为了保障万一蜜蜂这支传粉动物主力军末日来临的时候能够加以补救,科学家们已经开始着手研究相应的机器来试图取代它们的功能。日本国家先进工业技术研究所化学教授宫古和他的团队正在试图用无人机来为植物授粉,从蜜蜂肩上接过这一重任。他们研制的无人机宽4厘米,重仅15克,只有火柴盒大小,利用黏胶可以将一朵花的花粉传播到另一朵花上,达到帮助植物传宗接代的目的。
“虽然提高其它昆虫的传粉能力,也有助于解决蜜蜂数量短缺,但是将生物投入实际运用绝非易事,因此我们决定改变思路,用机器人将生物取而代之。”宫古教授指出,“我们首次证明利用机器人传粉这一概念,开展了这次史无前例的研究。用机器人开展花粉传播实验是可行的,但还没有人尝试过。”
他们使用的黏胶又叫“离子液体胶”,是一种可导电液体失败后的产物。2007年,宫古教授研究一个液态导电体,但是没有成功。在总结失败原因的时候,他发现实验材料变成了一种非常有黏性的凝胶,不过当时自己没有在意。然而它8年后仍然黏性十足,没有变得干硬,这是大多数黏胶无法做到的。一次,宫古教授失手把黏胶洒到地上,发现它吸收了大量灰尘。他当时刚刚看了一部有关昆虫传粉遭遇困境的纪录片,联想到了这种黏胶。它黏度刚好,既能黏住花粉,又不会将其吸附得过牢。
为了测试黏胶在花朵间传播花粉的效率,科学家将它滴在蚂蚁背部,把蚂蚁放在一盒郁金香里,第二天发现背上滴了黏胶的蚂蚁身上附着的花粉数量远远超出了没有滴黏胶的蚂蚁。在另一项实验中,往黏胶里加入光致色变化合物(指在紫外线或白光下会变色的化学物质)。科学家将混合后的黏胶滴在苍蝇身上,使苍蝇有了变色能力,在不同光源下会改变颜色。凝胶的伪装效应十分理想,可以帮助无人机避免捕食者。
在传粉过程中,蜜蜂等昆虫体表绒毛的作用非同小可。它使得蜜蜂的体表面积得到增加,从而扩大了花粉的附着面积。科学家在光滑的塑料无人机底部覆盖着一层绒毛,绒毛上面涂满了宫古教授改良过的凝胶,使其具备类似的性能。当无人机飞到花朵上时,花粉颗粒就会轻轻地粘到凝胶上,当它随后再次飞到另外的花朵上,颗粒就会落下。实验时,无人机先在一丛日本百合中收集花粉,再将花粉传播给其它花朵。在每次实验中,科研人员让无人机传播100次花粉,成功率为37%。无人机与花朵接触的时候,柔软的绒毛也没有对花蕊造成损害。如果无人机没有加装绒毛,或绒毛上没有涂黏胶,就无法传播花粉。
宫古教授承认,要使这些“机器蜜蜂”真正成为现实,目前还面临诸多限制。首先很难手动操控这些无人机,另外要大大降低该无人机的成本,而且电池性能必须加以改进,目前电池只能用3分钟。不过他相信,未来只要在“机器蜜蜂”上添加高分辨率摄像头、GPS和人工智能技术,该技术迟早会派上用场。
李忠东