32.000 μέλισσες με πολύ μικρούς κωδικούς QR αποκάλυψαν τα μυστικά της κυψέλης.
Αρκετές εκατοντάδες μέλισσες στην αγροτική Πενσυλβάνια και την αγροτική Νέα Υόρκη φέρουν μικροσκοπικούς κωδικούς QR στην πλάτη τους, για έναν επιστημονικό σκοπό: παρακολούθηση πότε οι μέλισσες μπαίνουν και βγαίνουν από τις κυψέλες τους για να κατανοήσουν καλύτερα πόσο χρόνο περνούν οι μέλισσες αναζητώντας τροφή έξω από τις κυψέλες τους.
- ΔΕΙΤΕ ΕΠΙΣΗΣ | Η αποκρουστική αλλαγή στο σώμα άνδρα που έκανε την δίαιτα των σαρκοφάγων: Έτρωγε μόνο βούτυρο, τυρί και κόκκινο κρέας
Η εργασία, μια συνεργασία μεταξύ εντομολόγων και ηλεκτρολόγων μηχανικών στο Penn State, είναι το πρώτο βήμα για την επίλυση ενός μακροχρόνιου μυστηρίου για το πόσο μακριά ταξιδεύουν οι μέλισσες από τις κυψέλες τους για να συλλέξουν γύρη και νέκταρ, αλλά και πόσο -τελικά- ζουν.
- ΔΕΙΤΕ ΕΠΙΣΗΣ | Ψωμί: Το «ύπουλο» εξαιρετικά επεξεργασμένο τρόφιμο – Δείτε πώς να επιλέξετε το πιο υγιεινό σύμφωνα με τους ειδικούς
- ΔΕΙΤΕ ΕΠΙΣΗΣ | Τέρμα στις «πονηρές» πρακτικές της Amazon: Διαταγή να κοινοποιεί ανακλήσεις και να επιστρέφει χρήματα για ελαττωματικά προϊόντα
- ΔΕΙΤΕ ΕΠΙΣΗΣ | Επιστήμονες δημιούργησαν μακαρόνια πιο λεπτά κι από τα ανθρώπινα μαλλιά – Η απίθανη χρήση τους
Μέχρι στιγμής, οι ερευνητές έχουν μάθει ότι ενώ οι περισσότερες έξοδοι από την κυψέλη διαρκούν λίγα λεπτά, μια μικρή μειοψηφία μελισσών μπορεί να περάσει περισσότερες από δύο ώρες μακριά. Η ομάδα είπε ότι αναμένουν να μάθουν πολλά περισσότερα, χάρη στο σύστημα που ανέπτυξαν για να παρακολουθούν το χρόνο που περνάνε οι μέλισσες έξω από την κυψέλη.
- ΔΕΙΤΕ ΕΠΙΣΗΣ | Καρκινογόνα ορυκτέλαια σε τρόφιμα: Επιστολή στον Έλληνα ΥπΑΑΤ Κ. Τσιάρα από την Οργάνωση Foodwatch
Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι τα περισσότερα ταξίδια συνήθως διαρκούσαν ένα έως τέσσερα λεπτά, τα οποία θα μπορούσαν να είναι για να ελέγξουν τον καιρό πριν την αναζήτηση τροφής ή για να αφοδεύσουν έξω από την κυψέλη. Τα μεγαλύτερα ταξίδια διήρκησαν συνήθως λιγότερο από 20 λεπτά, αλλά το 34% των μελισσών που σημάδεψαν πέρασαν περισσότερες από δύο ώρες μακριά από την κυψέλη. Αυτό θα μπορούσε να αντικατοπτρίζει ένα ασυνήθιστα μεγάλο ταξίδι αναζήτησης τροφής, μια μέλισσα που δεν επέστρεψε ποτέ στην κυψέλη ή μια ανίχνευση αν η μέλισσα μπήκε στην κυψέλη ανάποδα, είπαν οι ερευνητές. Κατά τη διάρκεια ορισμένων εβδομάδων, με λιγότερα λουλούδια διαθέσιμα, περισσότερες μέλισσες αφιέρωσαν περισσότερο χρόνο αναζητώντας τροφή, πιθανότατα επειδή έπρεπε να ταξιδέψουν μακρύτερα για να βρουν επαρκή τροφή.
- ΔΕΙΤΕ ΕΠΙΣΗΣ | Ανακαλούνται δημοφιλή μπισκότα σοκολάτας
- ΔΕΙΤΕ ΕΠΙΣΗΣ | Γιατί δεν πρέπει να πετάτε το νερό που βράσατε τα αυγά
- ΔΕΙΤΕ ΕΠΙΣΗΣ | Πώς να φτιάξετε και να απολαύσετε Irish coffee
«Βρήκαμε επίσης ότι οι μέλισσες αναζητούν τροφή για πολύ περισσότερο στη διάρκεια της ζωής τους από ό,τι αρχικά πιστεύαμε», είπε ο Underwood, εξηγώντας ότι οι μέλισσες πιστεύεται ότι ζουν για περίπου 28 ημέρες. «Βλέπουμε τις μέλισσες να αναζητούν τροφή για έξι εβδομάδες και δεν αρχίζουν να αναζητούν τροφή μέχρι να είναι ήδη περίπου δύο εβδομάδων, επομένως ζουν πολύ περισσότερο από όσο πιστεύαμε».
«Αυτή η τεχνολογία ανοίγει ευκαιρίες στους βιολόγους να μελετήσουν συστήματα με τρόπους που προηγουμένως δεν ήταν δυνατοί, ειδικά σε σχέση με τη βιολογική μελισσοκομία», δήλωσε η Margarita López-Uribe , ο Lorenzo L. Langstroth Early Career Professor, αναπληρωτής καθηγητής εντομολογίας και συγγραφέας στην εργασία που δημοσιεύτηκε στο HardwareX , ένα περιοδικό ανοιχτής πρόσβασης που περιγράφει λεπτομερώς τον ακριβή εξοπλισμό και τις μεθόδους που χρησιμοποίησαν οι ερευνητές στην εργασία τους, και που μπορεί να αναπαραχθεί ή να κατασκευαστεί από άλλους. «Στη βιολογία πεδίου, συνήθως κοιτάμε τα πράγματα με τα μάτια μας, αλλά ο αριθμός των παρατηρήσεων που μπορούμε να κάνουμε ως άνθρωποι δεν θα κλιμακωθεί ποτέ σε αυτό που μπορεί να κάνει μια μηχανή».
Σαν εργαζόμενοι σε ένα κτίριο υψηλής ασφάλειας, οι μέλισσες «βουίζουν» μέσα και έξω από την κυψέλη, και το “πάσο” στην πλάτη τους αναβοσβήνει. Έχουν ελεύθερη πρόσβαση, αλλά παρακολουθούνται ψηφιακά μέσω ενός αυτοματοποιημένου συστήματος απεικόνισης που ανέπτυξε η ομάδα για να παρακολουθεί πότε οι μέλισσες φεύγουν από την κυψέλη και πότε επιστρέφουν μέσω μιας προσαρμοσμένης εισόδου με αισθητήρα κάμερας. Οι κωδικοί QR που είναι κολλημένοι στην πλάτη των μελισσών είναι γνωστοί ως εμπιστευτικές ετικέτες, οι οποίες φέρουν τη μικρότερη ποσότητα πληροφοριών αναγνώρισης και μπορούν να εντοπιστούν και να καταγραφούν γρήγορα μέσω του συστήματος απεικόνισης, ακόμη και σε συνθήκες χαμηλής ανάλυσης. Το σύστημα είναι μια επανάσταση στη συμβατική εργασία πεδίου εντομολογίας στην οποία οι ερευνητές παρατηρούν οπτικά τις μέλισσες για περιορισμένες περιόδους, επιτρέποντας πολύ πιο ολοκληρωμένες και εκτεταμένες παρατηρήσεις, είπαν οι ερευνητές.
Εμπόδια στη βιολογική μελισσοκομία
Γενικά, η βιολογική μελισσοκομία σημαίνει ότι οι κυψέλες διατηρούνται απαλλαγμένες από χημικά φυτοφάρμακα, ζιζανιοκτόνα και συνθετικές χημικές επεξεργασίες και βρίσκονται μακριά από μολυσμένες περιοχές. Ενώ το Εθνικό Συμβούλιο Βιολογικών Προτύπων του Υπουργείου Γεωργίας των ΗΠΑ συνέστησε συγκεκριμένα πρότυπα για την πιστοποίηση του μελιού και άλλων μελισσοκομικών προϊόντων ως «βιολογικών» το 2010 , αυτά δεν εγκρίθηκαν ποτέ. Οι μέλισσες είναι ικανές να πετάξουν μεγάλες αποστάσεις όταν χρειάζεται – εκτιμάται ότι μπορούν να πετάξουν έως και 10 χιλιόμετρα από την κυψέλη τους – αλλά η ομάδα υπέθεσε ότι μια τέτοια απόσταση είναι ασυνήθιστη και οι μέλισσες γενικά πετούν πολύ μικρότερες αποστάσεις, ίσως λιγότερο από ένα χιλιόμετρο, σύμφωνα με τον López-Uribe. Ως εκ τούτου, οι απαιτήσεις ζωοτροφών και ζώνης επιτήρησης που συνιστώνται για τη βιολογική μελισσοκομία το 2010 μπορεί να είναι άσκοπα μεγάλες.
Αυτό θα μπορούσε να αλλάξει με μια καλύτερη και ακριβέστερη κατανόηση του εύρους αναζήτησης τροφής μελισσών, είπαν οι ερευνητές. Οι μέλισσες επικοινωνούν όπου βρίσκονται οι πηγές τροφής με άλλες μέλισσες στην αποικία με μια σωματική συμπεριφορά που ονομάζεται «χορός waggle». Ο López-Uribe είπε ότι οι ερευνητές αφιερώνουν σημαντικό χρόνο παρατηρώντας και προσπαθώντας να αποκωδικοποιήσουν τον χορό waggle για να προσδιορίσουν πόσο μακριά πετούν οι μέλισσες από τις αποικίες τους – μια διαδικασία που θα μπορούσε να υποβοηθηθεί με την ακριβή παρακολούθηση του χρόνου που ξοδεύουν μεμονωμένες μέλισσες αναζητώντας τροφή.
«Ο χορός waggle είναι η καλύτερη πηγή πληροφοριών που έχουμε για την αναζήτηση τροφής μελισσών, αλλά αυτό βασίζεται σε ανθρώπινες παρατηρήσεις, με ίσως μια ώρα παρατηρήσεων που γίνονται μία φορά την ημέρα σε δύο εβδομάδες. Έτσι, προσεγγίσαμε την ομάδα ηλεκτρολόγων μηχανικών για να δούμε αν υπάρχει τεχνολογία που θα μπορούσε να κάνει καλύτερα αυτές τις παρατηρήσεις», είπε ο López-Uribe. «Ο στόχος είναι να καταλάβουμε αν αυτή η εκτίμηση των 10 χιλιομέτρων είναι βιολογικά ακριβής. Μπορούμε να προσδιορίσουμε ακριβώς πόσο μακριά διανύουν οι μέλισσες από τις κυψέλες τους;»
Συντροφιά για τις μέλισσες
Οι εντομολόγοι στράφηκαν στον Julio Urbina , καθηγητή Ηλεκτρολόγου Μηχανικού και συν-ανταποκριτή στη μελέτη, ο οποίος επικοινώνησε με τον Diego Penaloza-Aponte, έναν διδακτορικό φοιτητή στην ηλεκτρική μηχανική και συν-συμμετέχοντα στη μελέτη.
“Δεν υπήρχε κάτι τέτοιο διαθέσιμο πριν”, είπε η Urbina. «Αυτό το έγγραφο είναι το πρώτο βήμα προς τη σωστή κατεύθυνση, με ευκαιρίες να κάνουμε περισσότερα — σε μεγάλο βαθμό λόγω της αυξανόμενης συνέργειας μεταξύ των ομάδων μας».
«Συστήματα που κατασκευάστηκαν στο παρελθόν για την παρακολούθηση των μελισσών αναπτύχθηκαν για να λειτουργούν σε ή κοντά σε ελεγχόμενα εργαστηριακά περιβάλλοντα», είπε ο Penaloza-Aponte. «Στόχος μας ήταν να αναπτύξουμε κάτι που θα μπορούσε να λειτουργήσει σε αγροτικό περιβάλλον, μακριά από το εργαστήριο, με ηλιακή ενέργεια και να κάνουμε τα πάντα ανοιχτού κώδικα. Οποιοσδήποτε μπορεί να χρησιμοποιήσει αυτό το σύστημα και να το τροποποιήσει.”
Σύμφωνα με την Penaloza-Aponte, η πρόσβαση ήταν επίσης ανησυχητική. Όλος ο εξοπλισμός που χρησιμοποιείται είναι εμπορικά διαθέσιμος και κοστίζει συνολικά λιγότερο από 1.500 δολάρια ανά μελισσοκομείο, το οποίο περιλαμβάνει έξι αποικίες.
Νέες γνώσεις
Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν το AprilTags, έναν κωδικό QR μικρότερο από το ροζ νύχι ενός ατόμου που θα μπορούσε να κολληθεί στην εργάτρια μέλισσα χωρίς να εμποδίσει την κίνησή της ή να προκαλέσει βλάβη. Κάθε δύο εβδομάδες καθ’ όλη τη διάρκεια της ενεργού περιόδου της άνοιξης και του καλοκαιριού, η ομάδα σημείωνε 600 νεαρές μέλισσες που μόλις είχαν αναδυθεί από τα κελιά τους σε έξι αποικίες. Συνολικά, επισήμαναν πάνω από 32.000 μέλισσες σε έξι μελισσοκομεία.
«Στοχεύσαμε τις νεαρές μέλισσες, ώστε να μπορούμε να παρακολουθούμε την ηλικία τους με μεγαλύτερη ακρίβεια, ειδικά όταν αρχίζουν να πετούν και πότε σταματούν», δήλωσε η Robyn Underwood , εκπαιδευτικός στο Penn State Extension στη μελισσοκομία και συν-συγγραφέας στην εφημερίδα. Εξήγησε ότι οι νεαρές μέλισσες είναι επίσης πιο μαλακές και δεν τσιμπούν ακόμα, επομένως είναι πιο εύκολο να τις χειριστείς. «Μόλις η μέλισσα ήταν αρκετά μεγάλη για να πετάξει, έφευγε από την αποικία και φαινόταν κάτω από την κάμερα. Σε πραγματικό χρόνο, ο αισθητήρας μας θα διάβαζε τον κωδικό QR και θα καταγράψει το αναγνωριστικό της μέλισσας, την ημερομηνία, την ώρα, την κατεύθυνση κίνησης — έξοδο ή είσοδο στην κυψέλη — και τη θερμοκρασία. Καθ ‘όλη τη διάρκεια της σεζόν, μπορούσαμε να παρακολουθούμε μεμονωμένες μέλισσες. Πότε έφυγε; Πότε επέστρεψε; Τι έκανε;»
Οι κάμερες σε κάθε κυψέλη, που λειτουργούσαν 24 ώρες την ημέρα και επτά ημέρες την εβδομάδα, ήταν συνδεδεμένες σε έναν μικροϋπολογιστή και οι ερευνητές ανέβαζαν τα δεδομένα στους φορητούς υπολογιστές τους σε εβδομαδιαίες επισκέψεις.
Οι ερευνητές αντιμετώπισαν ένα αναμενόμενο πρόβλημα νωρίς στην παρακολούθηση – οι μέλισσες περιπλανώνται στην είσοδο της κυψέλης. Η κάμερα θα ανίχνευε τους μεμονωμένους κωδικούς QR τους πάνω από εκατοντάδες φορές την ημέρα. «Αποδείχθηκε ότι σε μερικές μέλισσες αρέσει να κάνουν παρέα στην είσοδο και η κάμερα θα τις διαβάζει κάθε φορά που περνούν», είπε ο Ντιέγκο. «Γι’ αυτό ο προγραμματισμός είναι τόσο βολικός. Μπορεί να μειώσει αυτά τα ακραία δεδομένα και να μας βοηθήσει να βεβαιωθούμε ότι παρακολουθούμε τι είναι πραγματικά σημαντικό».
Κουνώντας στο μέλλον
Οι ερευνητές συνεργάζονται τώρα με μια ομάδα στο Virginia Tech για να αξιολογήσουν τον τρόπο με τον οποίο οι χρόνοι διάρκειας αναζήτησης τροφής ταιριάζουν με τους αποκωδικοποιημένους χορούς waggle. Στη συνέχεια, οι ερευνητές είπαν ότι ελπίζουν να επισημάνουν και να παρακολουθήσουν άλλα είδη μελισσών, καθώς και άλλους τύπους μελισσών , όπως κηφήνες ή βασίλισσες για να μάθουν περισσότερα για αυτές τις πτυχές της αποικίας. Σκοπεύουν επίσης να φιλοξενήσουν εργαστήρια για επιστήμονες και μελισσοκόμους για να μάθουν πώς να κατασκευάζουν και να χρησιμοποιούν τα δικά τους συστήματα παρακολούθησης.
Για να διαβάσετε ολόκληρη τη μελέτη πατήστε ΕΔΩ.