RoboBees, stadsreservat och heta bikupor kan rädda världen från "beepocalypse"

Jordbruket har kommit långt under det senaste århundradet. Vi producerar mer mat än någonsin tidigare – men vår nuvarande modell är ohållbar, och som världens befolkning snabbt närmar sig 8 miljarder, kommer moderna livsmedelsproduktionsmetoder att behöva en radikal förändring om de ska behållas upp. Lyckligtvis kan en rad nya tekniker hjälpa till att göra det möjligt. I denna serie, kommer vi att utforska några av de innovativa nya lösningarna som bönder, forskare och entreprenörer arbetar med för att se till att ingen blir hungrig i vår allt mer trånga värld.

Om du inte har bott under en sten, eller har fått ditt huvud begravt i en tom gruvbikupa, har du förmodligen hört om den nuvarande "beepocalypsen". Under de senaste åren har colony collapse disorder (CCD) härjat bipopulationer över hela världen. Mer än 40

procent kolonier i USA dog bara 2016, så att kalla situationen för en "decimering" skulle vara en grov underdrift.

Nästan en tredjedel av vår kost kommer från insektspollinerade växter, och enligt US Department of Agriculture, bin är ansvariga för 80 procent av den pollineringen. Det behöver inte sägas att en enorm del av vårt globala livsmedelsnätverk är beroende av välbefinnandet för denna okända jordbruksarbetare. Enkelt uttryckt: Om de går så går vi.

Det finns en mängd underliggande orsaker bakom denna massiva döende, och följaktligen finns det ingen silverkula som kommer att vända trenden. Frågan är mångfacetterad och att lösa ett sådant labyrintiskt problem kommer att kräva ett nät av kompletterande ansträngningar.

Lyckligtvis har planeten jorden redan någon i fallet.

Just nu, över hela världen, använder naturvårdare, ingenjörer och vanliga medborgare modern teknik för att hjälpa till att rädda våra surrande, bevingade allierade. I den här artikeln tar vi dig på en rundtur i inte bara de största problemen som biodlare står inför just nu, utan också några av de fantastiska lösningar som människor har tänkt på för att lösa dem.

Det visar sig att bekämpningsmedel är dåligt för bin. Vem visste?!

Under de senaste decennierna har bönder tittat på genetiskt modifierade grödor och en ny klass av bekämpningsmedel - nämligen neonikotinoider (eller neonika) - för att tänja ut avkastningen för att möta våra globala livsmedelsbehov. Tyvärr har de kvarvarande effekterna av dessa grödor och bekämpningsmedel varit direkt kopplade till högre nivåer av colony collapse disorder — ett fenomen där majoriteten av arbetsbina överger kupan och lämnar sin drottning Bakom.

Däri ligger gåtan. Vi förlitar oss på dessa jordbrukskemikalier för att producera adekvata mängder mat åt oss själva, men de dödar också bin och river bort en avgörande pelare i vårt matsystem. Forskare säger att vi förmodligen inte borde fortsätta använda neonik, men bönder kommer sannolikt att fortsätta att göra det eftersom de ökar skördarna. Det är en ond cirkel.

Den goda nyheten är att den senaste tiden har fler och fler länder börjat göra det förbjuda några av dessa bekämpningsmedel — vilket tvingar odlarna att komma på alternativa metoder. Men även om vi slutade använda neonik över hela världen igår, skulle våra problem inte vara över.

Bekämpningsmedel är bara toppen av ett isberg

Big Ag och biodlingens bastardisering

Kommersiell biodling har alltid varit en lukrativ verksamhet. Men på senare år har biodlare börjat hyra ut mer och mer av sina bikupor för pollineringsändamål (istället för att bara göra honung) för att förbli lönsamma.

Detta görs ofta i stor skala, med semi-lastbilar lastade med hundratals bikupor och miljontals bin. Dessa biodlare reser på motorvägarna efter pollineringscyklerna över hela landet och hyr ut sina kolonier till högstbjudande.

Bin är dock ganska petiga. Om temperaturen sjunker under 50 grader Fahrenheit, eller om det är regnigt, särskilt blåsigt eller till och med molnigt, är det mindre troligt att bin lämnar kupan och pollinerar. För att garantera att en gröda pollineras använder bönder ofta kommersiella biodlare som en slags försäkring.

Många kommer ofta att hyra dubbelt så många bin som krävs för en viss gröda för att säkerställa att den blir pollinerad oavsett vad. Tyvärr betyder detta i allmänhet att det finns hälften så mycket mat i ett givet fält för att ge bina tillräckligt med näring. För att kompensera för denna obalans kommer många biodlare att komplettera sina bins kost med alternativa matkällor. Detta inkluderar vanligtvis billig, mindre näringsrik majssirap för att öka lönsamheten.

"Bara på grund av hur [biodlare] måste hantera dem i ett stort antal kolonier för att tjäna pengar är skadligt för deras hälsa, säger Dr Francis Drummond, professor i insektsekologi vid University of Maine. "Så det är en slags catch-22."

Majssirap är inte lika näringsrikt som rörsocker, och rörsocker är inte alls lika näringsrikt som nektar från blommor. På samma sätt är det nuvarande systemet med eviga transporter också stressande och skadligt för övergripande hälsa för dessa kommersiella bipopulationer, vilket gör dem mer mottagliga för sjukdomar och parasiter.

"När du har en population av en värd som är infekterad av en parasit eller sjukdom, och som också hålls i riktigt höga densitet, tenderar de att vara mer benägna att få den sjukdomen," sa Drummond.

Ett sätt att bekämpa detta är med bättre övervakningsteknik som gör att biodlare kan stärka friska populationer och laga sjuka. Ta EyesOnHives, till exempel. Liksom en FitBit för bin använder systemet kameror inuti kupan för att övervaka aktivitet och vidarebefordra data till biodlare via en smartphone eller surfplatta.

Med hjälp av programvara kan timmars övervakning av kupor delas upp i koloniaktivitetsmönster för att ge användbar analys. Applikationen samlar in data inte bara om enskilda bin utan också övervakar kupan som en kumulativ "superorganism.” Detta gör att appen kan mäta bikupans hälsa via analytiska spikar och fall så att djurhållare kan reagera på störningar snabbare.

Och pojke, finns det massor av störningar att vara orolig för.

Bekämpa kvalster

Varroakvalstret — eller Varroa destruktör som det är formellt känt — har härjat bisamhällen över hela världen i årtionden. Sedan den invasiva artens introduktion till Nordamerika på slutet 1980-talet, har skadedjuret varit ansvarigt för att utplåna hel populationer av västerländska honungsbin.

Det är lätt att förstå varför. Västerländska honungsbin är helt försvarslös mot kvalstret. Parasiten - inte större än ett sesamfrö, hakar fast på ett bi och suger dess blod, till slut dödar det antingen direkt eller gör biet mer mottagligt för sjukdomar och virus. För att göra saken värre, har biodlare egentligen inte så mycket tillvägagångssätt när det kommer till dessa kvalster, och de tvingas ofta använda allt från syror och blekmedel till mediciner för hästfästingar för att bekämpa dem. Men naturligtvis kan även dessa ha negativa effekter på kolonin.

Tack och lov kan det finnas en säker lösning på vårt destruktorproblem.

De Termosolär Hive är lika enkelt som effektivt. Till skillnad från honungsbin, varroakvalster kan inte tål höga temperaturer. Thermosolar Hive drar fördel av detta genom att använda en taksolpanel som är designad för att öka värmen inuti kupan till dödliga temperaturer för varroakvalstret utan att skada honungsbin.

Skaparna av bikupan hävdar att den accelererar vårkolonitillväxt, polleninsamlingskapacitet och flygaktivitet. Kupan är fortfarande i prototypfasen vid det här laget, men kan vara ett kraftfullt vapen i kampen mot kvalstret.

Naturligtvis, om detta enkla tillvägagångssätt inte fungerar, finns det en reservplan. I en framtid med ymnighetshorn av genetiskt modifierade livsmedel kan vi också ha bikupor som surrar av genetiskt modifierade honungsbin.

Konstruera bättre bin — och bygga robotar för säkerhets skull

En annan plan för att lindra problemet med Varroakvalster kommer från Moder Natur - med en twist. Tanken är att använda en teknik som kallas RNA-interferens (RNAi) genom att mata bin med sockersirap med syntetisk RNA-kod som är speciellt utformad för att fungera mot Varroakvalstret. När ett kvalster börjar läcka blod från dessa biotekniska bin, kommer ett syntetiskt RNA in i dess system. Istället för att få näring lämnas skadedjuret istället med en minskad förmåga att andas, äta eller fortplanta sig – och det är bara en av de många smarta tillvägagångssätt som forskare drömmer om.

Harvard University tar saker ett steg längre genom att planera för en all-out Tyst vår scenario: En värld utan naturligt förekommande bin. Vid universitetets Wyss Institute for Biologically Inspired Robots designar forskare hela flottor av s.k. “RoboBees” som kan pollinera våra grödor i en framtid utan bi.

Dessa RoboBees (eller mer exakt, Autonomous Flying Microbots) är inte bara utrustade med vingar, utan även sensorer som efterliknar binas ögon och antenner, vilket gör att enheterna både kan "känna" och svara på deras miljö. Det kan låta galet och långsökt, men det här är inte bara akademisk vaporware. Teamet har utvecklat dessa robotar i mer än fem år och tror att RoboBees kan börja artificiellt pollinera grödor inom en årtionde.

Det är ett lovande projekt och kan mycket väl rädda dagen - men det är också viktigt att göra det kom ihåg att vi vanliga Joes inte är på uppdrag av den senaste tekniken för att vända på beepokalyps. Det finns många grundläggande steg både städer och medborgare kan ta för att faktiskt göra skillnad.

Bygga bivänliga städer

Ett av de mest problematiska resultaten av både storskaligt jordbruk och klimatförändringar är utarmningen av biologisk mångfald till förmån för monokultur. En diet med övervägande en födokälla är inte idealisk för optimal bihälsa. Ett område som domineras av tiotusentals tunnland enstaka säsongsgrödor kan inte tillräckligt ge näring till en frisk bikupa året runt - än mindre säsongsmässigt.

Medan städer är konstruerade för människor kan utrymmena enkelt anpassas för att fungera som bireservat. En imponerande insats på gång i Oslo, Norge, skulle kunna genomföras i städer runt om i världen för att återuppliva kolonier lokalt. De kallar det världens första "bi motorväg.”

Som en del av projektet uppmuntras medborgarna att använda utomhusområden (parker, skolträdgårdar, tak, etc.) för att skapa bivänliga livsmiljöer runt Oslo. Individer kan lista och kartlägga sina planteringar på en webbplats för att uppmuntra andra i närheten att följa efter med sina egna livsmiljöer och andra diversifierade trädgårdar.

Oslo är inte den enda platsen där människor tänker om stadsdesign med pollinatörer i åtanke. Forskare vid University of Maine arbetar med en fullständig deponi i Hampden och återanvänder delar av platsen för ett liknande projekt. Maine domineras främst av skogsekosystem. Tyvärr är dessa områden inte särskilt gynnsamma för bihälsan. Professor Frank Drummond och andra planterar pollinatörträdgårdar vid den inaktiva Pine Tree Deponi för att identifiera växter som är mest fördelaktiga för bina i området.

Andra amerikanska delstater börjar också bättre utnyttja vägvegetation i ett försök att främja växtmångfald specifikt inriktad på bin. För att hjälpa till i denna strävan planerar det amerikanska transportdepartementet att genomföra en studie i vår för att avgöra vilken vägvegetationspollinatorer som konsumerar. Uppgifterna kommer att användas för att främja biologisk mångfald och starkare pollinatörmiljöer på rätt sätt.

Går vidare

Genom att försöka skapa ett effektivt nätverk för matförsörjning har vi omedvetet förvandlat hela apparaten till en oförutsägbar röra.

"Tyvärr, om du tittar riktigt noga på mycket jordbruk är det tydligt att vi är mycket beroende av vad man kan kalla externa insatser," sa Drummond. "Oavsett om det är levande organismer som honungsbin eller petroleumbaserade gödningsmedel och bekämpningsmedel, så har det storskaliga jordbruket gått. Det är precis där vi är, men det gör vårt jordbruk sårbart för störningar. Jag skulle säga att det liksom har blivit ett faktum tills något händer.”

Lyckligtvis är några geniala hög- och lågteknologiska alternativ redan på god väg.

Behöver vi bygga en smartare, effektivare och mindre destruktiv global livsmedelsförsörjning? Absolut. Kommer detta att hända över en natt? Håll inte andan. Under tiden måste vi vidta åtgärder för att stödja våra främsta pollinatörer på mikronivå, annars kan vi vara nästa på hugget.

Hur vackert det än är att föreställa sig en flotta av RoboBees som pollinerar landsbygden, kan det vara bäst att lyssna varningen från kanariefågeln i kolgruvan, eftersom våra pollinatörer faller som - ja bin, vid detta punkt.