毫無疑問,植物通過昆蟲和蜜蜂作為媒介來延續基因傳遞。在此過程中,昆蟲和蜜蜂也獲得了回報--糖分和其包含的卡里路。
授粉是一種植物結成果實必經的過程。花朵中通常都有一些黃色的粉,這叫做花粉。這些花粉需要被傳給同類植物某些花朵。花粉從花藥到柱頭的移動過程叫做授粉。風、昆蟲、水、鳥等充當了授粉的媒介。
根據聯合國發表的一份報告,世界上約75%的作物,包括蘋果,巧克力,胡蘿卜和咖啡等主食,其相當部分收成取決于授粉。在傳粉媒介的幫助下生產的食物,其估計價值在每年2,350億美元到5,770億美元之間。
很多年以來,無數的博物學家們就在憂慮當地球上蜜蜂消失的時候,估計人類也離消失不遠了!
日本能級科學技術研究院的材料化學家EijiroMiyako認為,無人機可以用于授粉工作,通過特定的方式將花粉粒傳遞給花朵。他最初的想法涉及用無人機攜帶花粉,然后直接摩擦花朵實現授粉,但是這種方式損壞了花朵。偶然的機會,EijiroMiyako意識到泡泡可能是一種較為溫和的運送方式。
為此,EijiroMiyako和他的同事XiYang(同時也是JAIST的一名環境科學家)設計了一種解決方案,制作含有花粉的泡泡劑,用攜帶泡泡槍的無人機吹向農作物。為了測試裝有花粉的氣泡的生存能力,研究人員使用這種技術對果園中的梨樹進行了手工授粉。研究人員于6月17日在iScience在線報道說,這些樹的果實數量與傳統手工授粉方法授粉的樹木差不多。
在各種市售的氣泡溶液中,Miyako和Yang發現,用月桂酰氨基丙基甜菜堿(一種化妝品和個人護理產品中使用的化學物質)制成的花粉顆粒最健康、最可行。研究人員以該溶液為基礎,添加了鈣和鉀等花粉保護成分以及一種聚合物以使氣泡堅固,足以承受無人機螺旋槳產生的風力。
研究人員在果園的三棵梨樹的花朵上噴出了花粉氣泡。平均而言,每棵樹上的50種授粉花中有95%形成了果實。這可與另一組用標準花粉刷手工授粉的三棵相似的樹木相媲美。三棵依靠昆蟲和風來傳遞花粉的樹上只有約58%的花朵結出果實。
為了測試將這種氣泡處理應用于飛行機器人的可行性,Miyako和Yang將氣泡槍裝備在一架無人機上,并以每秒兩米的速度向假百合花上噴出花粉氣泡。超過90%的百合花被氣泡擊中,但更多的氣泡錯過了花朵。研究人員說,要使無人機授粉切實可行,就需要能夠識別花朵并巧妙地針對特定花朵的飛行機器人。
另一方面,也有科學家認為自然授粉媒介比機器人授粉是保護植物授粉的更好方法。研究人員指出,昆蟲是比任何機器都更熟練的傳粉媒介,并且不會破壞現有的生態系統。但Miyako和Yang表示他們的泡沫溶液具有生物相容性,不過其他科學家擔心將花混入人造物質中可能會阻止昆蟲光顧那些樹木。
西弗吉尼亞大學的機器人學家YuGu設計了機器人授粉媒介,但并未參與這項新工作。他認為,機器人授粉和昆蟲自然授粉并不是相互排斥的。自然授粉媒介無法被取代,機器人只能作為補充作用,在缺少能為作物授粉的自然媒介的地方,農民可以使用機器人。
科學總是在改變世界!無人機正在扮演這樣的角色!在未來,無人機為瀕臨滅絕的植物授粉指引了一個方向!既然植保無人機可以為農作物噴灑農藥,也可以為農作物制造人為風力為其花朵授粉。