة ظهر" صغيرة على ظهر اليعسوب ، والتي يتم تشغيلها بواسطة لوحة شمسية.

تم نشر العمل العلمي في مجلة Chem في 9 فبراير 2017.
دوى: 10.1016 / j.chempr.2017.01.008