«Это немного похоже на фантазию, но функциональный мыльный пузырь обеспечивает эффективное опыление и гарантирует, что качество фруктов такое же, как и при обычном ручном опылении», – говорит старший автор Эйдзиро Мияко, доцент Школы материаловедения в Японии. Передовой институт науки и технологий. «По сравнению с другими типами дистанционного опыления, функциональные мыльные пузыри обладают инновационным потенциалом и уникальными свойствами, такими как эффективная и удобная доставка зерен пыльцы к целевым цветам и высокая гибкость, позволяющая избежать их повреждения."
Мияко и его коллеги ранее опубликовали исследование в журнале Chem, в котором они использовали крошечный игрушечный дрон для опыления цветущих цветов. Но хотя дрон был всего два сантиметра в длину, исследователи изо всех сил пытались не дать ему разрушить цветы, когда он врезался в них.
В поисках более подходящей для цветов техники искусственного опыления, Мияко провел день в парке, пуская мыльные пузыри со своим сыном. Когда один из пузырей столкнулся с лицом его сына – авария, как и ожидалось, без травм – Мияко нашел свое вдохновение.
Подтвердив с помощью оптической микроскопии, что мыльные пузыри действительно могут переносить зерна пыльцы, Мияко и Си Ян, его соавторы по исследованию, протестировали влияние пяти имеющихся в продаже поверхностно-активных веществ на активность пыльцы и образование пузырей. Нейтрализованное поверхностно-активное вещество лаурамидопропилбетаин (A-20AB) победило своих конкурентов, способствуя лучшему прорастанию пыльцы и росту трубки, которая образуется из каждого пыльцевого зерна после его осаждения на цветке.
Основываясь на лабораторном анализе наиболее эффективных концентраций мыла, исследователи проверили эффективность зерен пыльцы груши при 0.4% раствор мыльных пузырей A-20AB с оптимизированным pH и добавлением кальция и других ионов для поддержки прорастания. После трех часов опыления активность пыльцы, опосредованная мыльными пузырями, оставалась стабильной, в то время как другие методы, такие как опыление с помощью порошка или раствора, стали менее эффективными.
Затем Мияко и Ян загрузили раствор в пузырчатый пистолет и выпустили наполненные пыльцой пузыри в грушевый сад, обнаружив, что этот метод распределял пыльцевые зерна (около 2000 на пузырек) по цветам, на которые они нацелились, давая плоды, демонстрирующие успех опыления. Наконец, исследователи загрузили автономный управляемый GPS дрон функционализированными мыльными пузырями, которые они использовали, чтобы направлять мыльные пузыри на поддельные лилии (поскольку цветы больше не цвели) с высоты двух метров, поражая свои цели на 90%. процент успеха, когда машина двигалась со скоростью два метра в секунду.
Хотя этот подход к опылению кажется многообещающим, все же необходимы дополнительные методы для повышения его точности. Кроме того, с мыльными пузырями погода является ключевым фактором: капли дождя могут смыть пузырьки с пыльцой с цветов, а сильный ветер может сбить их с пути.
Затем Мияко и его коллеги планируют решить проблему отходов, производимых прототипом искусственного опылителя, поскольку большинство пузырьков по-прежнему не попадают на целевые цветы. «Я считаю, что дальнейшие инновационные технологии, такие как современная локализация и картографирование, визуальное восприятие, планирование пути, управление движением и методы манипуляции, будут необходимы для развития автономного точного роботизированного опыления в больших масштабах», – говорит Мияко.