Laten we het nog eens hebben over de bloemetjes en de bijtjes

Nee, dit artikel heeft niets met voortplanting te maken, alhoewel, bijen zijn natuurlijk wel betrokken bij de voortplanting van veel planten. Jammer genoeg hebben bijen het de laatste tijd moeilijk om te overleven. Dat is vervelend want ze zijn bijzonder belangrijk voor de natuur, en dus ook voor de mens. Gedurende mijn thesisjaar ontwikkelde ik een robot-bloem om het gedrag van bijen te bestuderen. Wetenschappelijk onderzoek naar hun gedrag met deze robot-bloemen kan misschien vermijden dat we ooit robot-bijen zullen nodig hebben om in ons dagelijks voedsel te voorzien.

Steeds minder bijen

De toestand van bijen gaat al enkele decennia achteruit. Sinds 1990 zijn al meer dan 25% van alle wilde bijensoorten ter wereld verloren gegaan door het verlies van hun habitat, pesticiden gebruik, ziektes en invasieve soorten… De mens is verantwoordelijk voor deze negatieve trend. Daarnaast speelt ook de klimaatverandering een rol: bloemen gaan op een ander tijdstip bloeien waardoor bijen niet genoeg voedsel kunnen verzamelen. Vaak is het een combinatie van deze factoren die samen een nog sterker negatief effect hebben op het bijen-bestand. Bijvoorbeeld, wanneer bloemenweides verdwijnen en asfalt in de plaats verschijnt, kunnen bijen ondervoed raken. Dit voedseltekort kan op zijn beurt de immuniteit schaden en op die manier bijen kwetsbaarder maken voor ziektekiemen of parasieten.

If insects were to vanish, the environment would collapse into chaos. - E.O. Wilson

Verstrekkende gevolgen

Het verlies van bijen heeft verstrekkende gevolgen aangezien ze als bestuivers een belangrijke taak vervullen in het ecosysteem. Ze zijn essentieel in de voortplanting van talloze plantensoorten, waaronder veel belangrijke gewassen in onze voedselindustrie zoals koffie, cacao, tomaten, sojabonen en nog veel meer. Deze zouden van onze menu kunnen verdwijnen als bestuivende insecten niet langer in staat zijn ons een handje te helpen. 30 jaar geleden al zagen Chinese appelboeren in amper 10 jaar tijd hun opbrengst met 50% dalen door de slinkende populatie bestuivers. Ze bestoven de bloemen in hun boomgaarden met de hand. Dat hielp, maar op lange termijn en grotere schaal is dit geen haalbare kaart. Deze alarmerende trend van bijensterfte brengt de voedselzekerheid in gevaar, zeker met een stijgende wereldbevolking. Meer nog, het aandeel van onze voedselproductie afhankelijk van bestuivers blijft stijgen en de kloof tussen vraag en aanbod van voedsel zal dus enkel vergroten. Dan hebben we het nog niet over de Zuidlanden. Een recent gepubliceerd onderzoek leert ons dat armere, meer kwetsbare bevolkingsgroepen nog afhankelijker zijn van gewassen waarbij bestuiving noodzakelijk is dan regio’s in het Westen.

Wat te doen?

Gelukkig kunnen we de dalende trend nog draaien: een strenger beleid rond het gebruik van pesticiden, bloemenstroken aan de rand van landbouwgrond aanleggen, maaien van het gras een keertje overslaan… acties in de goede richting, maar er is meer gericht wetenschappelijk onderzoek naar het foerageergedrag van bestuivers noodzakelijk. Als deze zich goed voelen, planten ze zich ook meer voort. Zeker bij sociale insecten zoals hommels en honingbijen. Het is een complex en moeilijk te doorgronden gegeven. Vele subtiele factoren en interacties met de omgeving beïnvloeden het foerageergedrag. Wetenschappelijke data verzamelen is niet zo vanzelfsprekend. Traditioneel gaat een bioloog met zijn notitieschriftje en timer het veld in voor observatiestudies. Een hele hoop werk met een grote foutenmarge: de capaciteit van mensen om accuraat snel bewegende insecten zoals bijen waar te nemen is gelimiteerd. Daarnaast moet de onderzoeker een hele lange tijd alert blijven. Daarbij komt dat om interessante, meer complete en ecologisch relevante informatie te verzamelen het nodig is om specifieke manipulaties te doen in factoren die het gedrag van bestuivers kunnen beïnvloeden. Dit is in een veld bijna niet uit te voeren.

Gerobotiseerde bloemen

Om tot gecontroleerde experimentele proefopstellingen te komen, kwamen wetenschappers doorheen de jaren met verschillende oplossingen zoals simpele artificiële bloemen die makkelijk te manipuleren zijn. Hierbij bleef observatie van het gedrag van bijen door een wetenschapper nog steeds nodig. Een video-opname zou soelaas kunnen brengen maar het achteraf bestuderen van uren en uren beeldmateriaal blijft een werk van lange adem. De Finse onderzoekers Kuusela en Lämsä (2016) bedachten een artificiële bloem die bezoekjes van bijen automatisch registreert met behulp van sensors. Zij bouwden een robot-bloemenveld, met kabels verbonden aan hun computer. Al een flinke verbetering, maar mijn promotor en ik dachten: het kan nog beter…

De opdracht voor mijn biologie masterthesis was de robot-bloem volledig draadloos maken waardoor deze veel breder inzetbaar is, ook zonder computer of elektriciteit in de buurt. De robot-bloemen kregen daarvoor elk hun eigen minicomputer en een batterij. Voor de dataoverdracht gebruikte ik ‘Internet of Things’ (IoT), waarbij de gegevens van bezoekende bijen via radiosignalen worden doorgegeven aan een antenne. De robot-bloem kan in een stad in een straal van 2 tot 5 kilometer rond een IoT-antenne geplaatst worden, in open gebied is de reikwijdte tot wel 15 kilometer. Via internet kan de onderzoeker in real-time de werking en resultaten van de robotbloemen in het oog houden, eender waar ter wereld de bloem is opgesteld. In de bloem bevindt zich een reservoir voor nectar dat automatisch en in discrete dosissen aangeboden wordt aan de bijen. Dit bootst de natuurlijke situatie van bloemen zo goed mogelijk na.

Om tot dit resultaat te komen moest ik als bioloog veel nieuwe technische vaardigheden ontwikkelen. Vooreerst elektrische componenten uitzoeken, een printplaat ontwerpen en vervolgens alles solderen. Daarna programmeren: zowel de software op de minicomputer die elke robot-bloem aanstuurt als de software voor de site waarop alle verzamelde data terug te vinden is. Tenslotte leerde ik ook werken met 3D-printers om de behuizing van de bloem te maken. Als bioloog hield ik rekening met hoe een hommel naar de opstelling kijkt: kleurcontrasten, vorm en nectar. Om het geheel te doen werken, moet het voor hen immers aantrekkelijk zijn.

En nu?

Verder onderzoek kan nu starten. Deze nieuwe robot-bloemen openen een heel scala aan mogelijke factoren die kunnen gemanipuleerd worden in het onderzoek naar foerageergedrag in bijen. Onmisbare gegevens die kunnen helpen bij het creëren van een optimistischere toekomst voor onze dierbare bijen.