最新研究顯示鼓泡機(jī)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(jī)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(hù)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(jí)科學(xué)技術(shù)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(jī)上的泡泡機(jī)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(jī)器人授粉的例子都涉及到攜帶花粉的機(jī)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(jī)器人要像蜜蜂一樣去做：識(shí)別和定位單個(gè)的花，然后一次一朵地與它們互動(dòng)，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(kuò)大覆蓋到一棵樹，更不用說整個(gè)果園了。

在近日發(fā)表在《科學(xué)》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(tuán)隊(duì)是如何開發(fā)了一種小型傳粉無人機(jī)的，但不幸的是，這種無人機(jī)會(huì)頻繁破壞它接觸到的花。Eijiro Miyako對此結(jié)果表示很沮喪，他需要找到一種更好的授粉技術(shù)。后來，當(dāng)他和兒子在公園吹泡泡時(shí)，他意識(shí)到如果這些泡泡能攜帶花粉粒，它們將成為一個(gè)理想的輸送系統(tǒng)：可以非常有效地創(chuàng)造和運(yùn)輸花粉粒，很容易地產(chǎn)生花粉，并且這些泡泡在運(yùn)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(shí)驗(yàn)，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(huì)形成肥皂泡，每個(gè)肥皂泡攜帶多達(dá)2000?；ǚ郏掣皆谂菽け砻?。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(dāng)然，真正的考驗(yàn)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(jìn)行的實(shí)驗(yàn)，使用手持泡泡槍瞄準(zhǔn)特定的花朵，進(jìn)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(biāo)花后，16天后形成的幼果體積幾乎與用球形羽毛刷進(jìn)行人工授粉的體積幾乎相同。隨著時(shí)間的推移，梨果實(shí)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(dǎo)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(jié)果表明肥皂泡介導(dǎo)的授粉不僅對花粉粒的育性表達(dá)有效，而且對梨果實(shí)的大量生產(chǎn)也是有效的。

為了證明這項(xiàng)技術(shù)是可廣泛應(yīng)用的，研究的最終目標(biāo)是在更大范圍內(nèi)使用一種裝有氣泡機(jī)槍（每分鐘可產(chǎn)生5000個(gè)氣泡）的無人機(jī)進(jìn)行機(jī)器人授粉。為了控制無人機(jī)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(gè)小時(shí)。這些氣泡較小，每個(gè)攜帶大約300個(gè)花粉粒，但如果你每秒可產(chǎn)生近100個(gè)氣泡，那就可以有更多花粉。

在這一點(diǎn)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(diǎn)利用其發(fā)揮作用。他們還指出，無人機(jī)技術(shù)需要在定位、地圖和控制方面進(jìn)行一些改進(jìn)才能更好地發(fā)揮商業(yè)價(jià)值，但這一切都值得期待，對吧？