最新研究顯示鼓泡機可以像蜜蜂一樣授粉

農(nóng)場用來給果樹的花朵授粉的微型生物機器人似乎遇到了阻礙。雖然全世界的人們都在研究不同的人工授粉系統(tǒng)，但是蜜蜂的生產(chǎn)力、效率和天賦是無法替代的，保護蜜蜂是極其重要的。也就是說，沒有必要研究其他授粉方法，而日本高級科學技術研究所（JAIST）的研究人員已經(jīng)想出了一些絕妙的方法：用裝在無人機上的泡泡機吹出充滿花粉的肥皂泡。很明顯，它很有效果。

我們所看到的其他大多數(shù)機器人授粉的例子都涉及到攜帶花粉的機器人和花朵之間的直接接觸。這是一種可行的方法，但效率并不高，這要求機器人要像蜜蜂一樣去做：識別和定位單個的花，然后一次一朵地與它們互動，以幫助授粉。對于一小片花的授粉過程，這是可行的，但問題是如何擴大覆蓋到一棵樹，更不用說整個果園了。

在近日發(fā)表在《科學》雜志上的一篇論文的新聞稿中，JAIST研究人員Eijiro Miyako描述了他的團隊是如何開發(fā)了一種小型傳粉無人機的，但不幸的是，這種無人機會頻繁破壞它接觸到的花。Eijiro Miyako對此結果表示很沮喪，他需要找到一種更好的授粉技術。后來，當他和兒子在公園吹泡泡時，他意識到如果這些泡泡能攜帶花粉粒，它們將成為一個理想的輸送系統(tǒng)：可以非常有效地創(chuàng)造和運輸花粉粒，很容易地產(chǎn)生花粉，并且這些泡泡在運送有效載荷后就消失了。

While blowing bubbles at a park with his son, Eijiro Miyako realized that if those bubbles could carry pollen grains, they’d make an ideal delivery system: You can create and transport them very efficiently, generate them easily, and they literally disappear after delivering their payload

Miyako和合著者Xi Yang做了一些實驗，讓他們在發(fā)表的論文中加入了這句話:

我們意外地發(fā)現(xiàn)，天然花粉粒可以很容易地融入肥皂膜中，并通過各種氣泡裝置在空氣中飛行。

測試表明，每毫升0.4%的表面活性劑溶液中4毫克花粉會形成肥皂泡，每個肥皂泡攜帶多達2000?；ǚ?，粘附在泡沫膜表面。該研究還可以優(yōu)化溶液的pH值，在氣泡溶液中加入硼、鈣、鎂、鉀等多種物質(zhì)，使之盡可能與花粉相切合，表明溶液中的花粉粒能夠成功萌發(fā)。

當然，真正的考驗是你是否真的可以用肥皂泡泡給植物授粉，以及它與其他方法相比效果如何。最初在梨樹上進行的實驗，使用手持泡泡槍瞄準特定的花朵，進行得非常順利，令研究人員難以置信：

Image: iScienceTo show that their bubble pollination approach is scalable, the researchers equipped a drone with a bubble machine capable of generating 5,000 bubbles per minute. In one experiment, the method resulted in an overall success rate of 90 percent when the drone moved over flowers at 2 m/s at a height of 2 m.

令人驚訝的是，將肥皂泡射向目標花后，16天后形成的幼果體積幾乎與用球形羽毛刷進行人工授粉的體積幾乎相同。隨著時間的推移，梨果實的體積逐漸增加，并表現(xiàn)出與授粉后16天相同的膨脹趨勢。此外，肥皂泡介導授粉和人工授粉的比率均在95%左右，兩者之間沒有顯著差異。顯然，這些結果表明肥皂泡介導的授粉不僅對花粉粒的育性表達有效，而且對梨果實的大量生產(chǎn)也是有效的。

為了證明這項技術是可廣泛應用的，研究的最終目標是在更大范圍內(nèi)使用一種裝有氣泡機槍（每分鐘可產(chǎn)生5000個氣泡）的無人機進行機器人授粉。為了控制無人機旋翼，研究人員在氣泡溶液中混合了一種穩(wěn)定劑，這種方法非常有效，有些泡沫溶液在周圍停留了5個小時。這些氣泡較小，每個攜帶大約300個花粉粒，但如果你每秒可產(chǎn)生近100個氣泡，那就可以有更多花粉。

在這一點上，主要的限制似乎是用來制造氣泡的表面活性劑，雖然具有生物相容性，但并不像它們可能的那樣環(huán)保。鑒于目前已開發(fā)了可食用泡泡，下一步研究人員將重點利用其發(fā)揮作用。他們還指出，無人機技術需要在定位、地圖和控制方面進行一些改進才能更好地發(fā)揮商業(yè)價值，但這一切都值得期待，對吧？