Abejas reinas, robots y colmenas inteligentes

Científicos europeos están diseñando abejas reinas con robots y colmenas inteligentes para salvar sus colonias.

Ya sea por las noticias o por el número cada vez menor de bichos que golpean tu parabrisas, te habrás dado cuenta de que el mundo de los insectos está en mal estado.

En las últimas tres décadas, la biomasa mundial de insectos voladores ha disminuido en un 75%. Una de las víctimas más visibles de esta tendencia es el polinizador más importante del mundo: la abeja.

Solo en Estados Unidos, el 48% de las colonias de abejas murieron en 2023, lo que lo convierte en el segundo peor año registrado. Esta importante pérdida se debe en parte al trastorno del colapso de colonias (CCD), la desaparición repentina de las abejas. Por el contrario, los países europeos informaron tasas de pérdida colonial más bajas, pero aún alarmantes, que oscilaron entre el 6% y el 32%.

Esta disminución está provocando una polinización inadecuada de muchos de nuestros cultivos básicos, lo que representa una amenaza para la seguridad alimentaria de nuestras comunidades.

Desmintiendo el mito de ciencia ficción de las abejas robot

Ante este panorama, ¿qué se puede hacer? Debido al papel que desempeñan los pesticidas en la disminución de las colonias de abejas, las soluciones comúnmente propuestas incluyen la transición de la agricultura industrial a formas de agricultura más sostenibles que utilizan menos pesticidas.

Otros se inclinan hacia la ciencia ficción: algunos científicos imaginan que con el tiempo podremos sustituir las abejas vivas por robots. Estas abejas artificiales podrían interactuar con las flores como insectos naturales, manteniendo las tasas de polinización a pesar de la disminución de los polinizadores naturales.

La idea de los polinizadores artificiales se convirtió en un incentivo para crear brillantes diseños de robots voladores del tamaño de insectos. De hecho, estos inventos nos enseñan más sobre la imaginación de los ingenieros que sobre cómo dar vida a las abejas, por lo que las posibilidades de que se conviertan en realidad son muy pequeñas.

En primer lugar, estos polinizadores artificiales tendrían que estar equipados para hacer algo más que volar. Las tareas diarias de las abejas comunes incluyen buscar plantas, reconocer flores, interactuar discretamente con ellas, detectar fuentes de energía, evitar posibles depredadores y lidiar con condiciones climáticas desfavorables.

Los robots deberán hacer todo esto en la naturaleza con un alto grado de confiabilidad, ya que cualquier robot dañado o perdido puede causar daños y propagar la contaminación. En segundo lugar, queda por ver si nuestro conocimiento tecnológico puede producir tales inventos. Y no hablar del coste de una colonia de robots para sustituir el proceso de polinización proporcionado por una colonia de abejas.

Proyectos tecnológicos más viables

En lugar de intentar sustituir las abejas por robots, nuestros dos últimos proyectos financiados por la UE proponen que los robots y las abejas realmente trabajen juntos. Si tienen éxito, las colonias de abejas en dificultades podrían convertirse en unidades biohíbridas que incluyan componentes biológicos y tecnológicos potencialmente complementarios. Se espera que esto estimule y apoye el crecimiento de la población de abejas a medida que más abejas sobrevivan a los duros inviernos y produzcan más abejas obreras para polinizar los ecosistemas circundantes.

El primero de estos proyectos, Hiveopolis, explora cómo la tecnología digital puede respaldar los complejos y descentralizados mecanismos de toma de decisiones de una colonia de abejas. El experimento comenzó en 2019 y finalizará en marzo de 2024, implementando la tecnología en tres colmenas de observación, cada una con 4.000 abejas, en lugar de las 40.000 abejas de una colonia típica.

Dentro de esta casa de abejas inteligente, las colmenas están integradas con sensores de temperatura y dispositivos de calefacción para que las abejas puedan encontrar condiciones óptimas en la colonia. Dado que las abejas tienden a esconderse en zonas más cálidas, las colmenas también nos permiten dirigirlas a diferentes partes de la colmena.

Como si este control fuera poco, las colmenas también están equipadas con sistemas de portones electrónicos que monitorean los movimientos de los insectos. Ambas tecnologías nos permiten decidir dónde almacenan las abejas la miel y el polen y cuándo abandonan la colmena para que podamos recolectar la miel.

Por último, pero no menos importante, la colmena inteligente contiene una abeja robot danzante que puede dirigir a las abejas en busca de alimento a áreas con árboles para la polinización.

Debido a la pequeña escala del experimento, no es posible sacar conclusiones sobre hasta qué punto nuestra tecnología puede prevenir la pérdida de colonias de abejas. Sin embargo, no hay duda de que lo que hemos visto hasta ahora da motivos para la esperanza.

Ciertamente podemos confirmar que nuestro panal inteligente permite a las colonias sobrevivir al frío en el invierno ya que de otra manera sería imposible. Para evaluar con precisión el número de abejas que han preservados estas tecnologías, es necesario expandir los experimentos a cientos de colonias.

Mimar a las abejas reinas

Nuestro segundo proyecto financiado por la UE, RoboRoyale, se centra en las abejas reinas y las abejas de su colonia. En este caso, el robot monitorea e interactúa continuamente con su Alteza.

Para 2024, equiparemos cada colmena con una flota de seis robots del tamaño de una abeja para nutrir y alimentar a la reina, lo que influirá en la cantidad de huevos que pone.

Algunos de estos robots estarán equipados con microbombas para entregar el gel de abeja, mientras que otros estarán equipados con microactuadores compatibles para preparar el gel. Luego, estos robots se conectarán a un brazo robótico más grande equipado con una cámara infrarroja para monitorear continuamente a la reina y su entorno.

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Como muestran la foto de la izquierda y la de abajo, introdujimos con éxito un brazo robótico en una colonia viva.
Allí, observó continuamente a la reina y determinó su ubicación mediante estímulos luminosos.
Foto: Pixabay/JanetAB

La esperanza es que en la segunda fase, el robot del tamaño de una abeja y el brazo robótico puedan imitar el comportamiento de las abejas obreras, las abejas hembras no reproductivas, cuidando a las abejas reinas y alimentándolas con jalea real.

Este nutriente secretado por las glándulas de las abejas obreras es rico en agua, proteínas, carbohidratos, lípidos, vitaminas y minerales, lo que permite a la abeja reina poner hasta miles de huevos al día.

Las obreras también limpian a las abejas reinas, es decir, la lamen. Durante estas interacciones, recolectan algunas de las feromonas de la reina y las esparcen por toda la colonia a medida que avanzan por la colmena.

La presencia de estas feromonas controla muchas actividades de la colonia y alerta a la colonia de la presencia de la abeja reina. Por ejemplo, si las abejas reinas mueren, se debe criar rápidamente una nueva reina a partir del huevo puesto por la reina muerta, dejando poco tiempo para que las abejas reaccionen.

Finalmente, se cree que las abejas obreras también pueden actuar como guías para la abeja reina, haciendo que ésta ponga huevos en celdas específicas de la colmena. El tamaño de estas células puede determinar si la abeja reina pondrá huevos diploides o haploides, convirtiendo así a la abeja en una abeja macho o una abeja obrera (hembra). Supongamos que estas funciones de liderazgo puedan influir nada menos que en todo el nivel de reproducción del país.

¿Cómo pueden los robots prevenir el canibalismo de las abejas?

Esto puede tener otro efecto positivo: prevenir el canibalismo. En tiempos difíciles, como lluvias prolongadas, las abejas tienen que trabajar con muy poco polen. Esto los obliga a alimentar con larvas más jóvenes a las más viejas para que al menos las larvas más viejas tengan posibilidades de sobrevivir.

Con RoboRoyale, no solo pretendemos reducir la probabilidad de que ocurra este comportamiento, sino también cuantificar en qué medida ocurre en condiciones normales.

En última instancia, nuestro robot nos permitirá avanzar en nuestro conocimiento de procesos regulatorios complejos en colonias de abejas gracias a nuevos procedimientos experimentales. El conocimiento adquirido en estas nuevas líneas de investigación será fundamental para proteger mejor a estos insectos socialmente valiosos y garantizar en el futuro una polinización adecuada, importante para la seguridad alimentaria.

Este artículo fue escrito por Farshad Arvin, profesor asociado de robótica en la Universidad de Durham; Martin Stefanek, profesor asistente, Departamento de Biología, Universidad de Graz; y Tomas Krajnik, profesor asistente de robótica en la Universidad Tecnológica Checa. Se republica desde The Conversation bajo una licencia Creative Commons.

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