Mi lesz a beporzással? – mézelő méhek kontra robotméhek

Szorgalmas munkájuk globálisan létfontosságú szerepet játszik az élelmiszer-növényeink beporzásában. Az elmúlt évtizedben azonban a méhpopulációk drámai csökkenése világszerte veszélyeztette mezőgazdasági rendszereinket.

A méhek és más beporzó rovarok bajban vannak

Néhány évvel ezelőtt egy tanulmány arról számolt be, hogy a világ rovarfajainak 40 százaléka veszélyben van, és a rovarok nyolcszor nagyobb arányban halnak ki, mint a gerincesek.

Talán sokan emlékeznek a hírre, ami végigfutott a világmédián: 2006–2007 telén az Egyesült Államok keleti partvidékén működő méhészek mézelő méhcsaládjaik 90 százalékát elvesztették. Azóta sem tudták megmagyarázni a katasztrófa okát.

Későbbi híradások szerint megmagyarázhatatlanul magas arányban pusztultak el méhcsaládok Kanadában, Ausztráliában, Belgiumban, Franciaországban, Hollandiában, Görögországban, Olaszországban, Portugáliában, Spanyolországban, Svájcban, Németországban, Finnországban és Lengyelországban is. A miértre sokféle lehetséges magyarázat létezik az invazív fajoktól (ragadozók, paraziták és betegségeket okozó baktériumok) a peszticideknek való kitettségig, a globális felmelegedéstől a természetes élőhelyek pusztulásáig.

A méhészek körében nagy aggodalomra adott okot, hogy a mézelő méhek ilyen ütemben tűntek el a termelésből. A méhek sokféle növény elsődleges beporzói. Ez azt jelenti, hogy eltűnésük komoly kockázatot jelent a mezőgazdaságra és az élelmiszer-termelésre nézve. Az az adat önmagáért beszél, hogy a világ növénytermesztésének harmincöt százaléka beporzásfüggő.

A helyzet komolyságát mutatja, hogy az elmúlt években számos nagy ívű kutatás zajlott a beporzó rovarok jövőjére és a magára a beporzási tevékenységre vonatkozóan. Ezeket tekintjük át röviden jelen cikk keretei között.

Szerteágazó kutatások

Habár napjainkban is számos kutatás zajlik a méhek vonatkozásában, a meghatározó részüket két nagy csoportba lehet sorolni. Az egyik a kaptáron belüli, a másik pedig a kaptáron kívüli kutatások köre. A legjelentősebb kaptáron belüli kutatást a Durhami Egyetem munkatársai folytatják, az EU által finanszírozott RoboRoyale projekt keretében. A RoboRoyale egyedülálló aspektusa, hogy kizárólag a királynőre összpontosít, nem pedig az egész kolóniára. A miniatűr robotikát, a mesterséges intelligenciát (AI) és a gépi tanulást ötvözve a terv az, hogy egy olyan rendszer jöjjön létre, amely képes támogatni a méhkirálynő jólétét, ami azért fontos, mivel ő a felelős a kolónia szaporodási sikeréért és hatékonyságáért. Konkrétan a mikrorobotikus rendszer a királynő körül fog működni. Ez a több robotból álló rendszer például leváltja azokat a méheket, amelyek a királynő etetéséért, ápolásáért és tisztításáért, valamint a feromonok átvitelének megkönnyítéséért felelősek.

Az egyik cél az, hogy a robotméhek potenciálisan serkentsék a tojásrakást azáltal, hogy a királynőt specifikus fehérjedús táplálékkal látják el a megfelelő időben.

A kaptáron kívüli kutatások arra fókuszálnak, hogy kiváltható-e, amennyiben igen, akkor milyen módon a méhek beporzómunkája. Ahogyan azt a későbbiekben látni fogjuk, a megoldáskeresés során számos műszaki, környezetvédelmi és etikai problémába is ütköztek/ütköznek a szakemberek.

A Sheffieldi Egyetem tudósai úgy vélekednek, hogy a mézelő méhek kiválóak a gyors döntéshozatalban, pedig az agyuk akkora sincs, mint egy szezámmag. A szakértők azt vizsgálták, hogy a méhek hogyan döntik el, hogy mely virágokat kutassák nektárért. A szakemberek célja olyan gépek kifejlesztése, amelyek úgy tudnak gondolkodni, mint a méhek.

A Bristoli Egyetem kutatásai szerint a növények képesek adóvevőként fogni a méhek által kibocsátott elektromos jeleket. A kutatók régóta azt gondolják, hogy a növények elektromosságot használhatnak a kommunikációhoz. Ez lehetővé teszi számukra, hogy gyorsabban osszák meg az információkat, mintha vegyi anyagokat használnának. A kutatók vizsgálatai alapján a méhek pozitív elektromos töltést hordoznak, és úgy találták, hogy a növényi szár negatív töltésű. Sőt, egyes virágfajták szárai egyre jobban feltöltődnek, ahogy a méh közeledik hozzájuk. Virágzásuk erősebb illatokat is kelt, ha méhek vannak a közelükben. Ez arra utal, hogy a növények anélkül is képesek észlelni a beporzót, hogy egyszerűen megérintenék őket. Csak érzékelik a rovarok elektromos jeleit.

A kutatók olyan antennákat terveztek, amelyek meghatározott elektromos jeleket bocsátanak ki. Ezek a jelek azokat a jeleket szimulálták, amelyeket a méhszárnyak elektromos térben előidéznek.

Az antennákat a laboratóriumban növekvő virágok fölé helyezték el, majd fémelektródákat is helyeztek a virágok szárára. Ezek az elektródák a feszültségváltozást mérték a szár felületén. Ebből kiderül, hogy a növények reagálnak-e az antennák méhszerű jeleire.

Innovatív megoldások

Még nem tartunk ott, hogy robotméhek százezrei „zümmögjenek” az ültetvényeken, de már vannak működőképes gyakorlati megoldások, habár ezek még kisebb léptékűek. Elsőként megemlíthető a RoboBee, amely egy harvardi kutatók által kifejlesztett mini robot, a világ legkisebb repülni képes robotrovara.

A RoboBee ötletgazdáit az az ötlet motiválta, hogy olyan autonóm mikro légi járműveket fejlesszenek ki, amelyek képesek önálló, önirányított repülésre és összehangolt viselkedésre nagy csoportokban. Ebből a célból a RoboBee-fejlesztés nagyjából három fő területre fókuszál: a testre, az agyra és a kolóniára. A testfejlesztés egy kompakt és integrált áramforrás segítségével önállóan repülni képes robotrovarok megalkotásából áll. Az agyfejlődés „intelligens” érzékelőkkel és vezérlőelektronikával foglalkozik, amelyek utánozzák a méhek szemét és antennáit, képesek érzékelni és dinamikusan reagálni a környezetre. A kolónia középpontjában számos független robot viselkedésének összehangolása áll, hogy képesek legyenek méhrajként működni.

Egy izraeli cég, az Arugga nem a mikrorobotokban, hanem a hagyományos méretű társaikban látja az üvegházakban termesztett növények beporzásának megoldását. A cég által kifejlesztett, Polly névre hallgató beporzórendszer 97% körüli hatékonyságot mutat az üvegházi munkák során. Ezeket a robotokat Észak-Amerikában, Ausztráliában és Finnországban már használják.

Egy másik izraeli cég, a Beewise feltalált egy mesterségesintelligencia-rendszerrel működtetett óriási kaptárt, a BeeHome-ot. Az innováció lényege, hogy a hagyományos kaptárhoz hasonlóan a BeeHome számos méhcsaládnak ad otthont. A kaptár központi folyosójában van egy robot, amely a nap 24 órájában monitoringozza a kolóniák kaptáron belüli életét. A monitoring során összegyűjtött adatok mesterséges intelligencia segítségével kerülnek kiértékelésre. Amennyiben beavatkozásra van szükség, akkor az automatikusan megindul.

Például ha a rendszer azt érzékeli, hogy betegség ütötte fel a fejét a kolóniában, akkor a robot néhány csepp gyógyszert juttat a kaptárba, vagy ha a méheknek nincs vizük vagy táplálékuk, a robot feltölti a kolónia készleteit. Ez egy nagyon egyszerű mechanizmus, és lehetővé teszi a méhek valós időben történő kezelését. A fejlesztők a hagyományos méhészeten semmit nem változtattak, csak egyszerűen robottal, valós időben végzik a beavatkozásokat.

Mi a baj a robotméhekkel?

Jelentős akadályok állnak azonban a robotméhek széles körű elterjedése előtt. Tekintsük most át a velük kapcsolatos műszaki, környezetvédelmi és etikai kérdéseket. Műszaki szempontból a rajzástechnika és a kapcsolódó kommunikáció még nem elég fejlett. A megbízható tápellátás továbbra is probléma. Továbbá még nincs meg az a finomság, amelyre a robotméheknek szükségük van ahhoz, hogy az egyik virágról le tudják gyűjteni a pollent, és eljuttassák a másikhoz. Műszaki jellegű kihívásnak számít a robotméhek elvileg kalkulált szükséges mennyisége is. Ugyanis világszinten sok milliárdra lenne szükség belőlük.

A környezetvédelemmel kapcsolatos aggályok több szinten is megjelennek. Az első az, hogy nyílt területeken és a gyümölcsösökben dolgozó robotméhek közül többen eltévedhetnek vagy megsérülhetnek, és a „bázishelyre” vissza nem térő eszközök hulladékot képeznek, és szennyezik a környezetet. A másik környezetvédelmi kérdés, hogy mi lesz azokkal a madarakkal, hüllőkkel és kétéltűekkel, amelyek repülő rovarokat fogyasztanak. Valószínűleg táplálékként tekintenek majd a robotméhekre, de azok elfogyasztása a pusztulásukat okozhatja. Mivel a környezet az állati beporzóktól függ, valószínűsíthető a technológiai beavatkozás ebben a folyamatban, amivel tovább zavarják a már amúgy is ingadozó ökoszisztémákat világszerte.

Aggodalomra ad okot az is, hogy ezek a technológiák ronthatják a természetes méhpopulációk és élőhelyeik védelmére és megőrzésére irányuló erőfeszítéseket. A környezetvédők gyakran azzal érvelnek, hogy bár ezek a technológiák ideiglenes sebtapaszként szolgálhatnak, nem oldják meg a méhpopulációk csökkenését kiváltó okokat.

A természetes méhekkel való verseny, a vadon élő rovarpopulációkra gyakorolt hatás és a technológia által felvetett etikai kérdések olyan szempontok, amelyek alapos mérlegelést igényelnek.

Kiegyensúlyozott jövő

Ahogy egy olyan jövő felé tekintünk, ahol a technológia életünk és környezetünk minden területét áthatja, az innováció és a környezet egyensúlya kritikussá válik. A robotméhek ígéretes megoldást kínálnak a beporzási válság kezelésében. A konszenzusos elvárás szerint a mikrorobotoknak kiegészíteniük, nem pedig helyettesíteniük kell a természetes méhpopulációk és élőhelyeik védelmére és helyreállítására irányuló folyamatos erőfeszítéseket.

A biológia és a technológia egyedülálló metszéspontjában állunk. A most megalkotott megoldások alakítják ökoszisztémáink egészségét, élelmezésbiztonságunkat és bolygónk jövőjét. Csak az idő fogja eldönteni, hogy a robotméhek egy kiegyensúlyozott megoldás részét képezik-e.

Az élelmezésbiztonság és az őshonos ökoszisztémák fenntarthatósága számtalan módon függ a növény-rovar kölcsönhatásoktól. A közelmúltban bejelentett gyors és óriási rovarszámcsökkenés az éghajlatváltozás, a peszticidek és gyomirtó szerek használata, a mezőgazdasági monokultúrák bevezetése és a rovarok őshonos élőhelyeinek elpusztítása miatt következhetett be, és ezek potenciálisan mind hozzájárulhatnak ehhez a súlyos helyzethez. Egyes kutatók egy olyan jövő felé törekszenek, ahol a természetes rovarbeporzókat felválthatják a szabadon repülő robotméhek, ami ökológiailag problematikus javaslat.

Ezzel szemben a méhek számára barátságos környezet kialakítása és más fajok beporzásra és biológiai védekezésre való felhasználásának vizsgálata ökológiailag megalapozottabb megközelítés. A szakemberek többsége jelen állás szerint azon a véleményen van, hogy folytatni kell az erőfeszítéseket a rovarok egészségét figyelembe vevő környezetek támogatására, és csak ahol szükséges, ott javasolt a beporzásra földi vagy az indítási helyre garantáltan visszatérő légi robotrendszereket alkalmazni.

Czékus Mihály