Innowacyjne czujniki monitorują zagrożenia środowiskowe dla pszczół
Pszczoły są w niebezpieczeństwie. Od początku lat 90. ubiegłego wieku liczebność populacji pszczół w Europie spada średnio o 17–20 % rocznie, a w niektórych regionach sytuacja jest jeszcze gorsza. Obecnie około 10 % z 2 000 gatunków europejskich pszczół jest zagrożona wymarciem. Jako że trzy czwarte roślin uprawnych jest uzależniona od zapylania przez pszczoły, spadek liczby pszczelich rodzin zagraża produkcji żywności. Największy kryzys można zaobserwować w krajach, w których rolnictwo jest uprzemysłowione – to wskazuje na jego możliwe przyczyny. Główną przyczyną zdaje się być jednak połączenie wypierania rodzimych populacji przez gatunki inwazyjne, utraty siedlisk i stosowania środków owadobójczych. W tym kontekście Unia Europejska wprowadziła zakaz używania w rolnictwie (poza szklarniami) wszystkich insektycydów z klasy neonikotynoidów oraz uruchomiła inicjatywę UE dotyczącą owadów zapylających. Jednak nasza wiedza na temat zagrożeń dla pszczół nadal wymaga uzupełnienia.
Czujniki w ulach i na polach
Mimo że na rynku są dostępne komercyjne czujniki środowiskowe do monitorowania uli, nie są one idealne. Opracowaniem lepszych zajął się zespół finansowanego ze środków UE projektu IoBee, który stworzył dwa czujniki: jeden umieszcza się w ulu, a drugi na pobliskim polu. Są one ze sobą zintegrowane, co oznacza, że monitorują zmiany środowiskowe i są w stanie szybko alarmować o zagrożeniach. Umożliwiają to dodatkowe narzędzia zaprojektowane przez badaczy, takie jak bezprzewodowa sieć do łączności pomiędzy czujnikami oraz specjalne aplikacje. Czujnik przeznaczony dla uli, instalowany przy wejściu do ula, w czasie rzeczywistym zlicza wlatujące i wylatujące pszczoły. „Dzięki temu pszczelarz może ocenić liczebność pszczół zbieraczek, oszacować śmiertelność osobników na polu oraz określić różnice w czasie spędzonym poza ulem i zmiany w dostępności nektaru”, wyjaśnia koordynator projektu, dr João Encarnação. Czujnik potrafi również rozpoznawać rodzaje pszczół i zagrażające im szkodniki, m.in. dzięki metodzie zwanej ekstynkcją światła, pozwalającej na mierzenie wielkości cienia owada. Czujnik analizuje także rozpraszanie światła w różnych pasmach promieniowania, identyfikując gatunki na podstawie ich zabarwienia. Drugi, optoelektroniczny czujnik zlicza i rozpoznaje owady latające poza ulem. Jak wyjaśnia Encarnação: „Gdy owady przelatują przed czujnikiem, automatycznie rozpoznaje on ich sposób lotu i dopasowuje gatunek do owada ze specjalnej bazy danych. Oznacza to, że można skutecznie identyfikować owady bez potrzeby zakładania pułapek i manualnego liczenia”. Czujnik mierzy także zagęszczenie zapylaczy, co jest ważnym parametrem z punktu widzenia produkcji rolnej i monitorowania ekosystemów. Żaden inny system czujników nie jest w stanie gromadzić takich informacji. Czujniki można także zintegrować ze stacją monitorowania pogody i jakości powietrza. Wszystkie urządzenia w ramach systemu wysyłają dane do serwera w chmurze za pośrednictwem sieci komórkowej. Aby ułatwić pszczelarzom ich analizę, zespół projektu opracował także algorytmy do automatycznego przetwarzania danych oraz oprogramowanie do tworzenia wizualizacji.
Wczesne ostrzeganie, udane testowanie
Zgromadzone informacje mogą być wykorzystywane do ostrzegania władz o zagrożeniach środowiskowych czy atakach szkodników, tym samym przyspieszając reakcję i ułatwiając wprowadzanie lepiej dopasowanych działań niż dotychczas. Badacze przetestowali czujniki w pięciu europejskich krajach i w Stanach Zjednoczonych. Podczas analiz laboratoryjnych i prób terenowych udało im się wykazać 95-procentową dokładność pomiarów, co pozwoli o połowę zmniejszyć koszty inspekcji i nadzoru pasiek. Co więcej, zespół zebrał bardzo pozytywne opinie zwrotne od klientów prywatnych i instytucjonalnych oraz od władz. Zespół ma już wstępne zamówienia na zamontowanie czujników w 200 ulach w trzech krajach z Europy i w trzech spoza UE, które zamierza zrealizować jesienią 2020 roku. W planach na 2021 rok jest wyposażenie kolejnych 5 000 uli. Innowacyjne czujniki opracowane w ramach projektu IoBee dostarczają pszczelarzom i decydentom dokładniejszych informacji dotyczących zagrożeń dla pszczół. Ich powszechne stosowanie pozwoli na udoskonalenie europejskich norm oraz ograniczenie stosowania pestycydów.
Słowa kluczowe
IoBee, czujnik, ul, gatunki inwazyjne, optoelektroniczny, monitorowanie, pestycydy
