Ученые разработали систему с тепловыми датчиками и актуаторами, которую они интегрировали в колонию пчел. С ее помощью исследователям удалось не только повлиять на пчел «изнутри», но и повысить их выживаемость. Встроенные в скопление пчел тепловые датчики позволяли мгновенно фиксировать состояние колонии, а специальные актуаторы подводили тепло. Исследование имеет большие экологические и прикладные перспективы. Статья опубликована в журнале Science Robotics.
Медоносные пчелы создают большие самоорганизующиеся колонии, которые ученые часто называют «суперорганизмами». Суперорганизм — это одна единая социальная единица, большой самостоятельный организм, состоящий из множества отдельных особей. Структуре суперорганизмов всегда характерны сложные социальные взаимодействия и разделение труда, без чего каждый организм, составляющий общность суперорганизма, в одиночестве выжить не в состоянии. Эти суперорганизмы являются не только важнейшими регуляторами экосистемы; изучение поведения пчел имеет огромное значение в различных областях науки и человеческой деятельности. Модели социального поведения пчел исследуются даже с точки зрения математики.
Сложность изучения пчел заключается в том, что они очень привередливы. Любое изменение в окружающей среде может повлиять на поведение колонии. Опаснее всего для пчел зима — в это время года погибает большая часть колоний. В зимний период пчелы фокусируются в первую очередь на том, чтобы выжить. Для этого они формируют специальный терморегулируемый кластер. Рост и размножение же отходят на второй план. Тем не менее сегодня науке мало известно о том, как пчелы реагируют на изменения окружающей среды зимой.
Чтобы понять поведение пчел, ученые из Грацского университета в Австрии воспользовались интерактивной робототехникой. Интерактивная робототехника — это подход к изучению животных, в ходе которого исследователи используют искусственно генерируемые стимулы и особую умную систему. В новой работе ученые разработали такую систему, которую можно незаметно встроить в каркас пчелиного улья. Она состоит из множества термодатчиков и актуаторов (исполнительной системы, которая меняет потоки энергии и таким образом воздействует на какой-либо объект). Система способна измерять и корректировать поведение пчел, отслеживая локальные колебания температуры внутри улья. «Предыдущие исследования температурного поведения медоносных пчел зимой основывались на наблюдении за пчелами или изменении температуры воздуха снаружи. Наша роботизированная система позволяет нам изменять температуру внутри скопления пчел, имитируя нагревательное поведение пчел и позволяя нам изучать, как скопление регулирует свою температуру зимой», — рассказал Мартин Стефанек из Грацского университета.
В эксперименте робосистема участвовала в жизни трех пчелиных колоний зимой. Интегрируясь в суперорганизм, она могла одновременно наблюдать и менять поведение пчел. Устройство оказалось способно систематически контролировать положение зимнего скопления пчел. Например, ученые искусственно создали более теплые участки в улье и заставили пчел передвигаться к ним. Обычно в природе пчелы никогда не делают так с целью экономии энергии. Более того, ученые смогли «оживить» ослабленную холодом колонию с помощью термоактуаторов, тем самым отсрочив ее гибель.
Исследование открывает новые способы взаимодействия с медоносными пчелами. Например, с помощью робосистемы можно искусственно направлять пчел к источнику пищи или препятствовать их разделению на маленькие группы, ликвидируя угрожающие жизни колонии состояния. Выживаемость пчел становится все более серьезной проблемой для окружающей среды и продовольственной безопасности. «Тот факт, что пчелы приняли интеграцию электроники в улей, дает нашему устройству большой потенциал для различных научных или сельскохозяйственных приложений», — отметил Франческо Мондада, глава научной группы Грацского университета.
Автор: Нелли Чивилева.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
