Mekaniske bestøvere kopierer biene

Men heldigvis er forskere i full gang med å kopiere evnene fra en av naturens aller beste støvere – bien – over i en liten, flygende drone, som skal hjelpe bønder med arbeidet på jordet og i drivhuset.

Bier bidrar til blomsterparing

Bestøvningen av blomster og matplanter er avgjørende for verdens økosystemer og har vært det helt siden de første blomsterplantene foldet ut kronbladene for omkring 150 millioner år siden.

Det avr da noen insekter begynte å leve av pollen. Ut fra fossile funn fra samme periode kan forskerne se at flyvende insekter opplevde en enorm fremgang fordi de begynte et gunstig partnerskap med de nye, blomstrende plantene.

I dag består partnerskapet i at bien beveger seg fra blomst til blomst for å samle nektar. Utbyttet fraktes hjem til kolonien og brukes som mat til larver, arbeiderbier, droner og dronningen.

Det at biene besøker så mange blomster, gjør at plantene får hjelp med å formere seg. Pelsen på biene plukker opp pollen – de mannlige kjønnscellene som sitter i blomstens støvdragere – under besøket.

De overføres til arret på en annen blomst når bien kravler ned mellom kronbladene på den neste planten. Med dette er befruktningen fullført, og fruktlegemet begynner å utvikle seg til for eksempel et eple eller et bjørnebær.

Blomsterplanter utgjør i dag omkring 80 prosent av alle landplanter på kloden. Botanikere har oppdaget vel 300 000 arter, og det finnes antagelig ytterligere 100 000 fortsatt ukjente arter – hovedsakelig i tropene.

Selv om alle bestøvende insekter skulle forsvinne, vil ikke alle blomsterplanter dø ut, men trusselen er likevel alvorlig. Av alle blomsterarter på kloden er 90 prosent helt eller delvis avhengige av dyr – som regel insekter – for å kunne pollineres. I FN-rapporten anslår ekspertene at den samlede verdien på de plantene som bestøverne bidrar til å produsere, årlig utgjør mellom 2 og 5,1 billioner kroner.

En analyse fra bielaboratoriet ved University College Davis i California viser dessuten at i alt 91 av våre 107 viktigste matplanter er delvis avhengige av bier når det gjelder bestøvning. Disse plantene produserer de vitaminene, næringsstoffene og oljene som vi mennesker er avhengige av for å holde oss friske.

Biedøden har ikke bare konsekvenser for mennesker, men også for fugler, flaggermus og amfibier som blant annet lever av å spise biene. Dessuten finnes det utallige dyr som også lever av den frukten biene bestøver. Hvis biene forsvinner, vil det skape kaos i store deler av næringskjeden.

Biebestanden er truet fra flere hold

Forskerne vet fortsatt ikke akkurat hvorfor biene forsvinner, men svaret ligger antagelig i en kombinasjon av flere utilsiktede konsekvenser av menneskelig aktivitet.

Eksperter peker blant annet på at moderne landbruk i dag drives på en måte som gjør at biene er nesten helt uten mat i lange perioder. Om våren er det massevis av pollen og nektar på de store arealene der det dyrkes mat, men etter at alle disse plantene har blitt høstet inn, er det plutselig langt mellom blomstene.

Flere ulike former for sprøytegifter er også en stor utfordring for biene. Ugressmidler fjerner mange av de naturlige blomstene biene lever av når det ikke er blomster på jordene. Andre sprøytegifter, blant annet insektgift, dreper biene direkte ved å overstimulere nervesystemet eller indirekte ved å forstyrre bienes evne til å finne veien i landskapet, slik at de går seg vill på vei tilbake til kolonien og dør.

Samtidig er en av bienes naturlige fiender – varroamidden – i stor framgang, og det kan ifølge noen biologer også forklare den utbredte biedøden. Midden fantes fram til 1980-tallet bare i Asia, men spredte seg deretter til både Europa og USA.

Varroamidd suger blod fra biene, noe som svekker dem, og bærer dessuten på mange virussykdommer som blir spredt når bien kommer hjem til kolonien. Det er fare for at hele kolonien dør ved et middangrep, med mindre birøkteren griper inn tidlig.
I Kina er mangelen

I Kina er mangelen på naturlige bestøvere allerede en realitet. I store områder må eple- og pæretrær bestøves av arbeidere med pensler, fordi alle nytteinsektene stort sett ble utryddet ved overdreven bruk av sprøytegift på 1980-tallet.

Dessverre er de menneskelige avløserne håpløst ineffektive sammenlignet med naturen – og håndbestøvning er ti ganger dyrere for fruktdyrkeren enn å leie bikuber.

Bønder har også forgjeves forsøkt å løse mangelen på bier ved å spre pollen over en fruktplantasje fra et sprøytefly. Men forsøk utført på epleplantasjer viser at selv etter en skikkelig teppebombing med plantesæd hadde trærne 70 prosent færre frukter enn ved insektbestøvning, og de eplene som vokste fram, var 40 prosent mindre enn normalt.

Robotstøver utfordrer forskere

Det ser ut til at tiden løper ut for biene som verdens primære bestøvere, men inntil videre finnes det ingen erstatning som er i nærheten av å være like effektiv. Derfor arbeider forskere og ingeniører på universiteter verden over på høytrykk med å utvikle og teste en effektiv erstatning.

Det krever at forskerne løser tre utfordringer. Først må de sørge for at roboten eller dronen er like effektiv som bien når blomstene skal bestøves. Deretter må de krympe systemene, så de kommer ned i biestørrelse. Til slutt må alt sammen samles i én høyteknologisk pakke som med en minimal grad av inngrep fra mennesker kan utføre bestøvningen på en effektiv måte.

Og forskerne er allerede på god vei. Biene har en fantastisk evne til å finne de rette blomstene. Det krever en avansert form for billedgjenkjenning hos den roboten som skal kunne identifisere den riktige kombinasjonen av kronblader i de riktige fargene både i fullt dagslys, i overskyet vær, i tussmørke og fra alle tenkelige vinkler. Det er ingen lett oppgave. En av de mest lovende kandidatene er roboten BrambleBee som er utviklet ved West Virginia University.

Med et kamera på armen bygger roboten opp et detaljert bilde av hver enkelt av blomstene i et drivhus. På bakgrunn av kunnskapen om utseendet av blomster i ulike grader av modenhet og ved å huske på sitt tidligere arbeid i drivhuset identifiserer BrambleBee blomster med behov for bestøvning, akkurat som de ekte biene gjør.

Men BrambleBee er i dag en robot på størrelse med et kjøleskap og kan dermed ikke brukes til å bestøve blomster i praksis. Kunstige bestøvere må være mye mer bevegelige og i stand til å plukke opp pollen fra en blomst og overføre det til en annen.

Derfor eksperimenterte japanske forskere i 2017 med en vanlig hobbydrone som ble dekket med noe som kunne mindre om bienes pels. De klarte å få dronen til å befrukte en lilje med pollen fra en annen blomst.

Ved Harvard University har forskere utviklet den minste flygende dronen i verden, som de faktisk har døpt RoboBee. Dronen veier mindre enn 90 milligram og kan fly baklengs og stå stille i luften, noe som gjør den like flyvedyktig som de svart- og gulstripete insektene.

Men dronens bevegelsesfrihet er fortsatt nokså begrenset, for den er foreløpig avhengig av strøm via en ledning for å kunne fly. Selv de mest avanserte batteriene som finnes i dag, kan ikke lages så lette og små at de kan drive droner i biestørrelse.

Forskernes neste oppgave blir å samle all denne teknologien i en pakke – en flygende robot med den rette størrelsen. Denne oppgaven har de så vidt kommet i gang med.

Den graden av selvstendighet som vil være nødvendig i framtidens kunstige bier, krever nemlig et enormt sprang framover innen kunstig intelligens og datateknologi, mener James Marshall.

Han er ekspert på nevrale nettverk ved universitetet i Sheffield og har forsket på hvordan bier kan utvise en så avansert atferd med sine relativt små hjerner. Marshall anslår at med den nåværende utviklingen i teknologien vil det komme en bieavløseren rundt år 2035.

Mikrodroner hjelper landbruket

Den avanserte bestøvningsoppgaven er imidlertid ikke den eneste forskere kan gi til de små, flygende insektroboter.

En sverm av selvstyrende robotbier ville for eksempel være ideell til å sende utover store landbruksområder og gi bøndene detaljerte data som gjør det lettere å forutsi hvordan plantene vil vokse eller dosere vanningsmengden.

Det vil gjøre landbruket langt mer effektivt, noe som er avgjørende hvis alle munner skal mettes i framtiden, i og med at verdens befolkning i 2050 ventes å være oppe i nesten ti milliarder.

Planter som for eksempel mais, hvete og sukkerrør er nemlig bestøvet av vind – pollen fraktes fra plante til plante av vinden – og trenger ikke hjelp fra en bestøver som for eksempel en bie.

Men det gjør ikke situasjonen mindre alvorlig, og alle forskere som i dag arbeider med å utvikle disse robotbiene, er enige om at den aller beste løsningen fortsatt er å arbeide for å sikre at naturens opprinnelige bestøvere overlever.