Роботизированные рамки раскрывают новые аспекты поведения пчел и хранения меда
Исследователи из EPFL разрабатывают роботизированные рамки для ульев, которые помогают отслеживать запасы меда внутри улья с течением времени без использования камер. Цель — создать новые инструменты наблюдения за поведением медоносных пчел, которые лучше соответствуют естественному способу занятия пространства пчелами по сравнению с существующими методами.
Докторант лаборатории Mobots EPFL Сирил Монетт, ранее изучавший коллективное поведение тараканов, теперь применяет робототехнику для исследования медоносных пчел. В естественных условиях пчелы внутри улья формируют скопление в форме шара на пересечении нескольких сотовых рамок. Такая конфигурация, вероятно, оптимальна для них. Однако традиционные наблюдательные ульи, используемые в науке, позволяют изучать только одну или две изолированные рамки, что заставляет пчел занимать плоский диск, а не объем.
"Если мы не предоставим среду, позволяющую пчелам вести себя естественно, наблюдения могут лишь приблизительно отражать поведение сильных и целостных колоний", — объясняет Монетт.
Использование тепловых свойств меда
Чтобы полностью отказаться от камер, исследователи создали термо-роботизированную сотовую рамку, на которой пчелы могут строить соты. Рамка состоит из 64 датчиков температуры, измеряющих ее в 10 отдельных областях, которые можно нагревать независимо. Поскольку пчелы строят соты с обеих сторон рамки, это соответствует 20 участкам сотов, где потенциально может храниться мед.
Сначала задача — определить, где находятся запасы меда, и оценить их количество в этих 10 областях с течением времени, а затем изучить поведение пчел в связи с этим.
"Нас интересует взаимосвязь между перемещением пчел, их жизненными циклами и расположением меда в улье. Наша первая задача — точно измерить количество меда на участке в отсутствие живых пчел, что нам успешно удалось благодаря тепловым свойствам меда", — говорит Монетт.
Мед нагревается и остывает иначе, чем пустые соты. Подавая тепловой импульс с шагом +1, +3 или +5 °C, исследователи могут охарактеризовать тепловую реакцию участка сотов, заполненного медом, и, следовательно, определить количество меда в этой области.
Объем меда моделируется на основе времени нагрева и охлаждения в сочетании с измерением динамики нагрева. Такие роботизированные рамки можно комбинировать в улье для полной картины запасов меда колонии.
Перспективы исследований
"Сочетая этологию и робототехнику, мы можем проводить беспрецедентные наблюдения за пчелами в почти полностью естественных условиях, выявляя ранее не наблюдавшееся с такой точностью поведение. Это позволяет нам проверять и улучшать существующие гипотезы о поведении пчел и одновременно изучать методы их защиты", — говорит руководитель лаборатории Mobots Франческо Мондада.
Монетт и коллеги уже проводят эксперименты с роботизированным наблюдательным ульем, проверяя различные гипотезы in situ.
"Меня интригует этология пчел, например, то, как шар пчел выражает циркадные ритмы, расширяясь и сжимаясь в течение дня. С помощью нашей системы я надеюсь картировать ресурсы меда и демографию колонии во времени, наблюдать, как перемещается пчелиный шар зимой, и создать основу для других экологических исследований, например, изучения влияния волн жары на колонии", — объясняет Монетт.