Жизнь без пчел: что произойдет с планетой, если роботы-опылители заменят насекомых

В 2004 году британские специалисты провели исследование, попросив десятки тысяч водителей-добровольцев подсчитать среднее количество мошек, которые успевали налипнуть на номерной знак автомобиля за пять миль пробега. Когда измерения повторили в 2019-м, насекомых оказалось вдвое меньше. В Дании похожие опыты продемонстрировали уменьшение числа летающих тварей вчетверо за 20 лет.

Эта тенденция должна встревожить даже тех, кто не слишком любит природу и ведет полностью городской образ жизни. Ведь насекомые выступают важными, а иногда и единственными опылителями для многих цветковых растений, в том числе и тех, плоды которых мы привыкли видеть у себя на столе. По счастью, главные для человечества источники калорий – пшеница, рис, кукуруза – способны к самоопылению.

Но немалая часть остальных растений нуждается в помощи насекомых, прежде всего шмелей и пчел, которые отвечают примерно за 35% сельскохозяйственных посадок на общую сумму в полтриллиона долларов. Однако именно у этих летунов сокращение численности идет особенно активно, процесс даже получил специальное название – синдром разрушения пчелиных семей. Он фиксируется во многих регионах планеты и связывается с целым рядом факторов, включая распространение паразитов и вирусов, применение токсичных для пчел пестицидов и увлечение монокультурами.

С экономической точки зрения фермерам выгодно сосредоточиться на выращивании одной или нескольких определенных культур, условия для которых в данной местности оптимальны. Загородные шоссе часто тянутся вдоль одинаковых полей, садов или плантаций с одними и теми же растениями. В период цветения все они становятся для пчел-опылителей почти бесконечным источником нектара, но в остальное время не дают насекомым ничего. Поэтому к опылению нередко привлекают «пчеловодов по вызову»: они привозят в трейлерах десятки и сотни ульев, устанавливают их неподалеку, а по окончании цветения снимают и отправляются на новую точку.

В самые критические моменты на поля выходят сезонные работники. Десятки людей обходят дерево за деревом и цветок за цветком, кисточками, а то и просто ватными палочками перенося пыльцу с пестиков на тычинки. Такая картина вызывает грусть не только у человеколюбивых прохожих, но и у крупных инвесторов: массовое искусственное опыление далеко не лучшее и не самое эффективное приложение рабочих рук. Согласитесь, пять-десять деревьев за день никак нельзя назвать высокой производительностью труда.

Неудивительно, что компании из разных стран давно ищут другое, инженерное решение этой глобальной проблемы. И в последние годы к делу одна за другой подключаются машины, от больших колесных распылителей пыльцы до крошечных летающих робонасекомых. Кстати, некоторые из них – в пересчете на итоговую урожайность – уже освоили искусство опыления лучше самих пчел.

Самым прямым путем двинулся Эйдзиро Мияко из японского технологического института AIST. Его команда пытается приспособить к опылению детские игрушечные квадрокоптеры размером 2х2 см, цена которых обычно не превышает нескольких десятков долларов. На брюшке устройства ученые закрепили крошечные щеточки, пропитанные биологически безопасным гелем: пока дрон тыкается в цветок, на гель налипает пыльца, которая затем переносится на следующее растение. Лабораторный эксперимент по опылению гаджетом прошел успешно, однако неясно, можно ли заставить подобную машинку работать автономно.

В Гарвадском университете не стали размениваться по мелочам, а потому начали с создания собственной платформы. Предложенная инженерами миниатюрная робопчела летает с помощью пары трехсантиметровых машущих крыльев, которые поднимаются и опускаются 120 раз в секунду. «Тело» RoboBee весит всего полграмма – немногим тяжелее реального насекомого – и дополняется «нервной системой» из сенсоров, микрочипа и антенны. Само опыление проводится вынесенной на крошечной штанге подушечкой; подавая на нее слабый ток, можно притягивать пыльцу, а меняя заряд – отталкивать, высвобождая в нужный момент.

Предполагается, что со временем такие летающие машинки удастся объединить в рой, которым можно будет управлять дистанционно, проводя обработку многих гектаров. Впрочем, в осмысленности подобного подхода есть сомнения.

«В одной только Калифорнии миндалем засажен миллион акров. Чтобы дать орех, каждый цветок должен быть опылен. Сегодня этим занимаются 2 млн пчелиных колоний, в каждой по 10–20 тыс. рабочих особей. Сколько понадобится дронов, чтобы всех их заменить?», – заметила энтомолог из Университета Миннесоты Марла Спивак.

Хуже того: даже если производить механические опылители миллионами штук, часть из них неизбежно будет ломаться и теряться при работе. С учетом столь больших объемов люди получат новую серьезную проблему – необходимость регулярного сбора и утилизации мелких мертвых машин. Это можно считать важным доводом в пользу альтернативного направления – опылителей в виде полноценной колесной техники.

В отличие от сомнительных прожектов с робопчелами машины на колесной платформе уже проходят реальные испытания. Большинство подобных систем нацелены на одно сельскохозяйственное растение или определенную их группу. Например, BrambleBee, созданная в Университете Западной Виргинии, похожа на газонокосилку и предназначена для опыления ежевики и других ягодных культур, выращиваемых в парниках, ее искусственный интеллект обучен распознавать нужные соцветия. Существуют и уже применяются системы, ориентированные на другие ценные культуры: Arugga Polly (опыление парниковых помидоров) и BloomX (авокадо, черника и др.).

Есть и более универсальные проекты. Так, израильская система Edete уже на трех континентах проводит промышленное опыление миндаля, киви, персиков, тыквы и других растений. Технология достаточно сложная: сначала нужно собрать пыльцу, подготовив запас, затем определить оптимальный для опыления момент – и только потом отправить в поля или сады колесные платформы, оборудованные вентиляторами, лазерами и искусственным интеллектом. Проезжая между деревьями, машина автоматически распознает цветки и обдувает их потоком воздуха с пыльцой, предварительно заряженной, чтобы ее частицы не слипались друг с другом. Лазер обеспечивает работу лидара, позволяя устройству аккуратно обходить контур кроны, держась на удобном расстоянии от нее (около 10 см).

В отличие от пчел машины способны работать круглосуточно и в любую погоду, проводя опыление даже более полно, чем их живые крылатые конкуренты. Поэтому компании, занятые такими проектами, в один голос заявляют, что применение их систем обеспечивает рост урожайности на десятки процентов по сравнению с естественным опылением. Однако в отсутствие насекомых этот процесс превращается в чрезвычайно сложную техническую задачу; в Edete даже предлагают фермерам программу «опыление как услуга» (Pollination as a Service), в рамках которой все необходимые действия будут выполнять специалисты компании-разработчика. Возможно, для крупных монокультурных производств это действительно окажется выгодно. Но проблему в целом все равно не решит.

Массовое сокращение популяций насекомых угрожает не только полезным для людей растениям. Оно затрагивает биосферу всей планеты, и созданием роботов-опылителей тут никак не обойтись.

Пчелы намного универсальнее любой существующей машины, к тому же их порядка 20 тыс. видов, каждый из которых адаптирован к опылению определенной группы цветов. Поэтому пока одни инженеры ищут способы замены живых созданий механическими, другие пробуют помочь самим насекомым, причем самыми необычными способами. Например, одобренный Евросоюзом проект RoboRoyale предполагает создание небольшого роя миниатюрных роботов, которые смогут работать прямо в улье, обеспечивая здоровье и благополучие матки. Используя знания о физиологии и поведении пчел, RoboRoyale позволит контролировать их численность и активность, поддерживая оптимальное состояние колонии и ее способность приносить пользу и растениям, и людям.

Впрочем, даже в случае успеха RoboRoyale вряд ли сумеет помочь кому-то кроме коммерческих пчеловодческих предприятий. Похоже, у проблемы нет инженерного решения в принципе: все предлагаемые варианты лишь в той или иной степени позволяют избавиться от симптомов, а не причины «болезни». Даже если за счет ИИ, роботов и более эффективных технологий удастся справиться с нуждами сельского хозяйства, феномен лобового стекла снова напомнит, что под угрозой остается нечто большее – мир, который мы знаем и к которому привыкли. И если мы действительно хотим изменить нынешнее печальное состояние биосферы, потребуется нечто куда более серьезное, чем временные «заплатки» в виде умных машин.