Droni e bolle di sapone per l’impollinazione dei fiori

Secondo uno studio pubblicato sulla rivista iScienze per riuscire a mitigare la diminuzione delle api, si potrebbe passare ad un'impollinazione artificiale delle piante fruttifere utilizzando le bolle di sapone.

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Molti tipi di piante dipendono quasi interamente dalle api per essere impollinate in modo naturale, per poter così produrre alcuni degli alimenti più nutrienti della natura. Purtroppo, negli ultimi decenni sono molte le specie di api che stanno diminuendo in modo significativo.
Le cause sono svariate, la diminuzione potrebbe essere dovuta dai pesticidi, dai parassiti, dalla concorrenza con altre specie di insetti, dai cambiamenti climatici, dalla perdita di piante e dalla discrepanza tra le piante disponibili e quelle di cui godono le specie di api.
Secondo uno studio pubblicato sulla rivista iScienze per riuscire a mitigare la diminuzione delle api, si potrebbe passare ad un’impollinazione artificiale delle piante fruttifere utilizzando le bolle di sapone.
Eijiro Miyako, coautore dello studio e professore associato presso la School of Materials Science presso il Japan Advanced Institute of Science and Technology afferma che la perdita delle api sta diventando una crisi a livello mondiale. Inoltre, dichiara che “le impollinazioni convenzionali, come ad esempio quella manuale, sono un lavoro molto duro e fastidioso per gli agricoltori, che desiderano avere un metodo di impollinazione automatico e conveniente. Per questi motivi stiamo cercando di ideare nuovi metodi per l’mpollinazione artificiale”.
Lo studio spiega che gli spruzzatori automatici riducono il lavoro umano e la dipendenza dagli insetti, ma sono molto più costosi e dispendiosi dei granuli di polline.
Inoltre, secondo lo studio l’impollinazione robotizzata è diventata molto attraente per i ricercatori, visto che permette di rilevare ogni singolo fiore, operare autonomamente, ed è programmabile.
Eijiro Miyako insieme ai suoi colleghi nel 2017 hanno pubblicato uno studio nel quale hanno utilizzato un piccolo drone per riuscire a impollinare i fiori. Purtroppo il drone, sebbene avesse solo un diametro di due centimetri, nel momento in cui si è avvicinato al fiore lo ha distrutto, a causa della mancanza di un sistema di controllo autonomo.
Da qui è dovuta partire un’altra ricerca, che è stata ideata da Eijiro Miyako mentre era al parco con il figlio che giocava con le bolle di sapone. L’idea è partita dal fatto che se le bolle non creavano danni nel momento in cui colpivano il viso del figlio, voleva dire che avevano un impatto morbido, leggero e flessibile, abbastanza da riuscire a impollinare i fiori senza danneggiarli.
Il suo dubbio è stato poi confermato tramite una microspia ottica nel suo laboratorio. Infatti, Miyako spiega che “può sembrare strano ma la bolla di sapone è riuscita in modo molto efficace ad effettuare l’impollinazione”.
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L’impollinazione attraverso le bolle

I ricercatori hanno testato cinque diversi tensioattivi commerciali, ossia delle sostanze che riducono la tensione superficiale di un liquido, aumentandone così le proprietà di diffusione e bagnatura. La Lauramidopropyl betaine, un tensioattivo che reagisce allo stesso modo del sapone, è risultato l’opzione migliore per i ricercatori.
La sua capacità schiumogena è stata in grado di produrre molte bolle di sapone stabili, nel momento in cui i ricercatori hanno attivato la pistola da cui sono fuoriuscite. Inoltre, le bolle hanno facilitato una migliore germinazione e crescita del polline dopo essersi depositato sul fiore.
I ricercatori attraverso gli esperimenti hanno scoperto che la soluzione a bolle di sapone composta con un pH ottimizzato, con calcio e altri minerali, era la più efficace per ottenere la germinazione, e per riuscire a trattenere i grani di polline al di sopra del film sottile delle bolle, per poi essere trasportati sui fiori prescelti.
I ricercatori hanno notato che dopo tre ore di impollinazione, la produzione di polline creato attraverso le bolle, era superiore a quella di altri metodi, come ad esempio l’impollinazione in polvere, nel quale viene applicata la polvere di granuli di polline ai fiori, o l’impollinazione a soluzione, in cui viene spruzzata una soluzione di polline, zucchero e agar.
Il test si è svolto in un frutteto, sparando 50 bolle cariche di polline sopra fiori di pero. Successivamente, attraverso la microscopia a fluorescenza, si è avuta la conferma che i granelli di polline sono atterrati sui pistilli dei fiori, riuscendo cosi ha impollinare le piante. Il numero di granuli di polline su ciascun pistillo cresceva con l’aumentare delle bolle di sapone, invece i granuli diminuivano quando venivano sparate più di 10 bolle, probabilmente a causa di un accumulo tossico.
Attraverso lo studio si è riuscito a scoprire che il tempo per la crescita, dopo aver sparato dalle 2 alle 10 bolle sui fiori di pera, è stato di 16 giorni, da cui sono riusciti a ottenerne un volume quasi uguale ai metodi convenzionali.
Il tasso fruttifero del gruppo di controllo che non ha subito l’impollinazione è stato di circa il 58%, mentre l’impollinazione di bolle ha raggiunto un tasso di circa il 95%. Inoltre, l’impollinazione del sapone richiede un numero molto inferiore di granuli di polline rispetto ad altri metodi.
Miyako ha spiegato che “non sono state osservate molte differenze tra i frutti impollinati con le bolle e quelli non. In effetti, la forma e la dimensione dei frutti di pera dopo l’impollinazione con le bolle di sapone, sembrano identiche a quella effettuata manualmente. Ovviamente, il nostro metodo ha molti più potenziali vantaggi, in termini di una futura automazione e di una riduzione dei granuli di polline”.
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L’esperimento con i droni
I ricercatori per riuscire a creare un impollinatore robotico hanno dovuto ideare un creatore di bolle automatico, in grado di produrre circa 5.000 bolle al minuto attraverso un drone autonomo controllato con un GPS. Per effettuare la prova, le bolle sono state sparate su dei gigli finti, visto che la fioritura era finita, da un’altezza di circa 1,80 metri. Ma le bolle si sono disperse formando dei gruppi, inoltre, l’impatto col vento ha fatto distruggere le bolle che colpivano i fiori.
Nelle successive prove i ricercatori hanno notato che se il drone si muoveva più lentamente, il tasso di successo arrivava fino all’87%. Lo studio ha quindi dimostrato che durante l’impollinazione dei veri fiori di pera, il drone che produceva le bolle di sapone riusciva con successo a impollinare i fiori.
James Crall, che ha studiato pesticidi e salute delle api come ricercatore post-dottorato nel dipartimento di biologia evolutiva alla Harvard University. Crall, che non faceva parte dello studio, ha dichiarato che “ci sono molte sfide da affrontare con le applicazioni di robotica leggera, considerando che esiste il problema di riuscir a fare interagire i robot con i sistemi biologici, come ad esempio fiori e animali. L’idea di utilizzare le bolle per riuscire a interagire con i delicati fiorellini, e utilizzarle come un mezzo per riuscire a manipolare l’impollinazione, è davvero intelligente”.
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Pro e contro dell’impollinazione robotica
Nonostante il grande successo dello studio, esistono alcuni fattori che richiedono altre considerazioni. Ad esempio, sono necessari ulteriori studi per migliorare il processo, in modo che le bolle di polline che mancano i fiori non vengano sprecate.
Yu Gu, professore associato di ingegneria meccanica e aerospaziale presso la West Virginia University, che ha svolto ricerche separate ma simili, ha affermato che il metodo di studio è “unico” e “molto interessante”.  Il suo team però ha deciso di optare per un robot a terra anziché un drone, poiché quest’ultimi creavano più problemi quando si trattava di essere precisi, sicuri e resistenti. Inoltre, hanno un altro limite, ossia le bolle non possono essere utilizzate tutto l’anno, perché non sono in grado di resistere alla pioggia o ai venti forti.
Al momento i potenziali impatti sull’ambiente e sulla salute dell’utilizzo di bolle di sapone, fabbricate per impollinare le nostre scorte alimentari non sono ancora chiari. Secondo lo studio, potrebbe essere possibile che le sostanze chimiche utilizzate per fare le bolle possano accumularsi negli alimenti e diventare difficili da degradare.
James Crall ha affermato che “in generale, riteniamo che una delle principali minacce alle popolazioni di impollinatori sia l’uso di prodotti chimici per l’agricoltura. Pensare alla sicurezza ambientale con tutto ciò che andiamo ad inserire nell’ambiente, sopratutto se effettuato su larga scala, è qualcosa di cui dobbiamo essere estremamente consapevoli e preoccupati”.
Sia Eijiro Miyako che Yu Gu ritengono che l’impollinazione robotica non ha lo scopo di sostituire il lavoro delle api o di far pensare che non sono più necessarie.
A tal proposito Yu Gu ha spiegato che “esistono molteplici motivazioni per cui bisogna effettuare varie ricerche sull’impollinazione robotica. Una di queste è che sappiamo che le popolazioni di api stanno drasticamente diminuendo e che la scienza non è in grado di spiegarne il motivo. Quindi è necessario avere un piano di riserva, per riuscire ad avere una certa capacità di impollinare i fiori, e di riuscire a generare del cibo nel caso in cui ci sia carenza di impollinatori naturali”.
Yu Gu, afferma anche che molte produzioni agricole utilizzano serre, spazi che potrebbero essere aiutati dall’impollinazione artificiale. Inoltre, aggiunge che i ricercatori di varie discipline, che si dedicano alla conservazione delle api e che cercano di risolvere i problemi legati a questo insetto sono fondamentali. Infatti, Yu Gu dichiara che “ritengo che più persone lavorano per risolvere il problema, meglio è. Esistono tante sfide legate all’impollinazione e alla natura da dover risolvere, che bisogna essere coesi e collaborare tra di noi”.
L’impollinazione robotica richiedera ancora molto tempo per essere implementata su larga scala. Crall ha spiegato che “abbiamo la fortuna di avere un incredibile servizio di impollinazione da questi animali, che sono straordinariamente bravi a volare in giro e a localizzare dei piccoli fiori, e lo fanno in modo incredibilmente efficiente in tutto il mondo. Penso che siamo molto molto lontani dal riuscire a replicare queste opere della natura”.
Secondo Crall, la ricerca sull’impollinazione robotica è utile ed intelligente, e potrebbe assumere un ruolo importante a livello tecnologico. Però, un potenziale svantaggio potrebbe essere che l’interpretazione pubblica potrebbe preferire una soluzione più economica ed efficiente, piuttosto che adottare approcci noti per il recupero e la conservazione delle api.
Fonte: CNN