С финансиране от ЕС изследователи използват големи обеми от данни и умни технологии за подобряване на условията за живот на пчелите и предоставяне на насоки на пчеларите.

Автор София Щрот

С електронно иззвъняване професор Дирк де Грааф получава предупреждение на своя смартфон. Съобщението е от пчелен кошер в беда.

Като професор по биомедицинска физиология и физиология на насекомите, както и ръководител на лабораторията по молекулярна ентомология и патология на пчелите към университета в Гент, Белгия, де Грааф прекарва последните пет години в разработване на система за събиране на данни от пчелни кошери, като се надява тя значително да повиши преживяемостта на пчелните семейства.

Умни кошери

Като част от общоевропейска изследователска инициатива, финансирана от ЕС — проектът B-GOOD, де Грааф и екип от изследователи от 13 европейски държави обединяват усилия от средата на 2019 г. до ноември миналата година в проучване на това как новите технологии могат да са от полза за подпомагане здравето на пчелите и за устойчивостта на пчеларството. 

Изследователите са създали система за наблюдение, която е в състояние да установи проблеми в кошера и да даде конкретни препоръки за намеса на пчеларя. Тази система може да се окаже ключов съюзник на пчеларите, които през 2021 г. са наброявали около 615 000 в рамките на ЕС.

Разработена е цифрова пита — тънка платка с различни сензори, около която пчелите изграждат своите пити. Няколко такива платки във всеки кошер впоследствие могат да предават данни към изследователите, като така се осигурява наблюдение в реално време.

Следващата стъпка била да се установи как най-добре да се тълкуват данните. „Беше предизвикателство да разберем кои параметри в най-голяма степен допринасят за здравословното състояние на пчелното семейство“, казва де Грааф.

В продължение на три сезона екипът наблюдава близо 400 семейства, разпръснати в 13 участващи държави, което му позволява да създаде помощни алгоритми за тълкуването на събраните чрез цифровите пити данни.

„Оказва се, че теглото е добър показател за това дали семейството ще оцелее през зимата“, казва де Грааф. „Като използваме нашата технология, вече можем да разпознаваме семействата, които се нуждаят от намеса. После уведомяваме пчеларите чрез персонализирани известия с конкретни указания“.

Технологично ориентирано пчеларство

Пчелите са ключов вид от съществено значение за опрашването на дивите растения и на много култивирани хранителни култури, включително шоколад, кафе, домати и боровинки. Смята се, че около четири от пет културни и диворастящи растителни вида в Европа зависят, поне в известна степен, от опрашването от насекоми. 

Въпреки това броят на дивите насекоми опрашители в Европа и в света бързо намалява поради комбинираното въздействие на климатичните промени, загубата на местообитания и широката употреба на пестициди. Според Червения списък на застрашените видове в Европа популациите на почти всеки трети вид пчела, пеперуда и осоподобна муха са застрашени. Според де Грааф особено вредни са последиците от употребата на пестициди.

„Много често пчелите не умират веднага след като бъдат изложени на пестициди, но развиват проблеми с паметта и в крайна сметка не успяват да се върнат в кошера си“, казва де Грааф.

Автоматичното събиране на данни от кошерите вече се практикува от някои пчелари, най-вече по-младите и добре боравещи с технологиите. Сега целта е да се популяризира използването на тези инструменти сред пчеларската общност, което ще позволи събирането на данни в по-голям мащаб. За целта изследователите работят в тясно сътрудничество с EU Bee Partnership, общоевропейска платформа за пчелно здраве и управление на данни, създадена през 2017 г. 

„Включването на повече пчелари ще доведе до коренна промяна. Това ще ни позволи да погледнем на здравето на пчелите от друг ъгъл“, казва де Грааф.

Разработената технология може също така да даде възможност на пчеларите да планират бъдещи кошери. Екипът на B-GOOD е използвал данните, за да създаде виртуални ландшафти, които предсказват как един кошер би отговорил на определени условия на околната среда. „Принципът на работа наподобява симулатор на полет, но за пчелари“, казва той. 

Текущо финансиране от ЕС ще позволи на изследователите от B-GOOD да продължат ценната си работа чрез изследователската инициатива BETTER-B, която ще продължи до май 2027 година.

Поглед отвътре

През последните пет години професор Томас Шмикл, професор по зоология от университета в Грац, Австрия, също проучва използването на авангардни технологии в подкрепа на здравето на пчелите като част от друга финансирана от ЕС изследователска инициатива, наречена HIVEOPOLIS, която се провежда от 2019 г. до март тази година.

Шмикл е основателят на „Artificial Life Lab“ (ALL) към университета в Грац — международна интердисциплинарна изследователска лаборатория, която провежда изследвания в областите интелигентност на рояка, самоорганизация, роботика на рояка и биологично инспирирани алгоритми.

Голяма част от работата в ALL се основава на почерпени от природата идеи за нови разработки в областта на роботиката. В HIVEOPOLIS изследователите използват обратния подход, като проучват по какъв начин достиженията на роботиката могат да помогнат за поддържането на природата. Шмикл нарича тази концепция екосистемен хакинг („ecosystem hacking“).

„Медоносните пчели имат изключително влияние. Подкрепяйки тях, подкрепяме заобикалящата ги среда“, казва Шмикл. „Опрашването може да се поддържа само с помощта на пчелите“.

Професорът изтъква, че с по-малко опрашване от насекоми земеделската продукция ще намалява, което ще доведе до поскъпване на храните. Това от своя страна принуждава земеделските производители да възприемат интензивни, увреждащи околната среда земеделски практики, в резултат на което популациите от насекоми още повече намаляват. Създава се порочен кръг. 

Подобно на екипа на B-GOOD, изследователите от HIVEOPOLIS са разработили цифрова медена пита, оборудвана със сензори. Чрез измерване на температурата в различни точки на кошера изследователите на практика могат да онагледят случващото се вътре.

Например това позволява на пчеларите да разберат къде в кошера е разположено пилото. Така те могат да отварят кошера, без да безпокоят тази чувствителна област с пило.

Поддържане на топлината

Но цифровите пити на HIVEOPOLIS не са просто сензори. Те могат да бъдат активирани да затоплят определени части на кошера, което според Шмикл би имало съществено отражение върху преживяемостта.

„Много пчелни семейства загиват през зимата“, казва той. „За да оцелеят, те се нуждаят от мед, но понякога запасите са далече от тях и пчелите загиват от студ, опитвайки се да ги достигнат“. Като помагат на пчелите за поддържането на топлина през зимата, пчеларите могат да увеличат преживяемостта на семействата.

„За пръв път можем да променим температурата от вътрешността на питата чрез изпращане на директна команда по интернет. Досега това не е правено“, споделя той.

Първоначално не било ясно как ще реагират пчелите на технологията. Опитите обаче потвърдили не само положителната реакция на пчелните семейства, но и че интелигентността на рояка отвръща на температурните промени с намаляване на отделяната от самите пчели топлина, което им помага да пестят енергия.

Танцуващи пчели 

Вдъхновен от работата на австрийския изследовател Карл фон Фриш, екипът на HIVEOPOLIS проучва и евентуалната възможност за общуване с пчелите по особено оригинален начин. 

През 1973 г. фон Фриш получава Нобелова награда за работата си по разгадаване на танца на медоносната пчела — танц, чрез който пчелите предават информация за местонахождението на източниците на храна. 

Според неговата теория ъгълът спрямо кошера, характерът на танца и скоростта на движенията взети заедно указват посоката и разстоянието до източника на храна. Изглежда този вид общуване чрез движение е уникален в света на насекомите и е особено интригуващ за изследователите.

Д-р Тим Ландграф, професор в областта на изкуствения и колективния интелект в Свободния университет в Берлин, Германия, който е един от партньорите в инициативата HIVEOPOLIS, доразвива свой по-ранен труд. Това включва разработването на роботизирана танцуваща пчела „RoboBee“ и дава първите индикации, че пчелите може би са склонни да следват водачеството на дигитален партньор. 

В рамките на инициативата HIVEOPOLIS изследователската лаборатория на Ландграф създава система за наблюдение на реалните танци на пчелите и нанасянето им върху карта, за да бъдат по-обстойно анализирани.

В крайна сметка екипът на HIVEOPOLIS е убеден, че такъв робот потенциално би могъл да насочи пчелите към безопасни места за хранене и далече от опасни райони, като например места, замърсени с пестициди или заразени с болести.

Шмикл се надява свършената работа да послужи добре на пчеларите. „Ние създадохме прототипите, а сега идва ред на свободния пазар да използва тези технологии в по-голям мащаб“.

Изследванията в тази статия са финансирани от програма „Хоризонт“ на ЕС, включително, в случая с HIVEOPOLIS, чрез Европейския съвет по иновациите(EIC) Pathfinder. Възгледите на интервюираните лица не отразяват непременно позицията на Европейската комисия.

Повече информация

​Тази статия е публикувана за пръв път в Horizon, списанието на ЕС за изследвания и иновации.